铁路运输安全技术 - 图文

第三篇铁路运输安全技术

要点:介绍 基于信息化的 铁路智能运输系统 (RITS 在行车安全监测、平交道口安全防护、 铁路防灾系统以及紧急救援系统的发展现状,主要技术构成和技术特点。 阐述 面向安全的 RITS 服务,铁路智能化安全系统的结构和功能。

第六章 概述

6.1铁路运输安全面临的挑战

中国铁路目前正面临着有史以来最深刻的变革和社会经济发展所提出的越来越高、 越来 越多样化和越来越复杂的需求。 目前和未来相当长的时期内, 铁路运输安全所面临的挑战主 要归结为:

(1提供集成化的列车运营管理系统、智能化的列车运行控制系统和智能化检测、诊 断和维修系统以实现“高速度、高密度”的铁路运输。

(2提供基于图像识别技术的智能化平交道口监控和车站监控系统,以保障列车运行 的安全和防止铁路与其它相关系统的冲突。

(3提供保障运营安全和维修效率的移动设备和固定设备状态的实时检测、评估和维 修支持的手段,以及在安全数据共享基础上的安全评估决策体系。

(4提供可靠的高速、宽带的车地高速数据接入手段,以实现铁路移动设备和固定设 备间的数据获取和共享。

(5提供完善的以状态实时检测系统为基础,以包括语音、数据、静态及动态图像传 输系统为信息支持,以 GPS/GIS为定位手段的具备快速响应能力的铁路防灾、救援、决策 与指挥信息系统。

面向上述问题的解决, 铁路智能运输系统 (RITS集成利用当代先进的科学技术, 以铁路 信息化建设的已有成就为基础, 通过整合实现信息共享, 加强列车控制系统和行车安全保障 系统的建设,在确保行车安全的同时,覆盖客货运输管理、用户服

务、列车控制与调度、安 全保障、基础设施的管理与维护等领域, 形成一个完整的集智能化控制、管理、决策于一体 的以保障安全、 提高运输效率、 改善经营管理、 提高服务质量和实现国际接轨为目的的新一 代铁路运输系统。

6.2 RITS在铁路运输安全领域的发展现状

铁路运输具有规模庞大、结构复杂、功能综合、运输组织统一、指挥集中等特点,这一 特点决定了行车安全在铁路运输领域无与伦比的重要性。各类先进适用的安全检测、监测、 监控技术装备和系统, 已经成为国外铁路在高速客运、 重载货运等领域不断进步的有力保障。 多年来,日本、美国以及欧洲一些发达国家持续开展了铁路行车安全监测系统、防灾系统、 平交道口安全监控系统的研究, 并取得了一系列的研究成果。 一些技术成熟的系统, 如高速 铁路旅客列车监测系统、 列车安全状态监测和诊断系统等已经得到了广泛的应用, 并朝着智 能化的方向发展。

(1 行车安全监测系统

日本的新干线、德国的 ICE 、法国的 TGV 、美国的?蓝虎?内燃机车等在保障行车安 全方面都不同程度地采用了行车安全监测系统, 即利用车载设备和地面设备对列车运行状态 参数进行实时跟踪检测, 根据这些参数利用诊断系统查找判断故障并排除故障, 达到安全监 控的目的。

日本新干线 30多年来未发生行车死亡事故,行车安全监测系统发挥了重要作用。在固 定设备检测方面,一台命名为“黄色医生” (因车身为鲜艳的黄色而称作 “黄色医生” 的全 新综合电力 /轨道检测车于 2001年夏在东海道山阳新干线启用。 黄色医生由轨道检测车、 接 触网检测车和通信信号检测车组成,检测速度达 270km/h,可以同时检测轨道、信号和接触

网等固定设备, 各项测试结果由数据记录仪和光笔图表进行记录。 当轨检车发现设备异常时, 立刻将测试结果传输到地面修理厂并要求紧急修理。 为调度中心和维修中心指挥行车和维修 提供决策依据。

德国 ICE 高速列车自检系统,在列车运行过程中能不断检测列车的运行状态及机车车 辆、 电器和机械方面的故障, 记录发生的不正常现象, 其数据可存储也可用文字或图形显示。 一旦发生故障,不仅能够报警,还可以通过 ICE 的无线通信系统将维修所需要的重要诊断 数据传送给有关的检修段,使其作好快速修复准备。

法国 TGV 高速列车实现了全列车的自动诊断,所有信息通过车载局域网传送到头部动 车,通过无线将列车运转状况实时地发送到调度中心和维修中心。在法国 TGV 线上,每隔 40-50km就安装一个热轴报警器, 测量轴承温度变化过程、 升高速率和绝对温度。 从这些 探测器的输出可直接传送到调度中心。

美国的 AC6000CW 型、 英国的 IC125型等新型机车自诊断系统, 可利用移动电话接入, 在地面下载运行中机车的诊断数据,实现了远程监视。

(2 平交道口安全防护系统

西欧发达国家从上个世纪八十年代开始, 逐步将数据传输、 计算机控制等技术引入道口 信号设备, 研制出功能齐全的道口信号设备。 在平交道口, 除了安装常规的信号标志和声光 信号、 自动栅栏和隔离墩,并采用先进的定时报警方式外,还增设智能化道口设备,利用电 视和激光等技术, 对道口实行监测, 把道口的状态信息及时传给接近道口的列车。 例如瑞典 国铁(SJ 在平交道口装设“车辆检测系统” ,系统中的自动感应环路与列车上的列车运行 自动控制 (ATC 系统相联, 当自动感应环路检测到有闯入道口的公路车辆或其它障碍物时, “车辆检测系统” 将向 A TC 系统发出停车指令。 从而可为列车安全通过平交道口提供保护。 日本主要采用站内道口监控系统和道口障碍物检测装置来保证平交道口的安全。 站内 道口监控系统中,电子道口装置安装在站内各个道口上,其控制逻辑、警报灯、警报音响、 栏木控制、故障检测等已实现一体化。每个道口都设有传送终端,联锁信息通过车站 LAN 系统输入,使得电子道口装置与电子联锁装置得到结合。监控系统通过车站 LAN 系统来收 集每个道口的故障、安全信息,并进行记忆、储存、打印输出工作。道口障碍物检测装置的 主要开发目的是在险情发生之前采取措施使列车在道口前停车。目前主要有 3种检测方式。 一种是光电式道口障碍物检测方式, 它在道口上罩以光束, 障

碍物遮断光束时可立即检测到 列车障碍物。 另一种是环型线圈方式, 它在道口的地下埋设环型线圈, 汽车等金属物经过线 圈时, 线圈电感发生变化, 从而检测到障碍物。 另外还有一种超声波型道口障碍物检测方式。 与光电式或环型线圈式相比, 维修量小, 只需在安装时将天线的位置和方向调整好, 以后则 不必进行维修或灵敏度调整。

美国铁路采取了一系列针对司机疏忽的技术保障措施, 通过提高司机的警惕性来改善道 口的安全状况。其中交通监视系统(TMS 是一套安装在道口的摄像系统,包括两台摄像机 和红外光源。两台摄像机经调整和聚焦后,可以分别提供一幅全景和一幅汽车牌照的特写; 红外光用于夜间拍摄。 道口设备经电缆连接到附近的警察局, 警察局里的配套设备包括一台 重放计算机、 一台图像监视器和一台图像硬拷贝打印机。 当列车接近道口时, 整个系统由道 口控制继电器的接点启动,摄像机和红外光源开始工作。由于红外光辐射了整个道口地段, 因此, 任何企图越过栏木的车辆都会遮断红外线, 摄像机就会拍下它们的全景和放大的汽车 牌照。 记录下的数据经数字化和压缩处理后, 通过电缆自动传送到警察局的重放计算机, 并 经硬拷贝打印机输出照片。 在此期间, 摄像机会继续拍摄其他的违章车辆, 直到列车通过道 口为止。

(3 铁路防灾系统 ① 日本

日本是自然灾害多、发生频率高的国家,地震、台风、暴雨、积雪以及伴发的滑坡、落 石等灾害尤其频繁, 日本铁路投入了大量人力和财力研发多种灾害 (如水位、风力雪害、地 震等的监测、防范与报警功能。并利用微波、卫星等通信手段,构成了完整的灾害报警与 管理系统。达到了世界先进水平。

日本铁路防灾管理系统分为灾害预测系统和灾害检测系统两类。 灾害预测系统采用科学 的预测手段,搜集导致灾害事故的各种外部数据, 对水淹线路、塌方等灾害进行预测, 采取 相应的灾害报警和制定灾害下的行车规则, 使因灾害导致的铁路