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强风 大雾 暴雨雪 地震等极端天气下,城市轨道交通行车环境安全监测研究

来源: 北极星轨道工程招聘网   阅读: 次   发布时间:2018年01月29日

关键字: 轨道交通招聘 地铁招聘 电气设计招聘

 

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北极星轨道工程招聘网讯:随着我国轨道交通的不断发展,高架及地面线路不断增大,触发行车安全问题的环境因素明显增加,本文通过实地调研及技术分析的方法对影响行车安全的环境因素进行梳理。提出了“城市轨道交通行车环境安全监测系统”的系统架构及技术方案。其研究结论对轨道交通相关系统产品的研究与开发具有一定参考价值,对轨道交通行车安全监测领域的研究具有借鉴意义。

1.1 我国城市轨道交通发展趋势

    根据统计数据,截至2017年12月31日,中国内地累计有34个城市建成城轨线路5021.7公里。其中,地铁3881.8公里,占线路总长的77.3%;轻轨233.4公里,占线路总长的4.6%;单轨98.5公里,占线路总长的2.0%;市域快轨501.8公里,占线路总长的10.0%;现代有轨电车243.4公里,占线路总长的4.8%;磁浮交通58.8公里,占线路总长的1.2%;APM线4.0公里,占线路总长的0.1%。
    我国城市轨道交通从早期单一的地下铁模式发展到轨道交通制式多样化,同时,随着城市线网的不断扩大,城轨交通的地面及高架线路比例增大,触发行车安全问题的环境因素明显增加,城轨交通运营部门面对的各种行车安全问题也日渐复杂。如何提高运营服务质量,最大限度防范风险、规避灾害、保障列车安全运行成为当前城轨交通运营部门亟需解决的问题。
1.2 当前城市轨道交通行车环境安全的主要问题
    在新制式轨道交通全面发展的大背景下,地面和高架形式的线路不断增加,如强风、大雾、暴雨雪、地震等极端天气条件及自然灾害等对轨道交通运行的影响逐渐显著。一旦发生诸如桥梁、车辆在强风等极端天气下失稳等状况,将会危及乘客生命安全。
    对城轨高架线路在强风(尤其是强侧风)、强雨、地震条件下车-线-桥系统危险因素进行监测,量化指标,分级响应,最大限度防范风险、规避灾害、保障列车安全运行成为当前亟需解决的问题。
    目前我国城市轨道交通地面高架线路目前尚无行车环境安全监测方面的相关标准规范;在极端气象环境下缺乏统一、可行的行车管理规章制度;气象部门提供的气象数据对轨道交通地面高架线路行车安全的辅助作用缺乏针对性,且数据不能满足确保行车安全的实时性要求。
2.1 调研分析
    通过对多个城市轨道交通运营单元的实地调研,对当前城市轨道交通面临的行车环境安全问题及现状做如下分析:
2.1.1 强风
    我国部分北方城市和沿海城市受强风、台风影响较为普遍,地铁高架及地面线路、跨座式单轨、悬挂式单轨(试验阶段)以及磁浮线路在强风环境下存在行车安全隐患。
北京地铁房山线处北京郊区,受极端天气和自然环境影响较大,自运营以来屡次遭遇大风,致使房山线多处车站屋面被刮掀,给安全行车运营带来了巨大的隐患。为了防范环境风险、规避灾害,北京地铁在房山线通过加装行车环境安全监测(风)系统开展试点研究。
    上海地铁方面为减少和预防台风对地铁运营的影响,对16号线野生动物园、2号线东延伸海天三路等近海车站加强简易气象监测。
    厦门地铁地处海岛,具有很多特殊性,其中1号线有约2.4km的跨海段高架线路,对气象信息监测具有迫切需求。气象部门为厦门轨道交通1号线跨海段安装了自动气象站,具备气象信息的实时播报及预警预报的功能,但未考虑轨道交通运营及行车相关因素,也未给出不同气象条件下的运营建议。
2.1.2 浓雾、雾霾
    浓雾、雾霾等极端天气条件对轨道交通地面及高架线路的影响显著,主要表现为影响轨道交通司机的行车判断,如对车辆前方突发状况的快速判断。
    当前多数城市轨道交通系统的车辆基地、停车场出入段线为地面线路,如发车时遇到浓雾、雾霾等极端天气,司机或者车辆段工作作业人员会采取人工辨识线路情况并根据经验报告能见度,从而由行车调度根据可视距离给出减速或者限速指令。这种通过人工识别能见度的方式相对原始,存在误判或判断不准、不能及时发现线路异常情况(如相邻的故障列车、异物侵入)、司机劳动强度大等问题。而且当列车在高架线路运行中遇到浓雾、雾霾,只能依靠司机经验进行行驶,行调无法即时给出决策建议。
借助信息技术手段对能见度进行鉴别,给出风险评估及运营建议,成为了城轨交通系统运营部门迫切的需求。
2.1.3 地震
    在成都、昆明等处于地震带或者地震高发区域的城市对地震监测预警有着强烈需求。通过调研发现:
    1) 运营部门希望地震发生后,在强震地震波到来前能给出地震预警,提前采取应急措施;
    2)强震地震波到来后,能自动报警,启动应急预案
    3)震后能快速对桥梁、隧道、轨道进行安全评估,从而尽快恢复通车。
2.1.4 异物侵限
    异物侵限对行车安全影响最大也最为频繁,异物侵限的相关问题在各大地铁公司均有反应,但异物侵限种类比较复杂,主要有地下线路和地面线路两种情况。
    在地下线路情况下异物侵限主要是由隧道内机电设备箱柜门非正常开启、作业人员遗留工具、人员非法进入区间等情况引起。
    在地面高架线路的情况下主要由跌落到轨面或者接触网上的异物,人为攀爬轨道交通线路造成侵限,以及在城市中共用路权的情况下造成的其他车辆或者物体侵限。
2.1.5 调研分析
    1)为了确保轨道交通的行车安全,各个城市轨道交通运营公司对影响行车安全的环境因素高度重视,具有较迫切的环境监测需求,不同城市对轨道交通行车环境安全监测的需求各有不同。
    2)目前在城市轨道交通领域缺乏相关规范或标准用于指导“行车环境安全监测系统”的研究开发和实施应用。
    3)各个城市根据自身需求组织研究与应用,未能形成该领域的监测预警技术体系。部分城市已有试点应用的行车环境安全监测系统仅对单一环境因素(如地震或风)进行监测,缺乏全面、系统的考虑。同时,已有系统在应用层面没有很好关联用户需求,未能真正在运营辅助决策上满足运营需求。
2.2 监测技术分析
    风、雨、雪的监测技术:技术相对成熟,可将铁路领域已有的技术及装备移植到城市轨道交通领域。
    地震监测预警技术:目前铁路地震监测系统已有试点应用,但在城市轨道交通领域线路较短,在系统方案设计中需要做较大改进。
    浓雾(能见度)监测:在公路领域作为新技术应用较多,移植到城市轨道交通的技术难度较小。
    异物侵限:针对多种可能的异物侵限情况,现有可供借鉴的监测技术不成熟,研究开发具有一定难度。
    城市轨道交通行车环境安全监测系统从技术分类属于监测类信息系统,主要涉及物联网、云计算以及嵌入式开发等技术。
3.1 系统总体功能定位
    “城市轨道交通行车环境安全监测系统”主要功能是对可能危及行车安全的环境因素进行实时监测及预警,及时给运营管理部门提供相关建议从而辅助其进行运营管理决策。
本系统不与信号、供电等关键系统关联,但可与各个运营公司已有的或者待建的“调度辅助决策系统”、“应急响应系统”等关联,实现运营环境相关信息的共享,使运营管理决策更加高效、准确。
3.2 系统总体方案
3.2.1 系统构成
    总体架构可以分为:车载级、线网中心级、车站级和现场级。对应的物联网体系分为:应用层、网络传输层和数据采集层。
    现场级主要包括传感器等设备,车站级主要放置监测单元等节点处理设备,在地震监测预警系统中车站级放置地震监测单元以及地震数据采集仪等。
    本系统的通信网络采用轨道交通通信专网。中心级设备设置于轨道交通线网中心OCC处。中心级采用云计算的架构方式,将分布式的多个线路中心服务器设备组建云计算中心平台。
3.2.2 系统功能
    系统设计初期考虑对风、雨、浓雾能见度、地震作为监测对象,并对系统做可扩展设计,满足其他环境监测需求。
    系统通过传感器设备现场采集环境、气象等物理参数,采集的数据首先在监测单元做数据调理、数据封装、本地存储以及数据发送。数据通过轨道交通通信专网发送至远端的云计算中心平台,该平台针对不同监测预警需求采用不同的监测预警算法及专家决策方法从而向不同监测终端提供预警报警服务。同时,可利用无线列调的无线数据通道向车载终端发送报警、限速、停车等指令。
3.3 传感器布点设计原则
    1)风、雨、雾以单条线的形式布点;
    2)雨传感器的布点需进一步结合需求分析,在车辆基地地势低洼地域、出入段线、易出现洪涝灾害的车站出入口可增设视频监视进行辅助;
    3)风传感器的布点需结合线路走向及周边建筑等因素考虑;
    4)浓雾(能见度)传感器的布点需结合高架线路走向及浓雾形式等因素考虑。
    5)地震传感器以线网或区域的形式布点(可依据主变电所作为参考设置地点,兼顾区域考虑)。
消息来源:互联网
轨道工程建设类招聘信息:http://gdjob.bjx.com.cn/topics/Topics614.shtml
轨道工程设计类招聘信息:http://gdjob.bjx.com.cn/topics/Topics612.shtml


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