鐵路營業線地質災害隱患點智能安全監控設計

摘要：鐵路營業線一旦發生地質災害遮斷軌道時，高速行駛的列車極易發生脫軌、側翻等行車事故，因此，加強鐵路營業線地質災害隱患點的安全監控極其重要。文章對鐵路營業線地質災害隱患點智能安全監控的響應方式、系統的硬件配置、監控裝置的工作過程、軟件的配置及性能需求提出設計方案，并擬定了智能安全監控流程。當地質災害隱患點發生險情時，該監控系統能第一時間作出響應，發布停車、搶修、救援等指令和信息，提升鐵路營業線智能化應用水平。

關鍵詞：鐵路營業線;地質災害;智能監控

中國分類號：U212.3文章標識碼：A421613

0 引言

《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》提出，到2035年，全國鐵路網要建成人防、物防、技防“三位一體”的安全保障體系，全面提升安全水平、安全預防及管控能力、應急處置及救援能力，鐵路交通事故率、死亡率大幅降低[1]。《鐵路“十三五”發展規劃》指出，要全面提升安全監控自動化水平，應用物聯網、移動互聯和智能感知等技術，深化專業安全監測監控應用，建立集監測、監控和管理于一體的安全監管信息系統，實現安全生產動態信息實時監測監控[2]。

1 鐵路營業線地質災害隱患點的智能安全監控需求

1.1 列車運行對地質災害隱患點的智能安全監控需求

在區間行駛的列車主要依靠區間信號控制和列車駕駛員的行車瞭望，而地質災害隱患點大多位于人煙稀少的山區，當地質災害隱患點發生泥石流、山體滑坡、危巖落石等災害從而遮斷軌道時，高速行駛的列車難以及時發現滑坡體和危巖落石，即使目視發現，采取緊急制動措施后也難以避免列車撞擊滑坡體和危巖落石，從而導致列車發生脫軌、側翻等行車事故。列車行駛對地質災害隱患點的智能安全監控有最直接和迫切的需求。

1.2 鐵路工務部門對地質災害隱患點的智能安全監控需求

鐵路工務部門負責對鐵路線路進行日常檢查和維護，地質災害隱患點是巡查巡護的重點地段。在極端天氣狀況下，鐵路工務部門需派員在高危地質災害隱患點進行駐點看守，但難做到對一般地質災害隱患點的全面駐點看守。鐵路線路沿線發生地質災害危及列車安全運行時，鐵路工務部門需第一時間進行處理，確保列車運行安全。鐵路工務部門對地質災害隱患點的智能安全監控有直接的職責需求。

1.3 鐵路沿線地區對地質災害隱患點的智能安全監控需求

根據《鐵路法》和《鐵路安全管理條例》的規定，鐵路沿線各地方政府和自然資源、水利、應急、氣象等有關部門，要與鐵路部門聯合，對地質災害、極端天氣監測預警，防災減災、地質災害治理等方面的信息進行溝通，還應聯合執法部門打擊鐵路線路兩側及線路安全保護區范圍內亂耕、亂建、亂采、亂挖等誘發地質災害的活動。鐵路沿線地區對地質災害隱患點的智能安全監控有強大的社會需求。

2 鐵路營業線地質災害隱患點的智能安全監控系統設計方案

2.1 智能安全監控系統的響應方式

按照安全監控的智能化程度，響應方式可分為全自動響應、半自動響應、人工響應。全自動響應由監控系統自動發布指令到監控點附近的車站和周邊運行中的列車，同步向鐵路工務部門、監控點所屬的地方自然資源、水利、應急、氣象等有關部門發布信息，無須人工干預;半自動響應可根據監控信息自動判斷，隨時提醒監控中心值班員，如需人工核實，可先行發布預警信息，通知監控點附近鐵路工務部門核實并確認后，監控系統再自動發布指令、發布信息;人工響應可根據監控信息進行人工判斷，由監控中心值班員確定是否發布指令和信息。

2.2 智能安全監控系統的硬件配置及工作過程

智能安全監控系統的硬件包括一個控制中心（鐵路局集團管段）和多個地質災害隱患點監控模塊，每個模塊包括一套光線感應裝置、一套激光監控裝置、一套視頻監控裝置。

控制中心配置電腦、分級顯示屏、無線對講機、固定電話和手機。電腦安裝智能安全監控系統，統籌監控多個地質災害隱患監控點的運行狀態。分級顯示屏可顯示多個地質災害隱患監控點的畫面、裝置工作情況等。無線對講機、固定電話和手機用于實時與車站、列車、鐵路工務部門等保持聯絡，必要時發布命令。

光線感應裝置包括電源、光線感應器、感應器照明、控制器、信號發射器。光線感應裝置的工作過程為：光線感應器安裝在需要進行地質災害隱患監控的鐵路營業線兩側限界邊緣，若地質災害隱患監控點發生泥石流、山體滑坡、危巖落石等情況，滑坡體、落石等物體侵入鐵路限界、光線感應器被掩埋時，光線感應器無法感應到光線，則控制器立即通過信號發射器向監控中心發出地質警報信息。監控中心結合激光監控裝置、視頻監控裝置的監控信號，根據預設的響應方式發布命令和信息。光線感應器在夜間或光線不良時，由感應器照明裝置提供光線，保證裝置能日夜連續工作。

激光監控裝置包括電源、激光探測器、控制器、信號發射器[3]。激光監控裝置的工作過程為：激光探測器安裝在需要進行地質災害隱患監控的鐵路營業線兩側限界邊緣，激光探測器平行于線路方向，探測距離100 m以上，每1 s發射一次探測激光，若地質災害隱患監控點發生泥石流、山體滑坡、危巖落石等情況，滑坡體、落石等物體侵入鐵路限界時，激光信號被侵限物體遮斷，則控制器立即通過信號發射器向監控中心發出地質警報信息。監控中心結合光線感應裝置、視頻監控裝置的監控信號，根據預設的響應方式發布命令和信息。

視頻監控裝置包括電源、攝像頭、視頻圖像傳輸裝置。視頻監控裝置的工作過程為：攝像頭安裝在需要進行地質災害隱患監控的鐵路營業線兩側限界邊緣，對監控點進行全天候攝像，監控中心自動對圖像進行適時智能識別，發現有物體侵入鐵路限界時，監控中心結合光線感應裝置、激光監控裝置的監控信號，根據預設的響應方式發布命令和信息。

2.3 智能安全監控系統的軟件配置

智能安全監控系統的軟件設置電腦版和移動終端版，兩者之間互通。控制中心、車站、鐵路工務部門值班調度、鐵路沿線地區有關部門的電腦均安裝電腦版軟件，列車運行人員、鐵路工務部門線路巡查人員、重點地質隱患點監控人員等均安裝移動終端版。

軟件的主要功能包括：控制中心接收各地質災害隱患監控點的光線感應裝置信號、激光監控裝置信號、視頻監控裝置圖像，進行信號及視頻存儲及智能識別，協調人工核查及發布命令、信息;列車運行人員接收列車擬通過地段的地質災害隱患點監控預警信號、接收監控中心命令，提前減速或停車;鐵路工務部門接收命令、核查各監控點的監控信息、根據監控信息排除故障、與其他部門聯動進行隱患綜合治理與應急處置;鐵路沿線各地區有關部門，在同一平臺上與監控中心直接進行信息溝通、預警、地質災害應急等方面的協調和處置。

2.4 智能安全監控流程

智能安全監控流程如圖1所示。鐵路營業線地質災害隱患點智能監控系統屬于聯網監控，按各鐵路局集團管轄范圍設立地方級監控系統，各地方級監控系統聯網組成國家級監控系統，地方級監控系統由各鐵路局集團負責管理運營，國家級監控系統由國鐵集團管理運營，地方級監控系統服從國家級監控系統的統一指揮調度和管理，相互協調。

地方級監控系統具體對轄區內的營業線地質災害隱患點進行跟蹤、監測管理和響應，國家級監控系統不進行具體響應和實際控制，但可對地方級監控系統進行監管，同時國家級監控系統享有優先控制權。在重點地質隱患點、各地方級管轄范圍交匯處，國家級監控系統可根據需要優先進行處置、發布指令，各地方級監控系統應對國家級監控系統的指令進行響應。見圖1。

3 結語

本設計方案在分析與鐵路運行相關的部門對鐵路沿線各地質災害隱患點進行全天候監控及預警需求的基礎上，對鐵路營業線地質災害隱患點智能安全監控進行了相關研究，對響應方式、軟硬件配置及工作原理提出建議，擬定了鐵路營業線地質災害隱患點智能安全監控流程，旨在地質災害隱患點發生險情時，能在最快的時間段內作出響應，發布停車、搶修、救援等指令和信息，降低和避免鐵路營業線地質災害隱患造成的人員傷亡、設備損壞、經濟損失、營業線運營中斷等事故，同時可減輕鐵路工務部門、巡視看守人員的作業勞動強度，提升鐵路營業線智能化應用水平。

參考文獻：

[1]中國國家鐵路集團有限公司.國鐵集團出臺《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》[EB/OL].http：//www.china-railway.com.cn/xwzx/ywsl/202008/t20200813_107656.html，2020-08-13.

[2]中華人民共和國國家發展和改革委員會.鐵路“十三五”發展規劃[EB/OL].http：//www.gov.cn/xinwen/2017-11/24/5242034/files/.0c903bd66a9d47fd8acb4db8b9816aa9.pdf，2017-11-24.

[3]何江斌，陳國升.橋梁限高架主動提醒超高車輛的警示系統研究[J].西部交通科技，2019（11）：148-150.

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