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任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

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任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

【新课内容】

任务3 综合防灾安全监控系统总体架构

一、系统结构

由国内外现有的高速铁路防灾监控系统来看,有的建设成独立分散的方式(如法国的地中海线),也有的建设成集中控制的方式(如日本的COSMOS)。但从系统的发展趋势看,为防止信息资源的浪费,方便进行系统监控及系统维护,信息集中和信息共享是高速铁路防灾安全监控系统的发展趋势。

高速铁路综合防灾安全监控系统是构架在铁路通信传输网基础之上的安全信息采集和监控系统,是运营调度系统的一个子系统。系统由现场数据采集设备、基层站段、铁路局调度所和铁道部调度中心四级防灾监控系统构成。

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

图3-1 综合防灾安全监控系统系统基本结构示意图

1、现场数据采集设备

主要包括风向风速计、雨量计、强震仪、温度传感器、积雪深度计以及数据采集器等。它主要完成管辖区域内的各种信息量的采集,如风速计用来采集风速值,雨量计用来采集降雨量值等,采集信息经专用电缆及传输主干网分别传送至基层站段级防灾监控系统。

2、基层站段级防灾监控系统

基层站段级防灾监控系统汇聚各类安全监测信息和设备工作状态信息,并可以根据相关预警模型或报警阂值,提示相关人员及时开展各类巡视、维修、抢修和救援工作。系统将重要信息传送到铁路局调度所级防灾监控系统,同时接收调度所运营调度系统下达的各种巡视、维修、维护、抢险及救援等指令。

3、路局调度所级防灾监控系统

任务是接收基层站段防灾监控系统上传的各类数据,并对其进行处理,处理后的强风、暴雨、洪水、轨温、地震等报警信息中包括灾害强度、线路状态、行车规定和巡检要求等具体规定。

按照灾害处理规程给出预警处理建议和运营管制方案,并将建议和方案传送至调度所各相关调度台,必要时通知维修和救援部门作好准备。当灾害恢复后,将解除运营管制,将相关信息发给相关调度台,行车调度台将其作为调整行车运行计划的参考因素。救援列车由动车调度台通知动车段调动,救援部门由相关车站出面协调。

4、铁道部调度中心防灾监控系统

主要任务是将各调度所放在监控系统上传的信息存档记录以供决策。必要情况下,铁道部调度中心级防灾监控系统可以完全接管路局调度所防灾监控系统,此时完全拥有路局调度所防灾监控系统的功能。

二、典型案例

1、京沪高铁防灾安全监控系统

1.1 整体防灾安全监控系统的构成图

京沪高铁防灾安全监控系统是大风监测子系统、雨量监测子系统、异物侵限监控子系统以及地震监控子系统的集成系统,并预留与道岔融雪子系统等其它子系统的接口。京沪高铁防灾安全监控系统由风、雨现场监测设备、异物侵限现场监控设备、地震现场监测设备、GSM-R基站(含车站、线路所)监控单元、综合维修段监控数据处理设备、调度所设备以及传输网络等组成。整体防灾安全监控系统的构成图见3-2。

1)现场监测设备

现场监测设备由风、雨现场监测设备、异物现场监控设备及地震现场监测设

备组成示。

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

防灾安全监控系统FIX软件主画面

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

图3-2 京沪高铁防灾安全监控系统

风现场监测点设备主要有:双套风速风向仪(德国Lambrecht 热场式风速风向仪、芬兰Vaisala 超声波式风速风向仪)、专用传输线缆、专用安装装置、数据采集单元、安装附件等,如图3-3、3-4所。

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

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任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

雨量监测点现场设备由芬兰Vaisala 超声波式风速风向仪(该超声波式风速风向仪具有雨量监测功能)、数据采集单元、专用安装装置和传输线缆组成。全线雨量监测点与风监测点合并,如图3-5所示。

异物现场监测设备由监测防护网(内嵌双电网传感器)、轨旁控制器、安装

图3-3 风雨传感器示意图 德国lambrecht 热场式 芬兰vaisala 超声波式

图3-4 接触网立柱上的风监测点安装示意图

附件和传输线缆等组成,如图3-6所示。

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

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图3-6 异物现场监测设备

图3-5 接触网立柱上的雨量监测点安装示意图

2)基站监控单元

京沪线所用监控单元安装在GSM-R基站、车站、中继站、变电所。监控单元主要用于为现场监测设备提供工作电源,并对现场监测设备采集的数据进行初步处理、缓存并汇集后上传至上位机,同时实时监测现场监测设备的状态。监控单元根据其接入现场监测点类型的不同,可大致分为气象监控单元、异物监控单元、地震监控单元、混合监控单元。

3)济南西监控数据处理设备

济南西监控数据处理设备主要设备有交换机、数据库服务器、应用服务器、磁盘阵列、监控终端、UPS等。

4)北京局调度所设备

济南局管段调度终端根据设计要求,放臵在北京局调度所,调度终端放在北京局调度所调度台上,由工控机和显示器组成。

1.2 数据信息的传输路径

数据信息的传输路径见3-7。

数据中心处理设备主要用于对各基站采集的数据进行处理,实时监测各设备的工作状态,对设备进行维护保养。主要设备有配线单元、交换机、数据库服务器、应用服务器、磁盘阵列、维护终端(包括工控机机和显示器内嵌到机柜)等。

终端设备包括工务终端、工务调度终端、调度所终端、维护终端等。主要设备有UPS电源、交换机、监控终端(工控机和显示器)等。

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

图3-7 数据信息的传输路径

2、武广线防灾安全监控系统

2.1整体系统结构

武广防灾安全监控系统在武汉、新长沙、新广州站分别设置了集中的数据处理设备(中心),在武汉调度所设置3处调度终端、在广州调度所设置1处调度终端,在武汉工务段、工务处各设置1处工务终端,在株洲工务段、衡阳工务段、广州工务处、广州工务段分别设置了1处工务终端;系统在沿线通信基站共设置155处监控采集单元,设置124处异物侵限监测点、110处风监测点和51处降雨监测点,系统接入47处信号楼/信号中继站。武广防灾安全监控系统整体系统结构如图3-8所示(图中虚线所画为非本系统设备)。

任务3高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构组成.

图3-8 整体系统结构图

2.2调度所设备结构

调度所为系统最主要的终端设备所在地,处调度终端外,所有设备均采用冗余结构,同时,调度所也是系统对外的接口点,结构如图3-9、3-10所示。

通信

路由

传输系统MSTP

图3-9 武汉调度所

一体化设备

一体化设备

传输系统MSTP

图3-10 广州调度所

2.3工务段/工务处设备结构

各工务段/工务处按照就近接入的原则,利用传输系统的通道接入数据处理设备(中心),传输通道不能覆盖的,利用光缆延伸接入,见图3-11。

传输系统/MSTP

工务终端

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UPS

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图3-11 工务终端及其接入

2.4 数据处理设备(中心)结构

系统在武汉、新长沙、新广州设置三套相对独立的数据处理设备,其主体结构基本相同,不同之处仅在于武汉设置了防病毒服务器,其它各处仅安装防病毒客户端软件。输出处理设备(中心)机构如图3-12所示:

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图3-12 数据处理设备(中心)结构