合肥至蚌埠客运专线防灾安全监控系统设计

2013-09-21陈朝珍

电气化铁道 2013年1期

陈朝珍

0 引言

防灾安全监控系统对危及客运专线运行安全的自然灾害、突发事故、异物侵限及非法侵入等进行监测报警和防护，提供经处理后的灾害预警信息、限速信息、停运信息等，作为运营调度中心运行计划调整、下达行车管制、抢险救援、维修的依据等，已在国内客运专线工程中普遍应用，然而未见对防灾安全监控系统设计方案、互联互通、接口设计、施工配合等方面较为详细的报道。本文针对合肥至蚌埠客运专线（以下简称：合蚌客专）防灾安全监控系统的工程实例，重点对设计方案、接口设计、配合施工的经验教训等3大方面进行探讨。

1 防灾安全监控系统设计方案

合蚌客专位于安徽省中部，北起蚌埠市，南至合肥市，沿途经过凤阳县、淮南市和长丰县，北连京沪高速铁路，南接合肥枢纽与合宁、合武铁路相衔接，是京沪高速铁路与沪汉蓉快速客运通道间快速连通线，也是京福高速铁路的重要组成部分。线路全长131 km。

合蚌客专防灾安全监控系统由风、雨、异物侵限以及地震现场监测设备（以下简称：监测设备），现场监控单元（以下简称：监控单元），淮南东站监控数据处理设备，合肥工务段和蚌埠工务段工务终端，上海工务处工务调度终端，调度所设备以及传输网络等组成。

1.1 调度所

目前，国内已建成的防灾安全监控系统中，各条线防灾安全监控系统均自成一体，即与其它线未进行数据交换或数据存储管理等。

根据上海铁路局行车调度台管辖范围，合蚌客专行车调度纳入京沪高铁北台，兼顾考虑到上海新调度大楼的启用与本线开通时间不同步、既有上海调度所房屋空间有限等客观情况，设计时经过认真严密的讨论，最终采取本线防灾安全监控系统调度所设备利用京沪高铁北台既有防灾安全监控系统调度所设备的方案。

上海铁路局既有调度所内京沪高铁防灾安全监控系统调度所设备为北京京创公司产品，具有控制、监视、显示、打印、历史记录、报警、时钟同步等系统功能，该防灾安全监控系统调度所设置2套防灾安全监控终端，分南、北2段分别显示京沪高铁防灾安全监控系统信息。

合蚌客专防灾安全监控设备为北京世纪瑞尔公司产品，考虑到2条客运专线防灾安全监控系统数据的存储及数据流向，设计时在合蚌客专淮南东数据处理设备房屋内和京沪高铁蚌埠南数据处理设备房屋内各增加2套接口服务器和2套防火墙，通过通信专用通道将2个数据处理中心连接起来，形成互连互通。合蚌客专防灾安全监控数据存入蚌埠南监控数据处理设备中的数据库，汇入京沪高铁防灾安全监控系统数据库，利用京沪高铁防灾安全监控既有设备实现与路局调度所的数据交换。

合蚌客专防灾安全监控系统结构示意图如图1所示。

图1 合蚌客专防灾安全监控系统结构示意图

1.2 监控数据处理中心

在淮南东站设置监控数据处理设备1套，其由数据库服务器、应用服务器、接口服务器（含防火墙）、时钟服务器（无通信系统二级母钟时）、磁盘阵列、维护终端、网络交换机、黑白激光打印机、防雷单元、UPS电源及工作台等组成。其中数据库服务器、应用服务器、接口服务器、UPS电源及交换机按双机热备配置，其他设备按单套（机）配置。

监控数据处理设备实时接收管辖范围内各监控单元传送来的各种信息，对监测信息进行存储、分析处理、显示、打印等，并根据信息内容提供相应级别的灾害报警、预警等信息，根据列车运行管制规则提供限速、停运等信息，同时将报警、预警信息汇入京沪高铁蚌埠南监控数据处理设备，由其上传至京沪高铁上海调度所。

1.3 监控单元

监控单元由主机模块、各种监测功能模块、继电器组合模块、防雷单元、UPS电源、机柜等组成。监控单元主机模块、各种监测功能模块（不含继电器组合模块）及 UPS电源按双机热备配置，其他设备按单套（机）配置。合蚌客专设置监控单元共22套。

监控单元完成现场相应的数据处理，并将故障信息上传至监控数据处理设备并接受监控数据处理设备的集中检测管理。

1.4 监测设备

1.4.1 风速风向仪

根据安徽省气象台提供的风向玫瑰图并结合山区垭口、高桥梁空旷地带以及高路堤区段等地理情况，设置风监测点共15处。

每处风速风向仪按双套冗余配置，其中1台还集成有雨量计功能，设置在线路的迎风侧，安装于接触网杆上。

1.4.2 雨量计

结合高路堤、高路堑及东庐山隧道口等位置，按10 km的间距平均设置，设置雨监测点共13处。

每处按单套配置，安装于接触网杆上，部分地段雨量计与风速风向仪同址设置。

1.4.3 异物侵限及非法侵入监测装置

在公路跨越本工程的桥梁两侧均设异物侵限监测双电网，即在新建五湖大道公路、既有合六高速公路桥设置共2处。

根据公路与合蚌客专的交跨方向、高度等因素确定新建五湖大道公路双侧监测双电网长度均为42 m；既有合六高速公路双侧监测双电网长度均为86 m。

异物侵限及非法侵入监测装置由异物侵限监控传感器和轨旁控制器组成，异物侵限监控传感器采用双电网传感器。

1.4.4 地震仪

根据DK0+000—DK65+810区段（含蚌埠地区及淮南地区）和 DK120+600—合肥站区段的地震动峰值加速度均大于等于0.1g，并结合京沪高速铁路在蚌埠南设置的地震监测点，该工程设置地震监测点共5处。

地震监测子系统现场设备由地震仪、仪器墩、传输电缆等组成。每个监测点现场设置 2个仪器墩，2台地震仪。2台地震仪分别安装在2个仪器墩上，采集沿线的地震参数。

1.5 工务防灾安全监控终端

依据工务维修管理范围的划分共设置蚌埠工务段、合肥工务段、上海工务调度所。由工业控制计算机（含显示器）、通信设备、黑白激光打印机、报警音箱、短信模块、UPS电源等组成，工务终端按单套配置，UPS电源按单机配置。

工务终端以图形、文本并音响报警等方式，提供维护管理范围内的风、雨、异物侵限等报警、预警信息和相应的工作预案以及信息查询（24 h时段的瞬时风速查询时间原则上不超过15 s）、报表输出、操作记录功能。

1.6 传输及网络

传输通道为MSTP网络，带宽不低于2 Mb/s的一主一备专网，实现淮南东站监控数据处理中心与各监控单元、京沪高铁蚌埠南监控数据处理中心、上海工务调度所、合肥工务段以及蚌埠工务段之间的信息传输。

2 与相关专业接口设计

2.1 与通信专业的接口设计

（1）防灾安全监控系统传输通道由通信专业提供。

（2）与通信专业线缆的接口界面在通信配线架，通信配线架外侧由防灾安全监控专业负责设计施工。

区间防灾安全监控设备用房与GSM-R基站合设，在既有GSM-R基站长度方向加长1.2 m，设计考虑到该线区间防灾监控设备的运营维护交由通信段管理，所以，通信用房与防灾安全监控用房中间未用金属热镀锌栅栏隔开。

2.2 与信号专业接口

接口界面在信号列控中心防雷分线盘进线侧，信号专业给防灾安全监控专业预留硬线接口，并考虑引入的电线电缆防雷设计要求，防灾安全监控专业负责本专业的线缆敷设及接入。

2.3 与电力专业的接口

通信机房采用一体化机房时，接口界面在自投自复电源箱，自投自复电源箱进线端子上方由一体化机房设置，自投自复电源箱（含）及以下由防灾安全监控专业负责。

2.4 与相关土建专业接口

相关土建为防灾安全监控专业预埋进户钢管，设置异物侵限及非法侵入监测装置的安装条件。

2.5 与变电专业的接口

接口界面在牵引电源进线开关侧，变电专业给防灾安全监控专业预留硬线接口，并考虑引入的电线电缆防雷设计要求，防灾安全监控专业负责该专业的线缆敷设及接入。

3 施工配合经验与教训

防灾安全监控专业与诸多专业如通信、信号、电力、土建、变电等均有接口，由于施工单位、施工工期进度的不同，加之防灾安全监控专业是新兴专业，设计与施工经验不足，造成接口施工异常繁杂。现以合蚌客专工程为例，总结概括施工配合中需要注意的事项，为类似工程配合施工提供参考。

3.1 施工接口分界不清

一般来说，不同专业的施工接口分界是按照设计接口分界来划分，这就要求设计施工图时明确相关专业的接口界面，输入输出资料的闭环等，这样施工时各施工单位才能各司其责，保证效率。

如防灾安全监控系统通信传输通道的调试由通信专业施工单位负责，防灾安全监控施工单位配合。

防灾安全监控系统与列控系统之间的调试以信号为主，防灾安全监控为辅的原则。

防灾安全监控系统与牵引变电之间的调试以变电为主，防灾安全监控为辅的原则。

列控系统、牵引电源对于行车安全至关重要，目前，防灾安全监控系统与列控系统、牵引变电之间的接口设计未统一，接口设计的稳定性与可靠性还需进一步研究与开发。

3.2 工程施工配合难度大

合六高速公路公跨铁桥为既有通车桥，桥梁涉及到加装异物侵限设备后的荷载核算、加固方案的确定，并且既有桥资料数据收集困难，最后增设异物侵限设备后的土建预埋由原桥梁设计单位验算，加之公路桥管理单位评审等多种因素，这就需要设计在设备招标后尽早将预留条件提供给桥梁，为后续工作的开展留出更多时间，保证工程的进度。

按照地震强震应急处置范围划分，京沪高铁蚌埠南站，既有合肥站均在本线强震应急处理范围内，设计考虑到该两站是枢纽站，若本线地震子系统硬线接引至该两站列控系统，需涉及改造京沪高铁蚌埠南站、既有合宁客专和合武客专合肥站的列控系统，如何修改、由谁修改、施工时间的确定等均面临巨大困难，若不修改，势必会造成该两区段总处于地震应急处置范围外，形成监控盲点。设计时通过与信号专业对接该两区段的行车速度、信号发牌顺序、与相关专家沟通协调，本线地震监控子系统暂未接引至该两枢纽站。

工务终端的放置位置均是利用既有房屋，房屋空间、电源、通道均是设计需要施工现场配合考虑的问题。