山區既有鐵路災害檢測報警系統的研究

鄒波

【摘 要】本文介紹了一種山區既有線鐵路災害檢測報警系統，在自然災害易發的山區鐵路線路防災點根據地理地貌合理設置由檢測網、監測設備、報警設備組成的災害報警系統，當系統檢測到災害點發生危巖落石、邊坡坍塌、泥石流等不可抗等自然災害時，立即開啟現場聲光報警和無線報警功能，對鐵路工務部門人員和機車司機發出預警，可采取緊急措施，有效避免行車事故。

【關鍵詞】災害報警 無線列調 行車事故

1引言

我國西南地區山地較多，地理結構比較復雜，既有鐵路線路多處在崇山峻嶺當中。危巖落石、邊坡坍塌和泥石流等自然災害嚴重威脅鐵路行車安全，一起行車事故將給鐵路帶來巨大的經濟損失并造成很壞的社會影響。在自然災害易發的山區鐵路防災點設置由檢測網、監測設備、報警設備組成的災害自動報警系統，能夠自動檢測出災害并立即自動報警，攔停列車，有效避免行車事故。

2系統工作原理

在既有鐵路線路危巖落石、邊坡坍塌和泥石流等災害易發點，根據線路周圍地形條件合理設置檢測網，通過對安裝于檢測網上的傳感器狀態信息進行實時監測來確定檢測網狀態。當監測發現檢測網傾倒時，確認災害發生，立即啟動現場聲光報警設備，同時通過無線列調直接對進入列調覆蓋范圍內的行車司機進行報警，通知其采取緊急措施。現場人員也可根據現場需要對系統進行操作，人工操作系統實現報警、停止報警等功能。

傳感器為一種傾角開關傳感器，當固定于檢測網上的傳感器處于正常位置時，傳感器輸出開關閉合；當傳感器向任意方向傾斜到一定角度時，傳感器輸出開關斷開。利用傳感器這一特性，將各個傳感器用電纜串聯起來形成可靠的檢測電路，以檢測電路的通、斷即可準確檢測出檢測網是否傾倒，從而判斷出是否有災害發生。

3系統設計

災害檢測自動報警系統由檢測網、檢測單元、信號處理及作業記錄單元、檢測報警單元、人工控制單元、現場聲光報警單元、防雷單元和供電單元組成。基本結構如圖1所示：

圖1 災害檢測自動報警系統結構圖

3.1 檢測單元

檢測單元用于對檢測網狀態的檢測，其實質是一個環路檢測電路。檢測傳感器、整流二極管、限流電阻、檢測繼電器線圈與隔離110V交流電源串聯形成回路。檢測繼電器采用偏極繼電器，當檢測電路當中流過繼電器線圈為正向直流電流時，繼電器勵磁吸起。當設備處于正常監測狀態時，檢測繼電器勵磁吸起，回路中任意傳感器開路，都將導致檢測繼電器失磁落下，因而產生檢測信號，供后續信號處理電路采集處理。

該檢測電路具有了電纜短路和開路的診斷功能。當電纜發生短路故障時，電路的整流二極管失去作用，此時流過檢測繼電器線圈電流為交流電流，因此導致檢測繼電器失磁落下，產生檢測信號。當電纜發生開路故障時，整個電路環路斷開，導致檢測繼電器失磁落下，產生檢測信號。

3.2 人工控制單元

人工控制單元是系統所提供的人機交互界面，主要由按鍵和開關組成，操作人員可通過其進行對系統的人工操作，手動操作使系統報警或者解除報警。

3.3 信號處理及作業記錄單元

信號處理及作業記錄單元由CPU、電源、實時時鐘模塊、輸入模塊、輸出模塊、信號隔離模塊及記錄模塊組成。其功能是對檢測單元和人工控制單元提供的信號進行處理，根據處理后的信號情況判斷現場是否有災害發生，一旦判斷現場發生災害，立即控制聲光報警單元進行現場聲光報警，同時向報警檢測單元發出報警指令并將操作記錄在CPU的作業記錄模塊內，方便事后查詢。

3.4聲光報警單元

聲光報警單元包括警號和警燈，受信號處理及作業記錄單元的控制。當信號處理及作業記錄模塊判斷災害發生或接收到人工控制報警指令時，開啟警燈、警號工作電平，警燈開始閃亮，警號開始鳴響。

3.5檢測報警單元

檢測報警單元由CPU、語音模塊、輸入模塊、輸出模塊、無線列調電臺、電源監測模塊、電源等組成。其中語音模塊存儲報警所需要語音內容，一旦CPU通過輸入模塊接收到來自信號處理及作業單元輸出的報警指令，立刻控制語音模塊將所存儲的語音內容通過無線列調電臺按規定頻率向機車電臺發出報警信息，攔停列車。

3.6供電及防雷單元

供電單元是專門設計定做的模塊電源，具有多路獨立隔離直流電源輸出，具有交直流切換的后備電源功能。防雷單元分為電源防雷和天饋線防雷。防止雷電損壞檢測設備和無線列調電臺設備，配套設置一處獨立的防雷地線。

4 與國內外同類技術比較

目前，現有的國內、外山區鐵路災害報警相關研究多立足于高鐵的綜合性防災系統，針對對象和面臨客觀條件都是既有線路有很大不同，且成本造價太高，相對于山區既有線鐵路有一定的局限性。少數針對山區既有線鐵路的防災系統均采用間接報警方式，即通過網絡或短信將報警信息送到監控部門人員，然后再采取措施攔停列車。本文設計系統在發生災害時直接通過無線列調電臺向機車電臺發送語音報警信息，通知司機采取緊急措施。減少了中間環節，報警及時，提高了系統的保障作用。

5 結語

山區既有鐵路線路災害檢測自動報警系統具有災害檢測方法實用可靠，報警方式直接高效，易于施工安裝和造價成本相對低等優點，能夠有效的防止山區既有鐵路受到危巖落石、邊坡坍塌和泥石流災害威脅而引起的行車事故，具有良好的社會和經濟效益。現該系統已在南寧鐵路局上線試用。