青藏鐵路大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)研究.pdf

1、惡劣風(fēng)環(huán)境對(duì)鐵路運(yùn)輸危害巨大，不僅損壞鐵路設(shè)備、導(dǎo)致鐵路網(wǎng)癱瘓，甚至造成人員傷亡。青藏鐵路的格爾木至拉薩段正位于青藏高原腹地，氣候復(fù)雜，極端天氣事件頻繁發(fā)生，給鐵路安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。研究解決包括新疆、青藏高原及東部沿海受臺(tái)風(fēng)影響地區(qū)等國(guó)內(nèi)所有風(fēng)區(qū)鐵路的問(wèn)題，確保惡劣風(fēng)環(huán)境下的鐵路運(yùn)輸安全，并盡可能實(shí)現(xiàn)鐵路暢通，是鐵路行業(yè)當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文是在國(guó)家“十一五”支撐計(jì)劃和鐵道部下達(dá)的青藏鐵路大風(fēng)環(huán)境行車(chē)安全問(wèn)題多個(gè)重點(diǎn)課題研究的基礎(chǔ)

2、上，針對(duì)青藏高原鐵路風(fēng)環(huán)境的特點(diǎn)，研究建立一套能適應(yīng)青藏鐵路特殊要求，從實(shí)時(shí)大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警到形成列車(chē)運(yùn)行速度限制指令、并能實(shí)現(xiàn)及時(shí)與通過(guò)風(fēng)區(qū)的列車(chē)進(jìn)行信息交換的大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，為列車(chē)安全通過(guò)風(fēng)區(qū)以及大風(fēng)環(huán)境下行車(chē)指揮調(diào)度提供有效決策依據(jù)和手段。
　　 針對(duì)青藏鐵路沿線特殊風(fēng)環(huán)境，確定青藏鐵路大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路，對(duì)格—拉段沿線風(fēng)區(qū)子域劃分及長(zhǎng)距離實(shí)時(shí)風(fēng)速采集、傳輸、存儲(chǔ)技術(shù)，列車(chē)—大風(fēng)—路況等多源信息融合與集成

3、處理技術(shù)，風(fēng)區(qū)列車(chē)運(yùn)行實(shí)時(shí)預(yù)警與指揮決策技術(shù)，大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)診斷維護(hù)與可靠性技術(shù)等進(jìn)行了深入研究，提出了大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)總體技術(shù)方案，構(gòu)建了系統(tǒng)的主要功能模塊。
　　 利用網(wǎng)絡(luò)通訊與控制相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，在世界上首次建成轄域達(dá)1120km的高原鐵路長(zhǎng)大風(fēng)區(qū)大風(fēng)連續(xù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，集成了沿線大風(fēng)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、鐵道部TMIS和TDCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、格拉段列車(chē)行調(diào)指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系所屬系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)高速、實(shí)

4、時(shí)通訊功能。構(gòu)建的西寧海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中所有系統(tǒng)的來(lái)源數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)儲(chǔ)存與分析處理。
　　 對(duì)青藏鐵路沿線各測(cè)風(fēng)站位置及其轄域風(fēng)區(qū)的風(fēng)速、路況、列車(chē)等相關(guān)信息需要融合進(jìn)行綜合分析，建立了青藏鐵路列車(chē)—大風(fēng)—路況等多源信息融合處理方法，包括測(cè)風(fēng)站位置—大風(fēng)變化規(guī)律—路況信息融合，瞬時(shí)風(fēng)—平均風(fēng)—極大風(fēng)—路況信息融合，鐵路TMIS與TDCS系統(tǒng)信息融合，大風(fēng)—列車(chē)氣動(dòng)性能—列車(chē)動(dòng)力性能信息融合。
　　 通

5、過(guò)上述各種信息融合處理，得到青藏鐵路特殊風(fēng)環(huán)境下的列車(chē)安全運(yùn)行臨界速度，進(jìn)一步研究定出風(fēng)速—路況—車(chē)外型與質(zhì)量不同組合狀態(tài)的列車(chē)安全運(yùn)行速度限值。據(jù)此建立以車(chē)輛傾覆系數(shù)為主要運(yùn)行安全評(píng)判準(zhǔn)則的“決策模型”，即青藏鐵路各測(cè)風(fēng)站轄域內(nèi)結(jié)合路況的各種風(fēng)速—車(chē)型—車(chē)輛質(zhì)量耦合、共計(jì)74880種工況的“工程化”限速算法。該算法實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前位于相關(guān)測(cè)風(fēng)站轄域適合列車(chē)運(yùn)行的“工程化”速度，成為實(shí)時(shí)預(yù)警與指揮青藏鐵路惡劣風(fēng)環(huán)境下安全行車(chē)決策的依據(jù)，發(fā)

6、出限速指令，該指令通過(guò)列車(chē)行調(diào)指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)指揮當(dāng)前列車(chē)以允許的速度安全通過(guò)其所在風(fēng)區(qū)或至指定地點(diǎn)待避。
　　 研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高原鐵路大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)應(yīng)用軟件。包括高原鐵路大風(fēng)行車(chē)指揮軟件、高原鐵路大風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件、高原鐵路大風(fēng)列車(chē)實(shí)時(shí)限速計(jì)算軟件、強(qiáng)側(cè)風(fēng)下列車(chē)傾覆穩(wěn)定性計(jì)算軟件、高原鐵路動(dòng)態(tài)編組監(jiān)視軟件、高原鐵路大風(fēng)無(wú)線傳輸控制軟件、高原鐵路大風(fēng)數(shù)據(jù)處理分析軟件、高原鐵路大風(fēng)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)分析軟件。
　　

7、 針對(duì)高原鐵路惡劣氣候下系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性要求，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制以及故障狀態(tài)信息自動(dòng)儲(chǔ)存等功能，構(gòu)建了高原鐵路大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)可靠性運(yùn)行保障體系，確保了高原鐵路大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)全天候高可靠性運(yùn)行。
　　 高原鐵路大風(fēng)監(jiān)測(cè)預(yù)警與行車(chē)指揮系統(tǒng)，自2006年7月通車(chē)不間斷運(yùn)營(yíng)至今，經(jīng)過(guò)兩年應(yīng)用考驗(yàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，已多次指揮列車(chē)停輪和限速，有效地保障了青藏鐵路列車(chē)運(yùn)行安全和運(yùn)輸效率，為預(yù)防青藏鐵