范紅衛(wèi) 上海鐵路局上海高鐵維修段

滬寧城際鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)新增風(fēng)監(jiān)測點的工程實踐

范紅衛(wèi) 上海鐵路局上海高鐵維修段

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)風(fēng)監(jiān)測子系統(tǒng)對高速鐵路沿線大風(fēng)進(jìn)行實時監(jiān)測，有效防止或減少災(zāi)害對高速鐵路列車運行安全的影響。滬寧城際鐵路個別地段經(jīng)常發(fā)生因大風(fēng)而晃車的情況，鑒于風(fēng)速超限直接危及行車安全，經(jīng)評估需新增6處風(fēng)監(jiān)測點。災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)一般在新建高速鐵路時同步建成投入使用，在既有高速鐵路新增風(fēng)監(jiān)測設(shè)備屬首次，通過本次工程實踐，總結(jié)一些施工方法。

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)；風(fēng)監(jiān)測；新增工程

風(fēng)是空氣流動的現(xiàn)象，用風(fēng)向和風(fēng)速表示。風(fēng)向是風(fēng)的來向，風(fēng)速是單位時間內(nèi)空氣移動的水平距離。高速鐵路風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測設(shè)備測量的是空氣相對于地面的水平運動，設(shè)備一般由傳感器、數(shù)據(jù)采集（處理）單元、數(shù)據(jù)傳輸單元及其他附屬設(shè)備等構(gòu)成，實時監(jiān)測鐵路沿線的風(fēng)速風(fēng)向，并將風(fēng)速和風(fēng)向值以數(shù)字信號輸出。風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測設(shè)備按工作原理可分為風(fēng)杯式、螺旋槳式、超聲波式、熱場式等。

滬寧城際鐵路全線設(shè)置風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測設(shè)備32處，2011 至2013年三年間風(fēng)監(jiān)測報警統(tǒng)計見表1。

表1 2011至2013年三年間風(fēng)監(jiān)測報警統(tǒng)計情況

從表1可以看出四級報警限速250 km/h的最多，三年間所有限速報警幾乎每天2次，可見大風(fēng)比較頻繁。鎮(zhèn)江至仙林之間山區(qū)啞口較多，經(jīng)常因大風(fēng)造成晃車或限速，鑒于風(fēng)速超限直接危及行車安全，經(jīng)評估需增設(shè)風(fēng)監(jiān)測點。

1 工程概況

滬寧城際災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)新增6處風(fēng)監(jiān)測設(shè)備K281+200、K268+200、K266+300、K262+200、K259+500、K245+400。監(jiān)控單元增加接口板件、配線。數(shù)據(jù)修改、測試。采集的信息均接入就近通信基站監(jiān)控單元（見表2）。

表2 新增6處風(fēng)監(jiān)測設(shè)備

2 主要工程數(shù)量（見表3）

表3 主要工程數(shù)量

3 主要工、機具（見表4）

表4 主要工、機具

4 施工程序（見圖1）

圖1 施工程序

5 主要工程項目施工方法、標(biāo)準(zhǔn)

5.1 風(fēng)監(jiān)測設(shè)備安裝

現(xiàn)場風(fēng)速監(jiān)測設(shè)備由風(fēng)速風(fēng)向計與現(xiàn)場控制箱組成，風(fēng)速風(fēng)向計采用芬蘭維沙拉超聲波式風(fēng)速風(fēng)向計，按雙套配置。風(fēng)速風(fēng)向計具有風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等氣象信息的監(jiān)測功能。

一般情況下，風(fēng)速儀的安裝點應(yīng)選在沒有其它干擾或干擾較小的部位，從而在檢測過程獲得的信號能準(zhǔn)確反映自然風(fēng)特性。為降低線桿和支架對檢測的影響，宜采用“T”型安裝支架。新增的風(fēng)速風(fēng)向計都安裝在接觸網(wǎng)支柱上，風(fēng)速風(fēng)向計托架垂直于線路方向，安裝方向為與線路方向垂直，并指向線路外側(cè)，保證距離軌面（4.0±0.25）m的位置,利用水平儀與垂直校準(zhǔn)儀調(diào)整好水平度與垂直度。調(diào)整并固定風(fēng)速風(fēng)向計角度，安裝角度偏差不宜大于±5°。現(xiàn)場控制箱采用小型化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)，滿足防水、耐腐蝕等要求。箱體側(cè)面與線路平行，箱體門背向來車方向，箱體門開啟朝向線路外側(cè)，箱體中心距地面高度宜為1 500 mm。托架、箱體與接觸網(wǎng)支柱之間加裝厚度不小于10 mm的橡膠墊片。現(xiàn)場實際安裝情況見圖2。

圖2 現(xiàn)場實際安裝情況

5.2 電纜安裝

風(fēng)速風(fēng)向現(xiàn)場采集設(shè)備配線包括風(fēng)速風(fēng)向計至風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元和監(jiān)控單元至風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元的電纜配線。

5.2.1 風(fēng)速風(fēng)向現(xiàn)場采集設(shè)備配線應(yīng)做好防護(hù)

（1）采用耐老化波紋管或鋼管防護(hù)。

（2）固定防護(hù)管卡箍間距不大于1.2 m。

（3）在接觸網(wǎng)支柱上固定線纜時，線纜距H鋼柱邊緣應(yīng)不小于50 mm。

（4）采用鋼管防護(hù)時，彎曲部分采用鋼絲橡膠軟管防護(hù)，鋼管與鋼絲橡膠軟管結(jié)合部采用喉箍緊固并用密封膠防水。

（5）托架及風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元穿線孔處加橡膠墊圈保護(hù)。

（6）線纜從風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元引入至電纜槽道時，采用鋼絲橡膠軟管防護(hù)并與接觸網(wǎng)支柱固定牢固。

5.2.2 風(fēng)速風(fēng)向現(xiàn)場采集設(shè)備配線應(yīng)做好準(zhǔn)備工作

（1）將電氣特性合格的電纜進(jìn)行人工牽拉敷設(shè)，牽拉速度要均勻，避免打“背扣”及浪涌現(xiàn)象；敷設(shè)時，不應(yīng)破壞外護(hù)套，在穿越鋼管時，應(yīng)在鋼管口加塑料喇叭形護(hù)瓦。

（2）對每一根電纜導(dǎo)通、確認(rèn)。

（3）每根電纜應(yīng)有標(biāo)識牌，標(biāo)明去向。

5.2.3 風(fēng)速風(fēng)向現(xiàn)場采集設(shè)備配線應(yīng)按要求進(jìn)行

（1）風(fēng)速風(fēng)向計至風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元間配線宜采用帶護(hù)套的配線電纜，線把綁扎間距均勻。

（2）監(jiān)控單元至風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元的電纜自風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元箱體底部保護(hù)管引入箱內(nèi)并完成成端制作。

（3）芯線余留2～3次做頭余量，芯線均套號管，端頭做成鵝頭彎后與端子連接，備用芯線可盤成彈簧狀放在電纜根部。

5.3 監(jiān)控單元擴(kuò)容

新增6處風(fēng)監(jiān)測設(shè)備，需接入6個對應(yīng)的監(jiān)控單元（通信基站），每個監(jiān)控單元增加1套監(jiān)控主機板件、1套電源和通信防雷、1套接線端子，電源及數(shù)據(jù)配線。

5.4 數(shù)據(jù)修改

6 處監(jiān)控單元，蘇州監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備，路局調(diào)度所行車、工務(wù)調(diào)度監(jiān)測終端，工務(wù)處防洪終端，段調(diào)度監(jiān)測終端進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。

5.5 系統(tǒng)調(diào)試

5.5.1 單機調(diào)試

（1）檢查設(shè)備配線準(zhǔn)確無誤，連接可靠。

（2）單機調(diào)試宜在設(shè)備加電15 min后進(jìn)行。

（3）在數(shù)據(jù)傳輸單元至監(jiān)控單元的配線端子處，利用調(diào)試設(shè)備對風(fēng)速風(fēng)向現(xiàn)場采集設(shè)備進(jìn)行加電單機調(diào)試，調(diào)試設(shè)備能實時接收風(fēng)速、風(fēng)向、傳感器運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

5.5.2 單項調(diào)試

（1）監(jiān)控單元狀態(tài)指示燈顯示正常。

（2）利用調(diào)試設(shè)備觀察監(jiān)控單元能同時接收管轄的風(fēng)速風(fēng)向計數(shù)據(jù)。

（3）模擬試驗監(jiān)控單元及現(xiàn)場采集設(shè)備冗余配置及切換功能。①斷開其中一組板卡或通信接口，監(jiān)控單元采集數(shù)據(jù)正常；恢復(fù)其連接，斷開另一組板卡或通信接口，監(jiān)控單元采集數(shù)據(jù)正常；②斷開一路電源，監(jiān)控單元采集數(shù)據(jù)正常；恢復(fù)供電，斷開另一路電源，監(jiān)控單元采集數(shù)據(jù)正常。

5.5.3 系統(tǒng)功能性能調(diào)試

（1）在終端設(shè)備上顯示、查詢新增6處風(fēng)監(jiān)測信息與現(xiàn)場的位置和信息類型一致。

（2）在監(jiān)控單元機柜接線端子處，模擬風(fēng)監(jiān)測設(shè)備超量程數(shù)據(jù)輸入，終端設(shè)備顯示數(shù)據(jù)異常報警。

5.6 系統(tǒng)測試

對新增風(fēng)監(jiān)測的功能進(jìn)行測試。在監(jiān)控單元模擬大風(fēng)報警，查看各監(jiān)測終端是否能正確顯示報警信息。測試標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）限速標(biāo)準(zhǔn)（見表5）。

（2）大風(fēng)報警條件是連續(xù)10 s風(fēng)速大于12 m/s；解除條件是連續(xù)10 min風(fēng)速小于12 m/s。

（3）風(fēng)速達(dá)到一個限速等級時，系統(tǒng)自動發(fā)出相對應(yīng)的報警信息（自動生成限速里程及限速值）。限速里程為報警監(jiān)測點的相鄰兩端監(jiān)測點之間的區(qū)段，如終端監(jiān)測點報警，限速里程則為相鄰監(jiān)測點至終端監(jiān)測點前移10 km的區(qū)段。

（4）監(jiān)測終端接收不到風(fēng)速監(jiān)測點的數(shù)據(jù)時，監(jiān)測終端自動報警。