高铁防灾系统教案资料
高铁防灾系统汇总.
雪
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
地 震
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
异 物 侵 限
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
铁路已进入高速发展的时代
时速可达 350Km/h 投资1.3万亿 客货分离 六纵六横 八连线
防灾安全监控系统
保证高速铁 路安全运行 的重要装备！
铁路沿线近 20 年最大积雪深度 3cm及以上的区段应设置雪深监测 点。在我国0度等温线（秦岭—淮河）以北地区，雪深监测点平原区 域设置间距宜为30km，山区宜为20km。 雪深监测点宜均匀布设，曲线路堑地段、线路方向与当地冬季主 导风向交叉角度较大的低填方地段、挖方地段、隧道口等处易产生 风积雪处可适当增设。
2017/9/29
一、 防灾安全监控系统的组成及工作原理
风
武汉高速铁路 职业技能训练段
运行计划 灾害预警信息 行车管制
雨
异物侵限 地震 监测报警
列车限速信息 抢险救援
雪
。。。 自然灾害和突发事件 灾害监测
停运信息 维修依据 列车安全运行
灾害预警
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
1.总体架构
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
（2）雨量计 采用非机械式结构的声学原理和现代激光技术可以测量各类降
水，包括雾、浓雾、毛毛雨、雨、雨夹雪、冰雹、雪以及各种介于
雪和冰雹之间的混合水。
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
2017/9/29
武汉高速铁路 职业技能训练段
雨量报警阀值 （各铁路局各条线要求不一样）
防灾安全监控系统基本知识
高速铁路安全与防灾技术-任务7-1.
（一）安全监控系统主要设计原则与设计要点（续） 4 . 设备运行参数在线监测 – 在线监测设备主要包括设备绝缘参数监测、变压器 油色谱监测、电缆头、电缆及开关柜触头温度监测 等。 – 一般在变压器高压侧设置必要的断路器、互感器、 避雷器绝缘参数监测设备，主要对泄漏电流、介损 、电容值等参数进行实时监测； – 对变压器主要监测油中气体及微水含量及铁芯接地 电流； – 高压电缆及开关柜主要采用光纤监测温度，达到排 查故障隐患的目的。
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（一）应用需求分析（续） 3. 监控容量 – 据估算，至2020年，在不考虑每个区域调度所监管 里程数差异的情况下，各所的I/O监控容量至少为 52万点 。 4．功能需求 – 除了完成常规的监视和控制功能外，还需为电力调 度人员、生产抢修人员提供丰富的故障分析数据（ 如故障录波、故障报告等）， 以加快供电系统事故 的处理进程。 – 还需具备配电自动化系统DMS的故障判断和故障隔 离功能，以及对被控站系统的设定参数（如保护定 值、各类阀值等）进行远程设置的功能。
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（四）牵引供电系统不安全因素分析及判定指标控制 级别划分 （续） 1.2 接触网子系统 接触网子系统的控制级别划分为3 级： – 当风速< 25 m/ s 时， 接触网不影响行车； – 当风速> 25 m/ s 时， 列车应减速， 且应密切跟踪 接触网设备的运行状态； – 当风速> 30 m/ s 时， 列车应停运， 相应区段的接 触网应停电。
（一）安全监控系统主要设计原则与设计要点（续）
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（一 ）安全监控系统主要设计原则与设计要点（续）
系统各部分设计要点如下：
1. 运行设备状态远程监视
– 对于变电站主要监视区域为入口处、场地设备区 、高压室设备区、监控设备区等部分。
高速铁路讲义—高速铁路防灾安全监控
中南大学 曾志平
一. 概述 二. 高速铁路的防灾安全监控系统
一. 概述
高速铁路除了要求保证线路、机车车辆、牵 引供电以及通信信号等设备高安全性外，对 各种可能发生的灾害，如自然灾害——强风、 暴雨、大雪、地震，轨温及火灾，突发性灾 害——坍方落石、异物侵入限界、非法侵入 等，都要实施全面高速铁路的防灾安全监控系统
风监测子系统 雨量及洪水监测子系统 地震监测子系统 雪害监测及对策 轨温监测 长大隧道安全监测 长大桥梁安全监测 路基安全监测 大型车站防灾 其它灾害监测及安全防护工程
高速铁路自然灾害和异物侵限监测系统指导培训讲义
SDH 双通道
监控 数据 处理 设备
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2.1 灾害监测传感器
（四）异物侵限监测设备
在公跨铁立交桥设置异物侵限监测设备 ，实时监测各双电网传感器的状态，发 生异物侵限时，立即通过监控单元向信 号列控系统、联锁系统发送控制命令， 通过信号列控系统、联锁系统使列车自 动停车，并向列车调度员发出异物侵限 报警信息。异物侵限监控子系统除具有 上述基本功能外，根据实际需要，还具 有：现场试验、远程试验、应急恢复等 功能。
第三章 系统构成 2.1 灾害监测设备
（一）风向风速计 选用超声波式风速风向计，其抗电力牵引电磁干扰能力强，适应复杂
、恶劣的环境。
德国 拉芙特
风向 原理 测量范围 精确性 风速 原理 测量范围 精确性 使用最高值： 基本信息 接口 功率
WS500-UMB风速计 技术参数
超声波 0—360° ± 3°
现场层设备
基站层设备
监控数据 处理设备 应用层设备
用于现场灾害信息采集，由风速、雨量、雪 量、地震、异物传感器等监测设备组成。
用于对现场采集设备采集的数据进行处理和 上报 ，主要由监控单元组成。
对上报数据进行存储、分析、转发，主要 由应用服务器、数据库服务器组成。
人机界面显示并统计灾害数据，主要由各 种应用终端组成。
3.供电：牵引变电所、分区所、AT所防灾监控单元电源电力电缆等电力设备 。
地震仪
电缆 风、雨、雪监测 点
现场控制箱
异物监测点
电缆 轨旁控制器
工务
防灾系统设备管界划分示意图
供电：地震监控系统牵引供电接口设备。
电缆
通信 基站监控单元
通信通道
数据处理中心
通信 通信通道
高速铁路安全与防灾技术-学习指南.
学习指南《高速铁路安全与防灾技术》课程是高速铁道技术专业的职业基础课程，用于全面监测各种可能对安全行车产生危害的自然灾害，通过建立实时监控网络、及时采取预防与防护措施，达到减少灾害损失、最终保证行车安全的目。
通过校企合作形式，达到完善知识体系，深化教学内容的目的，对学生职业能力培养和职业素养养成起着主要的支撑作用。
根据高速铁路、客运专线管理体制的需要，高速铁路防灾安全监控系统的用户主要有三类:一是铁道部、客运专线公司的设施(设备)管理部门和安全管理部门的领导和相关人员，二是运营调度中心及调度所的调度值班人员，三是车站(综合维修基地)的值班人员，本课程就是为培养高速铁路设备管理和安全管理人员、调度人员和电务、工务、车站的值班人员所开设一门专业技能课。
一、课程学习目标培养高速铁道技术相关专业技术人员掌握高速铁路安全与防灾技术的基础知识、工作内容、操作程序、设备调试和故障恢复等能力。
通过在院内高速铁路通信信号实训室、高速铁道调度实训室、高速铁路车站实训室和京沪、武广等高速铁路等线路的安全管理中心进行项目实习训练，使学生掌握高速铁路安全与防灾的工作任务、操作程序、数据采集、设备安装及工作总结等各个环节的知识。
能够组织实施高速铁路安全与防灾技术工作，为将来从事高速铁路安全与防灾工作打下基础。
同时培养诚实、守信、善于沟通和团队协作精神等社会能力，为发展职业能力奠定良好的基础。
1. 掌握高速铁路安全与防灾综合监控系统的总体架构；2. 掌握高速铁路安全与防灾综合监控系统各部分主要功能；3. 掌握大风监测的预警参数、设备构成及布置、风速报警及解除流程；4. 掌握雨量监测的预警参数、设备构成及布置、雨量报警及解除流程；5. 掌握异物监测的检测方法、设备构成及布置、异物报警及解除流程;知识 目标二、课程学习内容与教学安排高速铁路安全与防灾技术课程教学内容的安排采用基于项目的教学模式来开展，将高速铁路安全与防灾技术相关知识设计为一系列的知识学习型项目和基于工作型项目，对相关内容组织实施以学生为主导的教学方法。
铁路防灾系统资料
态。当系统检测到异物侵限，并对故障修复后，调度恢复按钮才能可用。
工务终端
工务终端设于工务处调度室、工务段和桥工段。由工业控制计算机、 打印机、UPS、计算机桌椅等组成。 以图形、文字和声音等方式，提供风、雨、异物侵限及设备故障等 信息和维护预案，并具备信息查询和报表输出功能。
发生灾害时，弹出报警界面，以便提醒维修人员及时采取相应应对
实时接收监控单元上送的各种信 息，并对其进行存储、分析处理、 显示、打印等，并根据信息内容提 供相应级别的灾害报警、预警等信 息，根据列车运行管制规则提供限 速、停运等建议信息，同时将报警、 预警信息上传至调度所。
传输通道
防灾系统传输通道由通信专业提供的SDH（MSTP）专网构成，带宽不低 于2Mbps。
数字记录仪接口板采用交叉冗余方式，监控单元主机采用2X2取2方式
上传至监控数据处理设备
2X2取2的监控单元主机
数字记录仪
数字记录仪
力平衡式加速度计
力平衡式加速度计
监控单元组成与功能
监控单元可同时接入多个不同种类监测设备。 监控单元设备包括监控主机和异物侵限监测继电 电路。 监控主机完成风速风向、雨量等监测信息的 采集、初步分析以及对异物侵限监测传感器的实 时状态监测，通过网络上传至监控数据处理设备。
地震监控子系 统
大风、雨量监测子系统 大风监测子系统使用的风速计安装在接触网支柱上，每个监 测点设置两套风速计，垂直于线路方向布置，距轨面4 m。现场
控制箱采用小型化结构，固定在接触网支柱下部。
当风速超过限制值时，报警信息上传到调度中心，由列车调 度员根据预案发布限速或停运命令。 目前中国高速铁路使用的超声波式风速计兼其雨最监测功能。
高速铁路安全与防灾技术-任务3.
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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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主要内容
一、系统结构 二、典型案例
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一、系统结构
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。
芬兰vaisala超声波式 德国lambrecht热场式 图3-3 风雨传感器示意图
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图3-4 接触网立柱上的风监测点安装示意图
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雨量监测点现场设备
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。
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图3-12 数据处理设备（中心）结构
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防灾安全监控系统FIX软件主画面
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图3-2 京沪高铁防灾安全监控系统
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1）现场监测设备
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。
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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。
任务6高速铁路防灾安全监控系统案例.
石家庄铁路职业技术学院教案首页【新课内容】任务6 高速铁路安全与防灾系统案例为了预防灾害发生，京沪高铁建立了全方位的防灾安全监控系统。
京沪高铁防灾安全监控系统由风监测子系统、雨量监测子系统、地震监控子系统和异物侵限监控子系统等构成，能在运营过程中及时监控地质灾害信息并采取相应措施。
其中，地震监控子系统能在发生地震时及时准确监控地震波，并控制地震区域的列车减速或停止运行。
一、京沪高铁防灾安全监控系统概述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。
二、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。
2.1 风、雨现场监测设备大风现场监测设备由双套风速计（芬兰Vaisala 超声波式风速计、德国Lambrecht 热场式风速计）、数据采集单元、专用安装装臵和传输线缆组成。
雨量现场监测设备由单套雨量计（具有雨量监测功能的芬兰Vaisala 超声波式风速计）、数据采集单元、专用安装装臵和传输线缆组成。
2.1.1 数据采集单元数据采集单元主要为风速计、雨量计提供电源和数据防雷，以及风速计、雨量计专用线缆和数字信号屏蔽电缆之间的转接功能。
根据现场监测点的类型，数据采集单元可分为两种：风数据采集单元和雨量数据采集单元。
因雨量计采用的超声波式风速计，故雨量数据采集单元比风数据采集单元缺少一套热场式风速计的元件。
2.1．2传输线缆风速计与数据采集单元之间采用带有航空插头的专用电缆连接，数据采集单元与基站的监控单元之间采用铁路专用数字信号内屏蔽电缆连接。
雨量计与数据采集单元之间采用带有航空插头的专用电缆连接，数据采集单元与基站的监控单元之间采用铁路专用数字信号内屏蔽电缆连接。
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现场层设备
基站层设备
监控数据 处理设备 应用层设备
用于现场灾害信息采集，由风速、雨量、 雪量、地震、异物传感器等监测设备组成
用于对现场采集设备采集的数据进行处理 和上报 ，主要由监控单元组成
对上报数据进行存储、分析、转发，主要 由应用服务器、数据库服务器组成
人机界面显示并统计灾害数据，主要由各 种应用终端组成
大于25m/s 不大于30m/s
大于30m/s
列车运行限速 正常速度运行 限速300km/h 限速200km/h 限速120km/h 严禁列车进入风区或停车
设置规定：
武汉高速铁路 职业技能训练段
设计速度300km/h及以上铁路沿线近20年极大风速值超过15m/s的
区段应设置风速风向监测点；设计速度250km/h及以上铁路沿线近20
2020/4/17
LAMBRECHT热场式
VAISALA超声波式
防护钢管 数据远程传输单元
武汉高速铁路 职业技能训练段
风速风向计,距轨面 4m 风速风向计安装支架 雨量计,距轨面4m
钢管固定卡
2020/4/17
风速风向计安装
2020/4/17
动车组列车遇大风行车限速
武汉高速铁路 职业技能训练段
列车环境风速 不大于15m/s 不大于20m/s
设置规定：
武汉高速铁路 职业技能训练段
铁路沿线近20年最大积雪深度3cm及以上的区段应设置雪深监测
点。在我国0度等温线（秦岭—淮河）以北地区，雪深监测点平原区
域设置间距宜为30km，山区宜为20km。
雪深监测点宜均匀布设，曲线路堑地段、线路方向与当地冬季主
导风向交叉角度较大的低填方地段、挖方地段、隧道口等处易产生
一、 防灾安全监控系统的组成及工作原理
风 雨 异物侵限 地震 雪
。。。
自然灾害和突发事件
监测报警
灾害监测
灾害预警信息 列车限速信息
停运信息 灾害预警
武汉高速铁路 职业技能训练段
运行计划 行车管制 抢险救援 维修依据 列车安全运行
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
1.总体架构
铁路防灾安全监控系统： 现场层设备 基站层设备 监控数据处理设备 应用层设备
年极大风速值超过20m/s的区段应设置风速风向监测点；设计速度
200km/h铁路沿线近20年极大风速值超过25m/s的区段应设置风速风
向监测点。
铁路沿线山区垭口、峡谷、河谷、桥梁及高路堤等区段宜设置风
速风向监测点。
山区垭口、峡谷、河谷等区段风速风向监测点设置间距宜为1km
～5km；桥梁、高路堤等区段宜为5km～10km。
防灾安全监控系统基本知识
前言
武汉高速铁路 职业技能训练段
目录
防灾安全监控系统的组成及工作原理 防灾安全监控系统日常检查
防灾安全监控系统报警后的处置办法
2020/4/17
2
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
风
雨
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
雪
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
（2）雨量计 采用非机械式结构的声学原理和现代激光技术可以测量各类降
水，包括雾、浓雾、毛毛雨、雨、雨夹雪、冰雹、雪以及各种介于 雪和冰雹之间的混合水。
2020/4/17
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
武汉高速铁路 职业技能训练段
雨量报警阀值 （各铁路局各条线要求不一样）
2020/4/17
2020/4/17
设置规定：
武汉高速铁路 职业技能训练段
铁路沿线应设置雨量监测点。
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。
有砟轨道线路连续路基区段雨量监测点设置间距宜为15km～20km
，无砟轨道线路连续路基区段雨量监测点设置间距宜为20km～25km
。
雨量计宜单台配置。
雨量计应安装在无遮掩的场所。
2020/4/17
（3）雪深计 HSC－SR80深度仪测量从探头到被测目
标表面的距离智能推算出积雪深度，通过发 出超声脉冲，然后再接受回拨，测量这个传 播过程时间。传感器内有温度传感器，测量 的温度对超声波速度进行修正。
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
2020/4/17
公铁并行结构双电网传感器 尺寸：1.5m（宽）*0.8m(高) 底部采用钢制法兰盘与地面连接， 中部加强筋，增强阻拦效果
武汉高速铁路 职业技能训练段
（5）地震监测传感器 每处地震监测点均设置有2套地震监测设备；每套地震监
测设备包括地震传感器和强震动记录器各一台；2台地震传感 器的安装距离要大于40米；在地震监测点处设置仪器墩，传 感器安装于仪器墩上。
地 震
武汉高速铁路 职业技能训练段
2020/4/17
异 物 侵 限
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
铁路已进入高速发展的时代
武汉高速铁路 职业技能训练段
时速可达 350Km/h
投资1.3万亿
六纵六横 八连线
客货分离
防灾安全监控系统
保证高速铁 路安全运行 的重要装备！
2020/4/17
2020/4/17
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
2.灾害监测设备
武汉高速铁路 职业技能训练段
（1）风向风速计 分类：三杯式、螺桨式、超声波式与热场式。
客运专线中，多选用超声波式风速风向计，其抗电力牵引电磁干 扰能力强，适应复杂、恶劣的环境。
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
风积雪处可适当增设。
雪深计宜单台配置。
雪深计可安装于接触网支柱上，实现对轨道板、轨枕等积雪深度
的监测。
2020/4/17
（4）异物侵限监测设备
武汉高速铁路 职业技能训练段
在铁路线路上存在以下三种异物侵入情况：
公路跨铁路桥（以下简称公跨铁）
公路与铁路并行（以下简称公铁并行）
隧道口
监测方式和原理相同（双电网），只是防护网的设计不同， 尤其是公铁并行和隧道口，要根据现场实际情况设计。
2020/4/17
2020/4/17
武汉高速铁路 职业技能训练段
武汉高速铁路 职业技能训练段
轨旁控制器
电网故障指示灯 现场恢复按钮 现场测试按钮 临时通车指示灯 蜂鸣器
2020/4/17
竖直监测网
L形支架
水平承重网单元
双电网传感器
武汉高速铁路 职业技能训练段
隧道口双电网传感器 竖直监测电网、H型钢柱、 电网框架 尺寸：2m（宽）x3m （高）