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高铁智能防灾监控系统设计方案

摘要:高速铁路运输而言,必须保证行车安全,防灾安全监控对于高铁正常运行极为重要,为保障高铁安全运行和防灾应急监管的建设需求,文章对智能防灾安全视频监控系统设计方案评审过程的要点与方法进行浅析和探讨。

关键词:通信信号;防灾安全;安防监控;应急;评审

高速铁路运输需要保障行车安全,提高运输效率,建设针对大风、暴雨、大雪、泥石流、山体滑坡、地震等自然灾害监测的智能防灾安全监控系统,使铁路系统有抵御灾害的能力。当高铁列车高速行驶时,还需要考虑落物对行车的影响和其他安全风险的监管。本文以客运干线防灾安全监控系统建设项目评审案例,运用评价管理科学方法和铁路信息通信专业知识,解析、探讨设计方案评审过程及要点内容。

1智能防灾安全监控建设项目概述

高铁客运干线的防灾安全监控系统建设需求主要是保证高速列车安全正点运行,在突发情况下能应急调度列车限速或停运。高铁线路的防灾安全监控系统包括风级、雨量、雪深、异物侵入、安防监控等监控模块以及应急指挥调度子系统模块,该防灾安全监控系统设计配置20个风监测站点,16个雨监测站点,10个雪深监测站点、30个异物监测站点和152个联动视频监控点位,并预留地质灾害监控子系统接口。智能防灾监控系统是基于MSTP多业务网络通信之上的集灾害信息采集、分析、处理和辅助决策的安全行车的统一平台。网络综合布线系统规划及实施,在现场监测设备的GSM-R基站或车站的机房内部署现场监控单元和视频监控前端机,按照的现场接入监测传感器分类,配置灾害监测的监控单元主机;在工务段机房部署监控数据处理设备,并在路局工务处部署工务终端;在调度所行调台部署防灾监控终端及调度设备;各监控单元与综合工区、调度所间通过路由器或核心交换机构成传输网络,规划线状网络覆盖局界基站;防灾监控系统在完成异物侵限功能的现场监控单元处通过接口与列控系统连接。防灾安全监控系统架构如下图1所示。

2项目评审指标

在设计方案的初步评审过程中,通过定量和定性评价设计指标,为具体评审内容提供依据。项目评审指标主要把握以下基本原则:立项依据的必要性:智能防灾安全监控系统设计方案中的设计依据和标准化原则主要包括《客运专线防灾安全监控系统总体技术方案(暂行)》要求、《信号系统与异物侵限监控系统接口技术条件》运基[2009]719号、《高速铁路防灾安全监控系统-公跨铁立交桥异物侵限监测方案》运技基础(2010)739号、《客运专线列控系统临时限速技术规范V1.0》(科技运[2008]151号),以及气象、地震台网、防雷接地、信息通信技术和计算机软件行业相关标准规范。建设项目目标:保障高铁运营安全目标,在智能防灾安全监控系统建设项目的阶段进度支出目标和年度规划设计目标合理性、清晰性及衔接性进行初步评价,就目前方案内容,基本达到大部分设计功能,但还需提升智能应用指标。技术可行性:项目建设的需求分析是否全面、数据信息量测算是否准确可靠,需要评价建设需求的合理性。评价系统功能设计符合建设要求,业务流程的逻辑性比较清晰;应用主流的技术架构,实现技术路线比较成熟,对于新增数字视频监控接口应当标准化。技术创新性与先进性:评价项目创新性须突出视频联动亮点,在成熟实用的技术基础上,突出智能化应用特色;初步建设方案预计达到了稳定性,调度中心基本具备信息系统管理手段,可以考虑创新技术应用,升级软件模块:安全态势分析、预警与应急救援、大数据分析决策功能,能提出辅助决策分析信息,以供应急调度指挥参考。系统安全性:完善高铁安全保障体系,包括设备、环境、人员、行车安全及事故应急处置等;完善数据信息的安全体系,具有完整的自检测和诊断分析功能,保证实施和系统数据自身的安全性,修复系统安全漏洞,预防病毒入侵。方案应具有抗雷电及电气化铁路电磁干扰的能力及体现出设计要求,现场设备接入综合接地系统预留的接地端子或牵引变电系统接地网,设计接地电阻不大于1。系统可靠性和稳定性:设计方案中主要设备工业标准须体现详细的性能参数,满足可靠性要求。由于项目对交通运输安全要求极高,基础设施上的关键设备需要双机热备,并且系统及设备的MTBF不小于2×105h,外围设备的MTBF不小于1×105h。可扩展性:设计方案有实用性的功能外,还需具备预留的铁路其他系统的对接接口,主要是智慧安防系统的接入。评价模块化的子系统模块化设计能力,防灾安全监控系统与其他系统的接口设备故障时,不应影响其他系统的正常运行,并且支持兼容子系统的接入及其所引起的系统容量、功能等方面的平滑扩展。可管理和维护性:方案体现详细应满足无人值守的要求,具有较完善的故障自诊断和远程维护功能,设备有故障及时报警和处置管理。实时性:设计的报警信息的延时不应超过1s,列控、牵引供电系统等接口电路延时不应超过500ms。费用与经济效益性:保证高铁运行安全,体现社会经济发展价值。根据高铁专线现场实际情况,在重点安全防控区域需要增加监测站点,需要投入更多的成本和资源,其他点位调整监测点位,优化实施工期,考虑建设工艺质量和成本的平衡。

3项目评审内容要点

3.1现场传感器监测子系统设计要点。大风监测方案中,设计方案针对北方风季历史监测数据进行挖掘和分析,风速变化快的强对流短时大风,预警时间不少于2min,风速变化慢的季节性大风,预警时间不少于5min,列车根据风级限速运行。对于监测点位设置,在城区或风量较小区域,依据设计要求优化监测点位和数量,风传感器宜采用双套部署,确保工作可靠性。雨量监测方案中,当南方汛期高铁行至雨水较多位置时,调研分析降雨量与水害发生的关系,合理确定雨量监测报警方式和门限,报警门限参考值30~50mm/h。在设计方案优化配置雨量监测点位,按要求增加雨量监测和报警站点。北方冬季大雪较多,设计中考虑优化雪深监测站点,传感器要求具有IP65高防护等级,降低工务维护量。异物侵限监控方。案中,铁路限界的异物触发列控系统使列车产生紧急制动。异物侵限监测传感器要解决野外高温湿热复杂环境供电问题,电缆布放应为防腐蚀防护层,可免维护长期使用。3.2基站监控单元现场监控单元设计在GSM-R基站机房机柜内,设计采用模块化结构,现场各监测子系统都与监控单元连接,满足风向风速、雪深、雨量、落物以及地质灾害视频联动等传感器测控子系统的接入和监控,设计要求预留其它灾害监测子系统扩展接口。在设计中要求采用采用双路UPS电源,配置设备板卡满足热插拨和热切换性能指标,设备宜采用绿色环保、低功耗的设备,要求有高可靠性。3.3监控数据处理设备。设计架构由数据服务器、应用服务器、视频服务器、通信服务器、磁盘阵列、网络交换机、网络安全设备、维护终端等设备组成。为安全稳定和预算费用考虑,要求在方案中把核心系统设备都设计为双机热备和无缝切换,保证系统和数据的安全、稳定和可靠。设计规划数据库存储风、雨、雪、地震等灾害监测数据以及报警、预警及设备故障信息,存储时间不少于3年,数据容量满足要求,数据并发访问查询性能优化设计。3.4工务段防灾中心。设计方案中工务段配置终端设备、告警设备、UPS电源等设备。要求异物侵限监控设备具备远端电网传感器的状态检测反馈,保证系统在真实环境满足安全和稳定可靠。3.5调度所防灾中心。设计方案由防灾监控终端、通信服务器、UPS电源、可视化大屏等设备构成。调度系统监控界面设计简洁,能直观显示强风、雨雪、异物侵限、视频图像等灾害的报警预警信息,需要完善相应的行车管制预案与救援应急预案。二次定制开发符合业务新增的灾害大数据分析及辅助决策需求。配置通信接口设备实现与CTC系统、运营调度系统接口,传送相关信息,接收铁路时间同步网二级母钟设备的授时信号并向监控数据处理设备授时。

4项目评审结果及咨询建议

(1)在设计方案中,实施条件和保障工作没有体现出来,包括实施单位、技术团队数量、组织机构、具备的建设场所、设施设备及其他支撑保障条件,要求具备项目管理制度。设备施工图设计需要考虑与铁路土建工程对接和协调实施工序。(2)项目实施进度计划不够详细,项目执行的时间安排与相应产出应该合理安排,根据实施工序,优化调整甘特图,合理组织安排人力资源和机具。(3)雨监测点站点设置不足,设计方案需要合理配置大雨监测站点数量,保证安全要求。(4)设计方案文本后面应该附上设备和预算清单,建设造价科学准确、合规合理,明细表中每项具有明确的测算依据,符合铁路运输相关的行业标准,足以保障完成相应阶段性任务。(5)当防灾安全监控前端站点靠近山区,雷雨天气较恶劣,站点设备或板卡易被雷击坏,为保证列车安全运行,建议在方案内增加防雷单位。(6)智慧安全对接防灾安全监控系统是技术发展方向,需要提升安防监控的图库神经网络学习能力和危险行为识别分析能力,通过软件模块的升级,提升防灾安全的预警和防范能力,在安全和地质灾害联动视频,推送报警信息。(7)高铁防灾安全监控系统未与交通运输部、路局办公联网,报警信息等无法实现共享,建议整合原有设备和资源。(8)完善设计方案内容和附件文档,包括运维绩效指标表、项目实施方案等资料,正式的设计方案要体现出项目评审内容要点。(9)智能防灾安全监控系统运维阶段,涉及网络通信、弱电设备以及机房环境的运维服务,需要配置相关人员和费用。

5结语

随着高铁客运专线建设项目的开展,防灾安全监控作为保障高铁安全运行的重要措施,越来越受到交通运输行业的关注。本文提出的智能防灾安监控系统设计方案评审方法,具有信息技术咨询上的参考性和适用性,可为交通运输行业的智能化弱电和信息通信技术方案的相关设计方案评审提供参考,通过项目评审要点方法,有助于进一步完善和优化设计方案。

参考文献:

[1]铁建设[2004]157号,京沪高速铁路设计暂行规定[S].2004,12,30

[2]铁信息[2005]4号,铁路信息化总体规划[S].2005,1,12

[3]邵艳明.客运专线防灾安全视频监控系统的设计[J].铁道勘测与设计,2006(3)

作者:沙鹏 单位:西安炎黄信息系统咨询有限公司

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