张明杰 范 宇 崔高峰

（沈阳铁路局科学技术研究所，辽宁 沈阳 110013）

1 引言

高速铁路防灾安全监控系统是铁路信息化总体规划中的一个重要子系统，实时监测风、雨、雪、地震自然灾害及异物侵限等突发事件，实现监测信息分布式获取、集中管理、综合分析与运用，及时掌握灾害发生动态，与调度指挥、行车控制、牵引供电等系统互联互通，构成完整的运输安全技术保障体系。

严寒地区狂风暴雪及低温冰冻等自然灾害频发，对系统设备的可靠性、可维护性及安全性提出更高的要求。以哈大高铁为例，沿途自然条件复杂多变，防灾系统沿线共设置风力监测103点、雨量监测39点、雪量监测16点、异物侵入监测53点及地震监测23点，如何检测这些监测点设备是否正常运转，各类传感器测量精度是否达标，是衡量整套高速铁路防灾安全监控系统运营质量的重要因素之一。

2 哈大高铁防灾系统监测设备介绍

哈大高铁防灾系统的监测设备主要由风速风向计、雨量计、雪深计、地震仪及数据采集传输单元、异物侵限监测装置和轨旁控制器组成，能够根据需要完成风速、降雨量、雪深、地震等监测数据的采集、缓存、处理，并且实时监测异物侵限报警信息。

2.1 风速风向监测设备。风速风向监测设备前端由风速风向传感器、设备安装支架、数据传输单元、监控单元采集模块等组成，主要种类有三杯式、螺旋桨式、超声波式和热场式。在高铁线路上，多选用超声波式风速风向计。

2.2 雨量监测设备。雨量监测设备采集前端由雨量计、数据传输单元、监控单元雨量采集模块等组成。雨量计采用非机械式结构的声学原理和现代雷达测试技术可以测量各类降水，包括雾、浓雾、雨、雨夹雪、冰雹、雪以及各种介于雪和冰雹之间的混合水，并且在使用过程中由于雨量计没有沉积物，因此无需维护清洗。

2.3 雪深监测设备。雪深监测设备采集前端由雪深计、数据传输单元、监控单元雪深采集模块等组成。雪深计采用超声波遥测技术或激光测量技术，测量从探头到被测目标表面的距离，从而计算出积雪深度。

2.4 异物侵限监测设备。在高速铁路沿线根据安装双电网传感器，当异物侵限导致双电网断线时，各监测终端自动发出异物侵限灾害报警信息，灾害监测系统同时向列控系统发送灾害报警信息，使进入相关闭塞分区内的动车组列车自动停车。异物侵限双电网传感器一般设置于公跨铁路桥、长大隧道口，设备采集前端由双电网传感器、轨旁控制器、继电器组合单元等组成。

2.5 地震监测设备。在高速铁路沿线根据需要安装地震仪，监测地震动加速度，生成报警，实现强震应急处置。地震监控子系统现阶段仅具备工务段、工务处、调度所监测终端报警显示、测试功能，尚不具备控车、控电功能，暂不投入使用。

3 各类监测设备检测内容及方法介绍

3.1 风速风向监测设备。检测内容包括：实时监测、模拟报警及限速提示、大风报警时限、报警解除时限、大风报警临界值性能测试、连续风速报警评判测试、大风数据冗余采集。

检测方法如下：（1）黑盒测试法：预先设定软件模拟大风报警值、大风报警解除值、大风临界值等数据，在监控单元现场发送模拟数据，同时在监控终端观察系统运行情况，将实际运行结果与预测结果相比较，测试系统软件功能是否正常。（2）容错性测试法：现场风速风向计配置为双机，关闭负载运行的一台风速风向计，观察系统运行是否正常，随后将该风速风向计重新开启；对另一台风速风向计进行同样操作，测试系统运行是否正常，通过上述方法测试数据冗余采集功能是否正常。（3）大风实时监测测试方法：在监控单元利用模拟检测装置输入连续变化的大风模拟数据，在调度所监控终端录制大风数据变化过程，利用图像编辑软件对录制图像进行分析，确定系统显示不同风速值的时间间隔，测试大风显示频率及风速数据的准确性是否满足要求。

3.2 雨量监测设备。检测内容包括：实时监测、小时雨量模拟报警及限速提示。

检测方法如下：测试过程中采用黑盒测试法，即预先设定软件模拟小时雨量实时及报警数据等，在监控单元现场发送模拟数据，同时在监控终端观察系统运行情况，将实际运行结果与预测结果相比较，测试雨量监测功能是否正常。

3.3 雪深监测设备。检测内容包括：雪深实时监测、雪深模拟报警及限速提示。

检测方法如下：在监控单元模拟雪深数据，在调度所监控终端观察雪深信息变化情况。将系统实际运行情况与预测结果相比较，测试雪深监测功能是否正常。

3.4 异物侵限监测设备检测方法。检测内容包括：电网实时监测、异物侵限模拟报警、临时行车、调度恢复、现场恢复、远程试验、与信号系统接口、接口继电器状态回采、监控单元异常情况。

检测方法如下：测试过程中主要采用了容错性测试法，即通过模拟单电网断开、双电网断开、上行临时行车、下行临时行车、调度恢复、远程实验操作，观察系统运行情况，将实际运行结果与预测结果相比较，测试系统功能是否正常。

结语

通过了解防灾安全监控系统的结构、设计方案、工作原理、应用情况、故障发生情况，研究用于检测系统各功能单元工作状态的故障动态模拟测试技术和测试装置。在上述工作基础上，提出了包括测试内容、测试方法、测试步骤、测试标准在内的系统检测技术方案的相关建议，为系统检测提供了一种新的检测技术，并成功研制了高速铁路防灾系统模拟测试装置的样机，进行了现场实际测试，证明了这种测试方法的可行性。但是，对于高速铁路防灾系统故障检测与分析技术研究仍然是一个长期的过程，需要长期跟踪研究。

[1]史宏，王彤.高速铁路防灾安全监控系统测试技术研究[J].中国铁路，2012（07）.

[2]张涛.铁路防灾安全监控系统异物侵限封锁设计分析[J].黑龙江科技信息，2013（03）.

[3]马韫娟，马志福.高速铁路防灾系统防风布点方案优化研究[J].中国科技信息，2010（12）.