防灾系统总体技术方案.docx
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防灾系统总体技术方案
客运专线防灾安全监控系统
总体技术方案（暂行）
目录
1．总则1
2．引用标准2
3．防灾安全监控系统的总体构成和功能3
3.1监测设备3
3.2监控单元3
3.3监控数据处理设备4
3.4调度所设备5
3.5工务终端6
3.6计算机网络6
4.防灾安全监控各子系统功能与运用6
4.1风监测子系统6
4.2雨量监测子系统7
4.3雪深监测子系统8
4.4地震监控子系统9
4.5异物侵限监控子系统9
5．防灾安全监控系统设备布设原则10
5.1风速风向计10
5.2雨量计11
5.3雪深计11
5.4地震监测点与地震仪12
5.5异物侵限监测传感器12
5.6监控单元13
5.7监控数据处理设备13
5.8调度所设备13
5.9工务终端13
6．防灾安全监控系统技术要求13
6.1硬件配置要求14
6.2可靠性要求14
6.3工作环境14
6.4热备性能指标15
6.5实时性指标15
6.6电磁兼容15
6.7软件要求15
7．接口16
7.1与列控、联锁系统的接口16
7.2与牵引供电系统的接口16
7.3与CTC、运营调度等系统的接口16
7.4与同步网接口16
7.5土建工程接口16
8．电源、接地与防雷16
9．房屋17
客运专线防灾安全监控系统总体技术方案（暂行）
1．总则
1.1防灾安全监控系统是保证客运专线列车安全、高速运行的重要基础装备之一。
列车调度员根据风雨雪天气、地震灾害、异物侵限等安全环境的实时监测报警、预警信息以及铁道部、铁路局的相关规章制度，指挥列车安全运行；维护部门按照防灾安全监控系统提供的相关灾害信息，开展基础设施的巡检、抢险及维修养护工作。
1.2防灾安全监控系统是风监测子系统、雨量监测子系统、雪深监测子系统、地震监控子系统以及异物侵限监控子系统的集成系统，并预留轨温监测子系统的接入条件。
1.3客运专线铁路的灾害防护，以相应工程措施的主动防护为主。
根据沿线的气象、地形地貌、地质条件以及线路周边环境、运营速度，选用相应的子系统，合理构建客运专线防灾安全监控系统。
1.4防灾安全监控系统应与客运专线同步设计、安装、调试及开通运用。
1.5防灾安全监控系统设备应布设于铁路用地界内，现场监测设备的安装不得侵入客运专线的建筑限界。
1.6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。
1.7防灾安全监控系统应具有抗雷电及电气化铁路电磁干扰的能力。
1.8防灾安全监控系统的构建应支持系统容量、功能等方面的平滑扩展。
1.9防灾安全监控系统现场设备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。
2．引用标准
《地面气象观测规范》（QX/T61-2007）
《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）
《信息技术软件生存周期过程》（GB/T8566-2007）；
《微型计算机通用规范》（GB/T9813-2000）；
《国际电联2Mbps接口通信标准》（ITU—TG.703、G.704）；
《电磁兼容试验和测量技术》（IEC61000-4-12）；
《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》（GA267）；
《外壳防护等级》（GB4208-2008）；
《电工电子产品环境试验》（IEC60068-2-14:
1984）；
《电子计算机场地通用规范》（GB2887-2000）；
《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》（铁建设〔2007〕39号）；
《CTCS-3级列控系统技术创新总体方案》（铁运〔2008〕73号）
《信号系统与异物侵限监控系统接口技术条件》（运基信号〔2009〕719号）
除上述标准和规范外，在防灾安全监控系统设备制造、软件编程以及工程设计中，如涉及到其它强制性国际、国家及行业标准和规范也应执行。
3．防灾安全监控系统的总体构成和功能
防灾安全监控系统由风、雨、雪、地震以及异物侵限现场监测设备（以下简称：
监测设备），现场监控单元（以下简称：
监控单元），监控数据处理设备，工务终端，调度所设备，传输网络等组成，见附件一。
3.1监测设备
3.1.1风、雨、雪、地震监测设备由风速计（含气温、气压监测功能，下同）、雨量计、雪深计、地震仪等组成。
异物侵限监测设备由异物侵限监测传感器和轨旁控制器组成。
3.1.2风、雨、雪、地震监测设备实时监测环境风风速（以下简称：
风速）、降雨量、积雪深度、地震动加速度等信息并传送至监控单元。
异物侵限监测传感器实时监测异物侵限状态信息并传送至监控单元。
3.2监控单元
3.2.1监控单元应采用模块化结构，同一监控单元应具备同时接入多个不同种类监测设备的功能。
3.2.2完成风速、降雨量、积雪深度、地震动加速度等监测数据的采集、初步分析和处理以及对异物侵限监测传感器的实时状态监测。
3.2.3将风速、降雨量、积雪深度、地震动加速度等监测数据以及异物侵限监测传感器的实时状态信息传送至监控数据处理设备。
3.2.4发生异物侵限灾害时，监控单元触发列控、联锁系统，使列车自动停车；发生地震灾害时，监控单元触发列控、联锁系统及牵引供电系统，使列车自动停车、接触网断电。
3.2.5具备自检和对监测设备工作状态的检测功能，实现故障诊断、定位及报警；同时，能够将故障信息上传至监控数据处理设备并接受监控数据处理设备的集中检测管理。
3.3监控数据处理设备
3.3.1监控数据处理设备由数据库服务器、应用服务器、存储设备、维护终端及打印机等组成。
3.3.2能够接收管辖区内的各监控单元上传的风、雨、雪、地震、异物侵限监测信息及监控单元的工作状态信息。
3.3.3按设定的报警门限值和信息处理规程，对风、雨、雪、地震、异物侵限监测信息进行综合分析处理，根据灾害强度，生成各类报警、预警信息以及相应的行车管制预案并传送至工务终端和调度所防灾监控终端。
3.3.4存储风、雨、雪、地震、异物侵限监测信息和报警、预警及设备故障信息，存储时间不少于3年（其中，地震监测信息为长期储存）。
各类报警、预警信息的内容包括灾害种类、发生时间、地段、灾害级别、行车管制预案等。
3.3.5具备对各类信息按指定时段的统计分析功能，并为维护管理人员提供监测报警、预警及设备故障等信息的查询显示和报表输出功能。
3.3.6提供监测信息维护、系统运行参数配置、用户权限管理及访问日志等在内的系统管理功能。
3.3.7具有自检和对监测设备、监控单元的故障进行监测以及将故障报警信息传送至工务终端的功能。
3.3.8向各监控单元授时，同步监控单元时钟。
3.3.9预留与上级管理部门的管理信息系统的通信接口，传送灾害报警、预警信息及设备故障信息，并根据需要传送灾害监测信息报表。
3.3.10预留与国家气象、地震部门的通信接口，接收灾害预报、预警信息。
3.4调度所设备
3.4.1调度所设备由防灾监控终端、通信接口设备等组成。
3.4.2防灾监控终端以图形、文本等方式，显示风、雨、雪、地震、异物侵限等灾害的报警、预警信息及相应的行车管制预案，并提供音响报警；具备异物侵限灾害报警时的上、下行临时行车功能。
3.4.3通过通信接口设备，实现与运营调度系统接口，传送相关信息。
3.4.4利用通信接口设备，接收铁路时间同步网二级母钟设备GPS时钟的授时信号并向监控数据处理设备授时。
3.5工务终端
工务终端以图形、文本并音响报警等方式，提供风、雨、雪、地震、异物侵限及设备故障等报警、预警信息和相应的工作预案，并具备信息查询和报表输出功能。
3.6传输网络
3.6.1防灾安全监控系统涉及行车安全，应构建业务专网，实现监控单元、监控数据处理设备、工务终端以及调度所设备间的信息传输。
3.6.2采用双以太网、TCP/IP协议并满足信息传输的实时性要求；为确保信息传输的可靠性，双网络接口应分别接入通信传输及接入系统的不同业务板卡。
3.6.3监控单元至监控数据处理设备采用FE通信接口，监控数据处理设备至调度所设备采用FE或E1通信接口。
3.6.4具备网络状态的自动检测和切换功能。
4.防灾安全监控各子系统功能与运用
4.1风监测子系统
4.1.1大风监测报警功能
一般情况下，报警时限为风速达到报警门限不大于10秒钟报警；解除报警时限为大风降级后不大于10分钟。
但是，在实际运用中应结合本线的大风特征，适时调整报警时限和解除报警时限。
4.1.2大风监测预警功能
在积累一个完整风季的气象数据基础上，系统应具备大风预警功能，预警时间不少于2min。
4.1.3列车调度员借助调度电话及CTC系统的调度命令无线传输功能，将大风临时限速命令及时传送至有关列车；风监测子系统具备大风监测预警功能时，列车调度员借助CTC终端、临时限速操作终端，以设置和取消临时限速为手段，使列车自动限速运行。
4.1.4动车组列车遇大风行车限速的规定如下：
风速不大于15m/s时，可以正常速度运行；风速不大于20m/s时，运行速度不大于300km/h；风速不大于25m/s时，运行速度不大于200km/h；风速不大于30m/s时，运行速度不大于120km/h；风速大于30m/s时，严禁动车组列车进入风区。
4.1.5动车组列车通过站台时，风速不大于15m/s情况下，速度不得超过80km/h；当风速超过15m/s时，动车组运行速度不得超过45km/h。
4.2雨量监测子系统
4.2.1对于存在水冲线路类型水害的处所，以短时降雨量作为监测报警方式；对于存在路堤、路堑、边坡坍塌等类型水害的处所，采取日降雨量或连续降雨量+小时降雨量的监测报警方式。
4.2.2雨量监测报警分为出巡警戒报警、限速警戒报警、封锁警戒报警等。
出巡警戒报警、限速警戒报警、封锁警戒报警等雨量监测报警门限值以及限速分档，由运营维护单位根据沿线基础设施状况以及地形地貌、地质条件以及线路运营条件等情况确定。
4.2.3根据降雨对基础设施的影响情况或大修改造等原因使基础设施抗洪能力发生变化，适时对雨量监测报警报警门限值进行修订，并据此制定相应的行车管治预案。
4.2.4列车调度员借助CTC终端、临时限速操作终端，以设置和取消临时限速为手段，使列车自动限速运行；同时，也可以借助调度电话、CTC系统的调度命令无线传输功能，将强降雨临时限速命令及时传送至相应列车。
4.3雪深监测子系统
4.3.1雪深监测子系统具有积雪深度监测报警功能，首列车的积雪深度报警门限及限速参考值如下：
9cm≤轨面积雪深度＜17cm时，限速245km/h以下；17cm≤轨面积雪深度＜19cm时，限速210km/h以下；19cm≤轨面积雪深度＜22cm时，限速160km/h以下；22≤轨面积雪深度＜30cm时，限速110km/h以下；轨面积雪深度≥30cm时，停运。
4.3.2列车调度员借助CTC终端和临时限速操作终端，以设置和取消临时限速为手段，使列车自动限速运行；同时，也可以借助调度电话、CTC系统的调度命令无线传输功能，将强降雪临时限速命令及时传送至相应列车。
4.4地震监控子系统
4.4.1强震监控
监测地震动加速度，生成强震报警，实现强震应急处置：
地震动加速度≥0.04g时，防灾安全监控系统触发列控、联锁系统使列车自动停车、触发牵引变电所牵引供电控制装置使接触网停电。
4.4.2P波预警
预留本地P波监测以及接收国家、地方地震台网的P波信息功能；条件具备时，实现P波预警。
4.4.3强震应急处置范围
强震应急处置范围为生成强震报警的监测点位置向线路上下行方向各延伸不小于20km。
4.4.4震后辅助评估
根据地震监测数据，结合结构物特性参数以及沿线地质、历史地震数据、气象条件等基础信息，实现震后辅助评估。
4.5异物侵限监控子系统
监测侵入铁路限界的异物，触发列控、联锁系统使列车自动停车。
一个闭塞分区范围内有多个异物侵限监测传感器时，异物侵限监控范围为一个闭塞分区；特殊情况下，根据异物侵限监测传感器的设置位置，本着安全并经济的原则，合理确定异物侵限监控所对应的闭塞分区。
5．防灾安全监控系统设备布设原则
5.1风速计
5.1.1时速300～350公里客运专线，极大风速30年及以上的均值（以下简称：
）不小于15m/s的地区设置风速计。
时速200～250公里客运专线，
不小于20m/s的地区设置风速计；15m/s≤
＜20m/s的地区，在车站附近设风速计。
5.1.2风速计的布设原则
（1）山区垭口、峡谷、河谷等地段，风速计的平均间距1km～5km，特殊情况下可按处设风速计。
（2）轨面高度10m及以上的高架桥、5m及以上的高路堤区段，风速计的平均间距5km～10km。
（3）除上述情况外的平原区段，时速300～350公里客运专线，风速计的平均间距不大于15km；时速200～250公里客运专线，风速计的平均间距不大于20km。
（4）根据客运专线的运营速度及沿线气象条件、地理环境，合理布设并适时调整风速计的布设间距。
5.1.3风速计应设置在线路的迎风侧，安装于GSM-R基站铁塔或接触网杆上。
风速计的安装高度为距轨面4m±0.1m。
5.2雨量计
5.2.1年平均降水量大于200mm的地区设置雨量计。
5.2.2雨量计布设原则
（1）雨量计的布设位置应临近路堤、路堑及隧道口等易产生塌方、水冲线路的处所。
（2）连续路基区段，有砟轨道线路，雨量计的布设间距一般为15～20km；无砟轨道线路，雨量计的布设间距一般为20～25km。
（3）路、桥、隧相间时，每处雨量计的监测范围一般为上下行方向各7.5km（有砟轨道线路）或10km（无砟轨道线路）。
（4）根据沿线地形、地貌以及地质、植被情况，合理调整雨量计的布设方案，特殊地段宜适当加密。
5.2.3有条件时，雨量计应与风速计同址设置。
5.3雪深计
5.3.1降雪频繁地区，10年概率积雪深度达36cm的地区设置雪深监测子系统。
5.3.2雪深计的布设间距原则上按50km计算，深路堑可适当增设雪深计。
5.3.3雪深计一般设置于综合维修段（综合维修工区、保养点）、工务车间、工务工区等处。
5.4地震监测点与地震仪
5.4.1地震监测点布设原则
（1）地震动峰值加速度0.1g及以上地区设置地震监测点；
（2）地震监测点的布设间距一般不大于20km；
（3）地震监测点设置于沿线的牵引变电所、AT所、分区所、开闭所内。
5.4.2每个地震监测点设置2套地震仪，2套地震仪的间距一般不小于40m。
5.5异物侵限监测传感器
5.5.1异物侵限监测传感器设置于沿线公跨铁桥梁两侧。
设有防撞设施的等级公路与客运专线相邻并行且机动车有可能侵入客运专线的区段，经现场踏勘认为确有必要时，设置异物侵限监测传感器。
隧道口、高边坡处的落石、塌方防护应优先考虑工程防护措施，个别困难情况下设异物侵限监测传感器。
5.5.2异物侵限监测传感器采用双电网传感器。
5.5.3设于公跨铁立交桥的双电网传感器应满足以下要求：
（1）双电网传感器沿公路桥长度方向的设置范围一般为：
双线并行区段，设置范围不小于上、下行线路的外轨外侧间距和由上、下行线路的外轨外侧起向线路外方各延伸５ｍ的长度之和；单线区段，设置范围不小于钢轨外侧间距加上由钢轨外侧起向线路外方各延伸5m的长度之和。
（2）双电网传感器垂直于公路桥宽度方向的设置范围为：
不小于1.5m+0.5m（0.5m与1.5m部分呈135°夹角）。
（3）双电网传感器的水平防护网网孔面积不大于1200mm2，双电网网格不大于176mm×176mm。
5.5.4设于隧道口、高边坡处以及公铁并行段的双电网传感器，应结合地形、地貌采用合适的安装方案。
5.6监控单元
5.6.1监控单元应邻近监测设备布设。
5.6.2邻近的监测设备应共用监控单元。
5.6.3监控单元一般设置于沿线的GSM-R基站、车站、牵引变电所、AT所、分区所、开闭所，用房合建、单独开门。
5.7监控数据处理设备
5.7.1按运营维护管辖范围宜集中设置监控数据处理设备。
5.7.2监控数据处理设备一般设置在与综合维修段（综合维修工区、保养点）或工务车间邻近的车站防灾机房内。
5.8调度所设备
按行车调度台设置防灾监控终端。
5.9工务终端
工务终端一般设于综合维修段（综合维修工区、保养点、工务车间）值班室及工务调度室。
6．防灾安全监控系统技术要求
6.1硬件配置要求
6.1.1除雨量计、雪深计等外，防灾安全监控系统的硬件设备一般按双机冗余配置。
6.1.2监测设备的选用以寿命长、稳定可靠、少维护并且维修简便、低成本为原则。
6.1.3风速计、雨量计、雪深计、地震仪等采用非机械式产品。
6.2可靠性要求
系统及设备：
MTBF不小于2×105h；
外围设备：
MTBF不小于1×105h。
6.3工作环境
6.3.1监测设备
（1）工作环境温度
风速风向计：
-40℃～＋60℃；
雨量计：
0℃～＋60℃
雪深计：
-45℃～＋50℃；
地震仪：
-20℃～＋55℃；
异物侵限轨旁控制器：
-25℃～＋70℃或-40℃～＋70℃（根据不同地区的气象条件进行选择）。
（2）相对湿度：
风速风向仪、雨量计、雪深计：
100%（+25℃）
地震仪：
不大于90%（+25℃）
异物侵限监测轨旁控制器：
100%（+25℃）
6.3.2监控单元
（1）工作环境温度：
-25℃～＋55℃或-40℃～＋55℃（根据不同地区的气象条件进行选择）。
（2）相对湿度：
不大于90%（+25℃）。
6.3.3监控数据处理设备和调度所设备
（1）工作温度：
0℃～＋40℃
（2）相对湿度：
不大于90%（+25℃）。
6.4热备性能指标
6.4.1数据库服务器双机切换时间不超过3min。
6.4.2应用服务器双机切换时间不超过10s。
6.4.3网络设备双机切换时间不超过10s。
6.4.4监控单元双机切换时间不超过1s。
6.4.5电源以及UPS双机切换时间不超过150ms。
6.5实时性指标
6.5.1报警信息的延时不应超过3s。
6.5.2与列控、联锁系统及牵引供电系统的接口电路延时不应超过500ms。
6.6电磁兼容
监测设备、监控单元的电磁兼容性能应满足《电磁兼容试验和测量技术》（IEC61000-4-12）标准要求，见附件二。
6.7软件要求
6.7.1采用符合国际、国家标准的系统软件平台。
6.7.2客户端可采用Windows图形用户界面。
6.7.3应用软件应采用模块化设计。
7．接口
7.1与列控、联锁系统的接口
监控单元与列控中心、联锁系统的接口电路，采用AX型继电器并符合故障-安全原则，见附件三。
7.2与牵引供电系统的接口
监控单元与牵引供电系统的接口采用继电接口电路。
7.3与CTC、运营调度、SCADA等系统的接口
防灾安全监控系统与CTC、运营调度、SCADA系统、上级管理部门的管理信息系统以及国家气象、地震部门等的通信接口，采用标准通信接口、协议并具备有效的安全互联措施。
7.4与时间同步网的接口
防灾安全监控系统与铁路时间同步网二级母钟设备的接口采用NTP协议。
7.5工务工程的接口
由桥梁专业按1.0m间隔在公跨铁立交桥上预留异物侵限监测传感器的安装条件，见附件四。
8．电源、防雷与接地
8.1防灾安全监控系统按一级负荷供电（含二路电源切换），现场设备的不间断供电时间为2h，其他设备的不间断供电时间为30min。
8.2监控数据处理设备机房的雷电防护（含电源防雷）满足《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》（铁建设〔2007〕39号）的规定。
防灾安全监控系统所涉及的电线路应采取相应的雷电防护措施。
8.3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，接地电阻不大于1Ω。
9．房屋
监控数据处理设备机房的设计应满足《电子计算机场地通用规范》（GB2887-2000）的规定。
附件一
客运专线防灾安全监控系统构成示意图
附件二
序号
电磁兼容项目
性能要求
质量指标
仪器设备
备注
执行标准及条款
试验等级
性能判据
1
电磁兼容性试验
静电放电抗扰度
机箱端口
A
GB/T17626.2-2006
第5条表1
±6kV（接触放电）
±8kV（空气放电）
A：
技术规范内性能正常
抗扰度综合测试系统EMCPro、
信号发生器8648B
人工电源网络、
频谱仪8591E、
耦合去耦网络、GTEM小室、
AR功率放大器、
静电放电发生器、
EMI测试接收机ESI26、人工电源网络LS-16C、
双锥天线3104C、
对数周期天线3146DP、天线塔转台控制器。
2
射频电磁场辐射抗扰度
机箱端口
A
GB/T17626.3-2006
第5.1条表1
频率：
80MHz～1000MHz
场强：
10V/m
80%AM（1kHz）
A：
技术规范内性能正常
3
电快速瞬变脉冲群（共模）抗扰度
信号端口
A
GB/T17626.4-2008
第5条表1
±2kV
5/50ns（Tr/Th）
5kHz（重复率）
A：
技术规范内性能正常
控制端口
AC电源端口
4
浪涌（冲击）抗扰度
信号端口
A
GB/T17626.5-2008
第5条表1
1.2/50μs
±2kV（共模）
±1kV（差模）
±2kV（不平衡系统中的差模）
A：
技术规范内性能正常
AC电源端口
5
射频场感应的传导骚扰抗扰度
信号端口
A
GB/T17626.6-2008
第5条表1
150kHz～80MHz
10V
80%AM（1kHz）
150Ω（源阻抗）
A：
技术规范内性能正常
控制端口
AC电源端口
6
工频磁场抗扰度
机箱端口
A
GB/T17626.8-2006
第5条表1、表2
50Hz
100A/m（rms）
A：
技术规范内性能正常
轨旁3m内设备适用
7
脉冲磁场抗扰度
机箱端口
A
GB/T17626.9-1998第5条表1
300A/m
A：
技术规范内性能正常
轨旁3m内设备适用
8
电压暂降和中断抗扰度
AC电源端口
A
GB/T17626.11-1999第5条表1
0%
40%
70%
A：
技术规范内性能正常
9
电磁兼容性试验
传导骚扰
AC电源端口
A
GB9254-2008
第5.1表1
A级ITE电源端子
0.15MHz～0.50MHz,
准峰值≤79dBμV；
0.50MHz～30MHz，
准峰值≤73dBμV。
10
辐射骚扰
主机、辅助设备机箱端口
A
GB9254-2008
第6表5
A级ITE3m处测量
30MHz～230MHz，在距离3m处测得准峰值≤50dBμV/m;
230MHz～1GHz，在距离3m处测得准峰值≤57dBμV/m。
说明
性能要求A:
表示此项目不允许出现不合格，单项不合格即判定此设备不合格。
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