高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统技术条件_风速风向监测设备(试行)(征求意见稿)
异物侵限监测系统技术条件编制及提高系统可靠性技术研究报告
院总编号：TY字第号所编号：2013年DZYF字第号中国铁道科学研究院研究报告RESEARCH REPORTCHINA ACADEMY OF RAILWAY SCIENCES异物侵限监测系统技术条件编制及提高系统可靠性技术研究研究报告中国铁道科学研究院二○一三年十二月·北京研究报告文件专页目录1项目概述 (3)1.1 项目来源 (3)1.2 起止时间 (3)1.3 项目目标及研究内容 (3)1.3.1 项目目标 (3)1.3.2 研究内容 (4)1.4 完成情况 (4)2国内外现状 (4)2.1 国外情况 (4)2.1.1 日本 (4)2.1.2 法国 (12)2.1.3 德国 (17)2.1.4 意大利 (19)2.1.5 西班牙 (21)2.2 国内情况 (21)2.3 总结 (23)3高速铁路异物侵限监测系统应用情况调研 (24)3.1 高速铁路异物侵限监测系统总体情况 (24)3.2 异物侵限监测系统运用情况调研 (25)3.3 数据分析 (34)3.3.1 故障分类 (34)3.3.2 故障时间分布 (35)3.4 小结 (37)4高速铁路异物侵限监测系统需求分析 (38)4.1 高速铁路网沿线地理概述 (38)4.2 高速铁路行车组织概述 (40)4.3 异物侵限对运输生产的影响 (41)4.4 紧急处置方案 (41)4.5 业务过程建模（功能与数据） (42)4.5.1 功能需求 (43)4.5.2 信息需求 (43)4.6 性能指标需求 (44)5系统可靠性分析及现场试验验证 (46)5.1 系统可靠性定性分析 (46)5.1.1 系统结构 (46)5.1.2 典型异物侵限监测系统构成表 (47)5.1.3 系统逻辑结构 (51)5.1.4 共因故障分析 (51)5.2 系统可靠性定量分析 (54)5.2.1 故障树模型 (54)5.2.2 系统可靠性 (54)5.3 现场试验 (57)5.3.1 试验环境及设备 (57)5.3.2 系统可靠性试验 (59)5.3.3 监测电网老化试验 (60)5.4 改进措施及建议 (61)6异物侵限监测方案对比分析 (61)6.1 异物侵限监测技术 (61)6.1.1 双电网异物侵限监测技术 (61)6.1.2 光纤式异物侵限监测技术 (62)6.1.3 红外异物侵限监测技术 (65)6.1.4 微波异物侵限监测技术 (65)6.1.5 激光式异物侵限监测技术 (68)6.1.6 视频及图形识别异物侵限监测技术 (69)6.2 异物侵限监测技术对比 (70)6.3 小结及建议 (71)参考文献 (722)1项目概述1.1项目来源2005年，铁科院和成都局合作，在既有成都铁路局管段易滑坡地段安装位移传感器检测滑坡灾害的发生；2006年，北京铁路局在京原线部分隧道口安装视频监控设备，监控人员通过视频监控系统检测异物侵限事件。
高速铁路灾害监测系统设计及安全性研究
高速铁路灾害监测系统设计及安全性研究冯海燕【摘要】高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统(以下简称“灾害监测系统”)是风监测子系统、雨量监测子系统、雪深监测子系统、地震监测子系统、异物侵限监测子系统的集成系统,是架构于通信传输系统之上的信息采集监测系统.随着列车时速的提高和密度的加大,如何建立健全灾害监测系统,确保铁路运输安全变得越来越重要.文章针对高速铁路高安全性要求,明确了灾害监测系统路局中心的构成、设备配置;论述了现场监测点的布置、设备选型、安装方式和要求;总结了灾害监测系统的安全保障措施;探讨了现有问题的解决方案,以期为从事铁路防灾工程设计和建设的工作人员提供便捷和启发.【期刊名称】《高速铁路技术》【年(卷),期】2017(008)002【总页数】6页(P49-53,64)【关键词】高速铁路;灾害监测系统;系统设置;安全保障措施【作者】冯海燕【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031【正文语种】中文【中图分类】X924.3我国幅员辽阔,地形地貌和地质结构复杂,气候多变,导致灾害频繁发生，影响面广。
风灾、水灾、雪灾、地震、异物侵限等一直都是影响铁路行车安全的重要因素。
随着铁路第七次大提速，列车运行速度不断提高(已达350 km/h)，密度不断加大，对自然灾害及突发事件的敏感程度也倍增。
如何针对危及行车安全的各类灾害，建立有效、准确、可靠、实时的监测、报警及预警信息，为铁路沿线灾害的诊断和处理提供科学的依据，增强铁路的防灾和减灾能力，显得极为重要。
2008年，首套灾害监测系统在京津城际铁路投入使用，截止2014年底，全路已有52套灾害监测系统与高速铁路同步建成，已建灾害监测系统正在为铁路行车安全保驾护航。
截止2015年，已建成的京津、武广、郑西、京沪、柳南、贵广、成绵乐、成渝等铁路干线均无集中统一的铁路局信息处理中心，每条线自建监控数据处理设备，各自独立运行、接口不开放，设备不兼容，与路内、外相关信息系统接口定义复杂、难以互联互通等问题，影响了灾害监测系统的统一管理及应用，地震监测系统与路内(信号系统和牵引变电系统)和路外(国家地震台网)的接口开发等方面也存在一系列的问题，导致地震监测系统未能实现触发铁路相关系统联动和预警功能。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统运用及管理优化研究
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统运用及管理优化研究【摘要】本文探讨了高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的运用及管理优化研究。
首先介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
然后分析了高速铁路自然灾害监测系统的原理与技术，讨论了高速铁路异物侵限监测系统的应用，并探讨了监测系统管理优化策略。
接着通过案例分析展示了监测系统的运用情况，并提出了存在的问题和解决方案。
最后对研究进行了结论总结，展望了未来研究方向，并强调了该研究的实际应用价值。
通过本文的研究，可以为高速铁路安全监测系统的建设和管理提供参考和指导。
【关键词】高速铁路、自然灾害、异物侵限、监测系统、管理优化、原理与技术、应用、案例分析、问题与解决方案、结论总结、研究展望、实际应用价值。
1. 引言1.1 研究背景在现代社会，高速铁路已经成为城市之间快速交通的重要方式。
高速铁路所面临的自然灾害和异物侵限问题也日益严重。
自然灾害如地震、山体滑坡、洪水等可能会对高速铁路造成破坏，危及列车和乘客的安全；而异物侵限则可能导致高速列车的运行受阻，影响列车的正常运行。
为了及时发现和处理高速铁路的自然灾害和异物侵限问题，监测系统的建设就显得尤为重要。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统结合了各种先进的监测技术和设备，能够实时监测高速铁路线路和周边环境的安全情况，为高速列车的安全运行提供重要的支持。
对高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的运用和管理优化研究就具有重要的现实意义和实际价值。
本文旨在探讨高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的原理、技术、运用及管理优化策略，以及系统运用中存在的问题和解决方案，为提升高速铁路的安全运行水平提供参考和借鉴。
1.2 研究意义高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高安全性：高速铁路是现代交通的重要组成部分，其运行安全直接关系到大众乘客的生命财产安全。
建立有效的自然灾害及异物侵限监测系统可以及时发现潜在危险，预防事故发生，从而提高高速铁路的安全性和可靠性。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术
题目：高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术专业：土木工程（铁道工程）学号：XXXXXXXX姓名：XXXX指导教师：XXXX学习中心：南昌铁路局学习中心西南交通大学网络教育学院2014年11月11日院系西南交通大学网络教育学院专业土木工程（铁道工程）年级2012年秋季学号XXXXXXXX 姓名XXXX学习中心南昌铁路局学习中心指导教师王迅题目高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术指导教师评语是否同意答辩过程分(满分20)指导教师(签章) 评阅人评语评阅人(签章) 成绩答辩组组长(签章)年月日毕业设计任务书班级土木工程（铁道工程）2012-60班学生姓名XXXX 学号XXXXXXXX 开题日期：2014年06月20日完成日期：2014年11月15日题目高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术题目类型：工程设计技术专题研究√理论研究软硬件产品开发一、设计任务及要求1. 按照高速铁路安全运输要求提出自然灾害及异物侵限监测的必要性；2. 高速铁路自然灾害及异物侵限监测技术在铁路中的应用与技术标准；3. 高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统功能与特点；4. 高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统与其他铁路行车设备借口设置。
二、应完成的硬件或软件实验1. 向莆铁路高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统日常稳定使用；2. 防洪管理工作中风雨监测功能的数据采集。
三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）1. 毕业设计论文四、指导教师提供的设计资料1. 电子稿件和电子图书；2. 设计指导。
五、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）1. 设计文件源资料；2. 铁路总公司、铁路局相关技术标准；3. 在运营高速铁路相关高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统设计资料。
六、设计进度安排第一部分确定论文课题，收集、整理相关资料（2 周）第二部分根据资料内容及日常工作经验增加主观论点（3 周）第三部分毕业设计论文文档编写整理（2 周）第四部分根据指导老师批阅意见对论文修改定稿（1 周）评阅或答辩（周）指导教师：年月日学院审查意见：审批人：年月日诚信承诺一、本设计是本人独立完成；二、本设计没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩（评阅）资格。
铁路防灾安全监控系统
铁路防灾安全监控系统结合各线地理气候特点，为防止或降低自然灾害、突发事件对铁路运输的影响，满足运营维护部门的使用需求，沿线设置防灾安全监控系统。
防灾安全监控系统由风监测子系统、雨量监测子系统及异物侵限监控子系统组成。
系统采用统一的处理平台，由风、雨及异物侵限等现场监测设备、现场监控单元、监控数据处理设备、调度所设备、工务/通信/调度台防灾终端设备及传输网络等组成。
1.现场监测设备(1)风监测子系统1)现场设备风监测子系统现场设备由风速风向计、现场控制箱、传输电缆等组成。
现场监测设备采集到的数据传送到现场监控单元，再通过传输网络上传至监控数据处理设备。
2)设置地点风速风向监测点主要布点原则如下：①设计速度250km∕h及以上铁路沿线近20年极大风速值超过20m∕s的区段应设置风速风向监测点。
②铁路沿线山区城口、峡谷、河谷、桥梁及高路堤等区段宜设置风速风向监测点。
③山区t亚口、峡谷、河谷等区段风速风向监测点设置间距宜为Ikm~5km 桥梁、高路堤等区段宜为5km-10km o其他地段按IOkm左右间距布设。
3）设备设置风速风向计按非机械式双套设置，并远离现场障碍物干扰。
风速风向计安装于接触网支柱上。
根据铁科技[2013]35号《铁道部关于印发（高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统总体技术方案（暂行））的通知》，系统应据据报警级别、报警阈值、报警及解除时限、控制范围，对有效风速数据进行报警判定，生成大风监测报警及解除信息。
2、雨量监测子系统1）现场设备雨量监测子系统现场设备由雨量计、现场控制箱、传输电缆等组成。
2）设置地点雨量监测点主要布点原则如下：①雨量监测点应设置于路基地段及艰险山区铁路易发生滑坡、泥石流及危岩、落石或崩塌地段等处所。
②有昨轨道线路连续路基区段雨量监测点设置间距宜为15km~20km,无昨轨道线路连续路基区段雨量监测点设置间距宜为20km〜25km o3）设备设置雨量计采用非机械式，主要设置在大雨区间位于山坡山脚地带的填土路基以及可能发生滑坡、泥石流或路基下沉的路堑、路堤、隧道口等处，安装地点为无遮掩、宽敞的场所。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统可靠性分析与优化研究
特别策划速铁路的列车运行速度高达300~350 km/h，列车在高速运行时可能遇到的灾害种类很多，主要包括：大风、暴雨、大雪、雷电、冰冻、地震、路基沉降、滑坡及泥石流、异物侵限等，不仅容易导致列车晚点、停运等情况发生，严重时还将诱发列车脱轨、线路损坏等事故，危及旅客生命财产安全。
以日本、法国、德国为代表的国外高速铁路，均建立了比较完善的高速铁路防灾系统，并制定了相关检修办法和运用管理规范，取得了良好的防灾减灾效果。
我国铁路部门一直把确保旅客生命财产和行车安全放在首位，同样建立了高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统（简称防灾系统），在保障高速铁路运营安全方面发挥了重要作用。
众多专家、学者也对如何更为有效地发挥防灾系统的安全保障作用开展了大量研究。
刘俊、包云、王瑞等[1-3]在阐述日本铁路综合防灾系统建设情况的基础上，提出完善大风监测报警系统、构建大雪防灾系统、试点建设地震早期报警系统等建设我国铁路综合防灾系统的建议；王俊、沈志凌、令狐勇生等[4-6]在总结国内外防灾安全监控系统方案的基础上，提出了我国高速铁路防灾安全监控系统设计方案；郭治国[7]开展了铁路防灾安全监控系统在沪宁高速铁路的应用研究，指出沪宁高速铁路防灾系统是架构于通信传输系统之上的一套集风、雨、异物侵限等灾害信息采集、分析、处理和指导、辅助安全行车的平台。
但由于多种原因，我国各条高速铁路防灾系统的技术水平以及设备等还存在差异，有必要针对相关系统的可靠性开展优化分析，促进高速铁路防灾系统运用管理水平的提高。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统可靠性分析与优化研究李晓宇，刘敬辉（中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道科学技术研究发展中心，北京 100081）基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2017F027、 2017T002-B）第一作者：李晓宇（1983—），男，副研究员，硕士。
摘 要：介绍我国高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的构成和主要功能，在此基础上，确定运用故障率、设备故障报警率为衡量系统运用可靠性的2项关键指标参数，通过分析这2项指标，研究提出系统可靠性的主要影响因素。
高速铁路自然灾害与异物侵限监测系统培训讲义
讲解了监测系统在高速铁路运营中的实际应用，包括对地震、洪水 、大风等自然灾害以及异物侵限等威胁的监测和预警。
系统维护与故障排除
培训中还涵盖了系统日常维护和故障排除方面的知识，以确保监测系 统的稳定运行。
系统未来发展方向
技术创新与升级
随着技术的不断进步，高速铁路自然灾害与异物侵限监测 系统将朝着更加智能化、自动化的方向发展，提高监测的 准确性和预警的及时性。
联动机制
讲解监测系统与其他相关系统的联动机制，如列车控制系统、调度 系统等，以提高整个铁路运输系统的协同运作能力。
05
系统应用与案例分析
系统应用场景与案例
地震监测
01
通过在高速铁路沿线设置地震监测设备，实时监测地震活动，
确保列车安全运行。
气象监测
02
系统能够实时监测气象信息，如风速、降雨量、气温等，为列
高速铁路自然灾害与异物侵限监测系 统是一种用于监测高速铁路沿线自然 灾害和异物侵限情况，保障列车运行 安全的智能监测系统。
功能
实时监测、预警、报警、记录和数据 分析等功能，能够及时发现和应对自 然灾害和异物侵限等对高速铁路运行 安全造成威胁的情况。
系统的重要性与作用
重要性
由于高速铁路运行速度快、安全要求高，因此保障其运行安全是至关重要的。 该系统能够提高高速铁路的抗灾能力和运行稳定性，有效降低事故风险。
技术要求
高穿透力、低误报率、快 速响应。
接触网异物侵限监测
监测方式
电流传感器、视频监控等。
功能
实时监测接触网上是否存在障碍物，如飘浮物、 飞鸟等，并及时报警。
技术要求
高灵敏度、实时监测、快速响应。
04
系统技术原理与实现
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统技术条件 雨量监测设备(试行)(报批稿)(3)
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统技术条件雨量监测设备 (试行)（报批稿）二○一二年十二月·北京目次1 范围 (2)2 规范性引用文件 (2)3 术语与定义 (2)4 分类及构成 (3)5 主要功能 (3)6 技术要求 (3)7 试验方法 (5)8 检验规则 (6)9 标识、包装、运输及贮存 (7)10 标定周期 (7)11 质保期 (8)前言本技术条件是根据《中华人民共和国气象法》、《中华人民共和国铁路法》等法律法规及国家和行业相关标准而编制，适用于高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的雨量监测设备。
本技术条件对雨量监测设备的分类及构成、主要功能、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输及贮存等进行了规定。
本技术条件负责起草单位：中国铁道科学研究院、中铁第四勘察设计院集团有限公司、北京铁路局、南昌铁路局。
本技术条件主要起草人：史宏、李亚群、王彤、龙安宝、杨建伟、张祥彬。
本技术条件由铁道部科学技术司组织编制并负责解释。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统技术条件雨量监测设备 (试行)1 范围本技术条件规定了高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统雨量监测设备的分类及构成、主要功能、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输及贮存等内容。
本技术条件适用于高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的翻斗式、压电式、微波式雨量监测设备（以下简称雨量监测设备），其他类型雨量监测设备可参照使用。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术条件的引用而成为本技术条件的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术条件，然而，鼓励根据本技术条件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本技术条件。
GB/T 4208-2008 IP防护等级标准GB/T 9359-2001 水文仪器基本环境试验条件及方法GB/T l5966-2007 水文仪器基本参数及通用技术条件GB/T 17626.5－2008 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T 17626.8－2006 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T l8185-2000 水文仪器可靠性技术要求GB/T l8522.2-2002 水文仪器通则第2部分：参比工作条件GB/T l8522.6-2007 水文仪器通则第6部分：检验规则及标志、包装、运输、贮存、使用说明书GB/T l9705-2005 水文仪器信号与接口GB/T 21978.6-2008 降水量观测仪器第6部分：融雪型雨雪量计TB/T 1433-1999 铁路信号产品环境条件地面固定使用3 术语与定义下列术语和定义适用于本技术条件。
高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统介绍
到欧洲SIL4安全检测标准。
38
4.西班牙 马德里-莱里达线是在法国技术支持下建设，同时建立风、 雨、地震、异物侵限等多种监测装置保证列车运行安全。隧道
入口和上跨的公路桥处都装有金属防护网，设置的金属防护网
比法国还强，桥下线路两侧还安装了多组红外线监测装置，检 测异物侵限。另外还在高速列车检修段与高速正线间的联络线
10
雨量计
水位计
洪水引发的灾害
道床被冲断
桥梁被冲垮
护坡崩塌
11
11
暴雨环境下列车运行管制规则
12
雪深监测子系统
新干线在沿线的路堑、边坡、隧道出入口、道 岔等容易被积雪造成灾害的地段装设了雪深计， 可将雪深数据传送至安装在工务段（领工区）的 雪深报警装置上，当超过报警阈值时发出警报并 将数据发送到地区调度所。
报方法或预报着眼点。
46
2.民航 针对飞机起降影响较大的灾害性天气，主要包括云、能见 度、天气现象、气压、气温、湿度、地面风、降水量、积雪深
度，特殊天气报告标准和特殊天气发布管理办法。
47
3.核电站 大亚湾核电站在1994年也建立了用于地震报警的地震 仪表系统，该系统由6个三分量加速度计、4个三分量峰 值加速度计和2台地震触发器组成，当地震动超过给定的 阀值(0.01 g)时，中心控制室的警报器报警；经专家系 统决策后采取相应的措施。
检测光缆 检测光缆
16
地震监测子系统
在60年代日本建造世界上第一条高速铁路东海道新干
线时，就考虑了高速铁路震监测及紧急处置系统，该系统 经过四十多年的建设，积累了大量监测数据和实际运用经
验，地震监测技术发展已经成功完成三次大规模升级，目
前正在进行地震监测点加密加强的推广应用。
铁路自然灾害及异物侵限监测系统工程技术规范
铁路自然灾害及异物侵限监测系统工程技术规范1.引言铁路自然灾害及异物侵限监测系统工程技术规范是根据国家有关法律法规和铁路行业标准，结合我国地形、气候、地质等自然条件以及铁路建设、运营实际情况，对铁路自然灾害及异物侵限监测技术进行规范，保障铁路交通运输的安全正常进行。
2.术语和定义2.1自然灾害：指由自然因素引起的、对人类生产、生活和财产造成严重损失的突发性灾害，如洪涝、山体滑坡、泥石流、地震等。
2.2异物侵限：指沿线外物体（如迎风面的树木、电线杆等）在铁路限界内的尺寸或投影面积大于规定标准的现象。
2.3监测系统：指用于实时监测、预警及报警的系统，包括监测仪器设备、监测数据传输、数据处理及应用等系统组成部分。
2.4监测仪器设备：指用于采集自然灾害及异物侵限相关数据的各类测量仪器、传感器设备等。
2.5预警及报警：指监测系统根据实时监测的数据，对可能出现的灾害及异物侵限预先进行评估，并及时向相关人员发出报警信息的过程。
2.6铁路限界：指铁路车辆行驶时，在铁路两侧预留的安全空间范围，包括线路中心线两侧的距离、高度及侵限，侵限分为水平侵限和垂直侵限。
3.系统组成3.1监测仪器设备：根据实际情况安装不同类型的测量仪器、传感器设备等，如降雨量、地势变形、地震及异物检测等设备。
3.2电力设备：监测仪器设备的供电方式，包括直接接入电网、太阳能光伏发电装置、存储电池等。
3.3通信设备：用于将监测数据传输到数据中心，包括有线通信、无线通信及卫星通信等。
3.4数据处理及应用系统：用于接收、存储和处理监测数据，并进行分析和预警，根据实际情况决定是否需要建立数据中心。
3.5应急救援系统：用于应对自然灾害及异物侵限通报、应急响应、应急处置等工作，包括人员、物资、设备等资源的调配。
4.监测要求4.1自然灾害监测要求4.1.1降雨量监测：铁路沿线应设置相应的降雨监测点，监测点的位置由距离远近、地形、流域等因素决定。
监测数据应及时传输并进行分析，当降雨量达到报警值时应及时发出预警信号。
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高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统技术条件风速风向监测设备 (试行)二○一二年十月·北京I前言风速风向监测设备的检定和验收作为高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统质量控制的一个重要环节，必须制定严格的本技术条件，以确保风速风向监测设备质量满足高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的设计要求。
本技术条件是根据《中华人民共和国气象法》、《中华人民共和国铁路法》等法律法规及国家和行业相关标准而编制。
本技术条件着重对风速风向监测设备的分类及构成、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输及贮存等进行了规定。
本技术条件中的附录A、B、C、D为规范性附录。
本技术条件负责起草单位：中南大学，中国铁道科学研究院，铁三院，上海局本技术条件主要起草人：田红旗、梁习锋、许平、史宏、沈敬伟、樊艳、潘振华。
本技术条件由中国铁道部科学技术司负责解释。
目录1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语与定义 (1)4 分类及构成 (2)4.1分类 (2)4.2 构成 (3)5 技术要求 (3)5.1 工作环境 (3)5.2 外观 (3)5.3 风速风向传感器 (3)5.4 数据采集器 (4)5.5 数据远程传输单元 (4)5.6 防雷及电磁兼容 (4)5.7 防护 (4)5.8 可靠性 (4)6 试验方法 (5)6.1 外观试验 (5)6.2 测量性能试验 (5)6.3 电源适应性、电气安全性和电磁兼容试验 (7)6.4 环境适应性试验 (7)6.5 采集方式、参数配置、接口方式、状态自检、采集频率功能试验 (7)6.6 防护试验 (7)6.7 可靠性试验 (7)7 检验规则 (8)7.1出厂检验规则 (8)7.2 型式检验 (8)8 标识、存放、运输及贮存 (8)8.1标识 (8)8.2包装 (9)8.3运输 (9)8.4贮存 (9)附录A 风速传感器阻塞系数的测试方法 (10)附录B 实测风速的计算方法 (11)附录C 测量范围及最大允许误差试验方法 (13)附录D 动态跟随性允许误差试验方法 (14)I1 范围本技术条件规定了高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统中的风速风向监测设备的分类及构成、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。
本技术条件适用于高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统的机械式（风杯式、螺旋桨式）、非机械式（超声波式、热场式）风速风向监测设备（以下简称风速风向监测设备），其他类型铁路自动测量风速风向的仪器可参照使用。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术条件的引用而成为本技术条件的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术条件，然而，鼓励根据本技术条件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本技术条件。
GB 4793.1-2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求GB/T 2829-2002 周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验）GB/T 191-2000 包装储运图示标志GB/T 4208-2008 IP防护等级标准QX/T 51-2007 地面气象观测规范第7部分：风速和风向观测QX/T 23-2004 旋转式测风传感器JB/T 11258-2011 数字风向风速测量仪JB/T 9329-1999 仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法JJG431-1986 DEM6型轻便三杯风向风速表检定规程JJF 1094-2002 测量仪器特性评定3 术语与定义下列术语和定义适用于本技术条件。
3.1风空气相对于地面的运动，包括方向和大小（及风向和风速）。
3.2风速风向风速是单位时间内风移动的距离；风向是（相对于正北方向）风吹来的方向。
3.3降雨强度单位时间或某一时段内的降雨量。
3.4分辨力在仪器的测量范围内，能导致可观测到的输出量变化的最小输人量变化值。
3.5风速风向监测设备通过有线方式，将风速风向信号传至远距离现场处进行显示或记录的风速风向仪。
3.6机械式风速风向监测设备通过风向标调整平衡角度测量风向，通过测量螺旋桨或风杯转动速度测量风速的设备。
3.7超声波式风速风向设备利用发送声波脉冲,测量接收端的时间或频率差别来测量风速和风向的设备。
3.8热场式风速风向设备利用对流换热原理来测量气流速度和方向的设备。
3.9平均无故障工作时间一个或多个仪器在它的使用寿命期内的某个观察期间累计工作时间与故障次数之比。
3.10气流偏角即指流场内气流偏离风洞工作段轴线的角度（°）。
3.11阻塞系数即风速仪感应器的迎风面积与风洞工作段横截面积之比。
3.12湍流度即气流在三维方向上的脉动分速的均方根值。
4 分类及构成4.1分类风速风向监测设备可分为机械式（风杯式、螺旋桨式）、非机械式（超声波式、热场式）。
4.2 构成风速风向监测设备一般由外壳支架、风速风向传感器、数据采集器、数据远程传输单元等构成。
5 技术要求5.1 工作环境温度：-35℃～55℃湿度：40℃时不大于85%；环境降雨强度：0mm/h～200mm/h，水温5℃～35℃。
抗风强度：70m/s。
5.2 外观5.2.1 各零部件安装牢固，不应有明显的凹迹、外伤、裂缝、变形，及其他影响使用的缺陷；5.2.2 各零部件所敷保护层应牢固、均匀、光洁，不得有划伤、锈蚀等缺陷。
5.2.3 设备型号、出厂编号应清晰。
5.3 风速风向传感器5.3.1 分辨力风速分辨力：0.5m/s；风向分辨力：3°。
5.3.2 测量范围风速测量范围：0m/s～60m/s；风向测量范围：0°～360°。
5.3.3 允许误差及动态参数风速示值允许误差：±0.8 m/s（<16.0m/s）；±5%测量值（≥16.0m/s）；风向示值允许误差：±5°（>1m/s）；5.3.3.1 机械式（风杯式、螺旋桨式）：a)风向特性：启动风速：不应大于对应风速启动风速；阻尼比：0.3～0.7（在5m/s风速条件下）；动态偏移角不超过最大允许误差的1/3（在风向标3倍启动风速条件下）；b)风速特性：启动风速：≤2.0m/s ；距离常数：2～5m（在5m/s风速条件下）；5.3.3.2 超声波式：启动风速：≤0.5m/s ；时间常数：≤0.5s；动态跟随性允许误差（风速）：±5%测量值（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）；动态跟随性允许误差（风向）：±10°（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）；5.3.3.3 热场式：启动风速：≤0.5m/s ；时间常数：≤4s上升，≤2s下降；动态跟随性允许误差（风速）：±5%测量值（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）；动态跟随性允许误差（风向）：±10°（=15m/s、20m/s、25m/s、30m/s、35m/s、40m/s）。
5.4 数据采集器5.4.1 采集方式连续自动采集。
5.3.4 采样频率风速和风向采样频率均不小于1Hz。
5.4.2 参数配置具有修改采样频率、接口方式等参数的功能。
5.4.3 接口方式应具备RS-232/RS-422/RS-485标准接口与计算机进行数据交换或运行参数设置。
5.4.4 状态自检可提供风速风向监测设备运行状态信息。
5.5 数据远程传输单元5.5.1 远程传输模块当风速风向监测设备与监控单元距离超过500m时，应安装远程传输模块。
5.5.2 电源应满足下列条件：a）采用直流供电，电压可为3V、6V、9V、12V、24V、36V，允许偏差-15%～+20%；b）当风速风向监测设备功耗超过20W时，应具备直流升压供电装置。
5.6 防雷及电磁兼容应满足下列条件：a) 风速风向监测设备在正常条件和单一故障条件下，可触及零部件放电击的允许限值应符合GB4793.1-2007中6.3的要求；b) 电磁兼容性应符合JB/T 11258-2011 中6.9的要求。
5.7 防护防护等级应达到IP65。
5.8 可靠性在正常工作条件下，平均无故障工作时间不小于8000小时。
6 试验方法6.1 外观试验按照通用技术要求进行外观检查（常规目测方法）。
6.2 测量性能试验6.2.1 试验设备和标准器6.2.1.1 标准器：a) 皮托静压管皮托管的K值应在0.997～1.003之间；皮托管系数的允许误差：不超过±0.05。
b) 数字微压计测量范围：0 Pa～2500 Pa；分辨力：0.2Pa；零位对准误差：±0.6Pa；零位回复误差：±0.9Pa；最大允许误差：±1.0Pa。
c) 标准度盘测量范围：0°～360°；分辨力：0.1°。
6.2.1.2 试验设备a) 低速风洞风速范围：1.5 m/s～60m/s；湍流度：≤1%；工作段流速均匀性：≤0.5%；工作段流速稳定性：≤0.5%；气流偏角：≤1 。
b) 调速装盘调速范围：0.01r/s～0.2r/s；测量范围：0°～360°；分辨力：0.1°。
c) 气温表、相对湿度表、气压表d) 数据采集器静态直流电压测量：•测量范围：0.0V～10.0V ；•分辨力：1.0μV；•最大允许误差:±(读数的ppm + 量程的ppm)；动态电压测量：•测量范围：0.0V～10.0V；•分辨力：0.2 mV；•最大允许误差:±5 mV；•采样频率：≥ 5KHz；频率测量：•测量范围：3Hz～500kHz；•最大允差:±(读数的ppm + 量程的ppm)。
6.2.2 试验准备将皮托管和风速风向监测设备安装于风洞实验段内，皮托管的总压输出和静压输出分别连至数字微压计的总压和静压输入端口上，风速传感器输出端连至采集器(频率)的输入端子上。
打开数字微压计、采集器电源开关，预热5分钟后开始启动风速和风速示值检定。
当风速风向监测设备的阻塞系数大于5.0％时，将会给检定结果带来误差，必须进行阻塞系数修正，风速风向监测设备阻塞系数的测量方法见附录A。
6.2.3 风速风向启动性能试验6.2.3.1 风向测量启动特性不同类型风速风向监测设备的风向启动特性按照如下方法测试：a)机械式：•启动风速：按QX/T 23-2004中5.6.2.2的规定进行；•阻尼比：按QX/T 23-2004中5.6.2.4的规定进行；•动态偏移角：按QX/T 23-2004中5.6.2.5的规定进行。