铁路安全运行数据管理系统

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1、1 铁路安全运行数据管理系统V1.0 计说明书2 第一章 引言1.1 编写目的1、该项目的目的。 2、本文根据功能需求设计软件的系统结构，供软件开发人员阅读。 3、此设计文档同时为后续升级开发提供依据。1.2 项目背景随着铁路跨越式发展 , 我国高速铁路、客运专线铁路的建设速度大大加快。 对铁路运输而言 , 行车安全是第一位的。 特别是高速铁路、 客运专线 , 随着列车运 行速度的提高 , 可能遇到的各种危险因素也将增多。除了要求机车车辆、供电、 线路以及通信信号设备高性能外，对各种可能发生的灾害，如自然灾害强风、暴 雨、大雪、地震、突发事故坍方落石、异物侵限、列车及设备故障等，都要实施 全面

2、监测。 如何针对可能发生的各类危及行车安全的灾害，制定科学有效的预警 机制和应急预案，建立安全、可靠、实时、准确的铁路安全防灾监控和信息传输 体系，在灾害发生前或发生后及时控制运行列车减速或停车，使各种多发、随机 的铁路灾害造成的破坏力降低到最小程度或避免灾害的发生，这对铁路部门科 学、合理地调度列车、 指挥运行， 确保铁路客运专线运行安全有着重大的实践意 义。因此，有必要针对可能发生的危及行车安全的铁路灾害，建立相应的监测及 科学有效的预警机制，并利用Web Service 技术研发适合我国客运专线运营模 式及自然环境的安全可靠、实时准确的铁路安全运行数据管理系统。本项目所开发的铁路安全运行

3、数据管理系统就是针对超越高速铁路、客运专 线的各类固定和移动设备自身安全限度的灾害及其他危险因素进行监测的系统, 达到防范风险、规避灾害、保证铁路列车安全运行的目的。铁路安全运行数据管理系统的总体目标是在认真研究国外高速铁路的防灾 安全监控系统及详细调查我国铁路行车安全检测监测设备种类和部署应用情况 以及网络通信资源现状的基础上，充分利用现代通信技术、计算机及网络技术， 建立并开发基于SOA （Service-Oriented Architecture，面向服务架构）模式 的多级、网络化、实时性的客运专线综合安全防灾监测和预警系统，实现对危及 行车安全的各类铁路灾害的监测，并对监测数据进行集中

4、管理、分析处理、综合 利用以及跨地区、跨行业、 跨应用系统间广泛的信息资源共享，以期对我国高速 铁路的防灾起到积极作用。在进行系统总体方案设计时应坚持从全局考虑的思想，遵循以下几个原则统一规划，分步实施原则系统必须从整体考虑，统一规划，统一标准，统一开发，结合全路客运专线 发展的需求，制定分阶段实施的规划。实用性原则3 系统设计从实际出发，采用成熟的先进技术，兼顾未来发展趋势，量力而 行。以经济实用为主，又适当超前，为以后更新留有余地。可靠性与安全性原则系统采用关键信息热备份技术、信息搜集的一致性处理、 信息使用的权限管 理、严格管理制度、 严密的系统操作规程等手段，使系统设计根据要求达到相应

5、 安全级别，确保系统长期可靠的运行。系统本身不发生误报和漏报，且不影响其 他系统正常工作。先进性原则以应用为驱动， 在充分利用现有设施和资源的条件下，力求高起点，既满足 近期需求， 又适应长远发展的需要。 系统的软硬件及相关设备应达到国内先进水 平，以满足系统对网络、数据库及客运专线有关部门决策管理等方面的需求。标准化和开放性原则充分考虑现代信息技术的飞速发展，采用开放式的网络体系结构、 网络协议 以及数据库软件系统， 以适应未来功能升级的要求， 使系统具有开放性、 兼容性、 扩展性，项目设计应优先选择符合开放性和国际标准化的产品和技术。在应用开 发中，数据规范、指标代码体系、接口标准都应该遵

6、循客运专线、国家及国际规 范的相关要求。第二章系统需求分析2.1 系统总体需求对全线的基础设施、 自然灾害、突发事件进行实时监测；对各种监测信息进 行汇总、分析、处理，判定设备安全隐患、灾害及故障的类型、性质和级别；实 时显示各种级别的报警预警信息，并提出处理建议。铁路安全运行数据管理系统是对危及列车运行安全的自然灾害风、雨、 洪水、 地震等、异物侵限、突发事故等进行实时监测； 对各种监测信息进行分析、 处理、 汇总，判定设备安全隐患、灾害及故障的类型、性质和级别；实时显示经处理后 的信息及灾害预警、限速、停运、恢复运营等处理建议，为运营调度中心调整运 行计划，下达行车管制、抢险救援、维修等指

7、令提供依据。系统应具有针对各类不同灾害的处理模型，可以依据线路参数、车辆参数、 地形地貌等数据并结合国家地质、气象监测部门的中长期预报信息，根据安全监 测装置发送的实时监测数据， 通过灾害分析判定决模型， 对各种灾害可能对列车 运行造成的影响作出判断，提出应急车处理建议。系统的判决处理模型能够根据运输生产的实际情况进行智能化处理。系统生成的各种报警信息及行车管制建议应及时发送到与列车运行相关的 系统。实时接收报警信息处理情况的反馈信息，跟踪安全报警事件处理的全过程， 实施全面、实时的安全监控。实现对各种防灾安全监测信息、报警事件处理的统计、查询。存储相关基础信息和管辖范围内各种监测信息采集设备

8、上传的监测数据4 自然灾害风、雨、洪水、地震等监测点的设置、选点布置及设备安装应满 足现场环境条件，设置应满足铁路限界要求。系统的运行不得对其它系统的正常工作产生不良影响。监测报警设备安全等级应与相关系统安全等级匹配。应考虑与国家气象部门及地震部门信息交换接口。系统设备应有完善的故障自诊断和远程维护功能。故障诊断信息应实时传送 到运营调度中心和综合维修段。系统作为客运专线运营调度系统的重要组成部分，应能够符合运营调度系统 总体技术方案要求。2.2 系统具体需求1、强风监测能够对影响列车运行的强风作出及时的判别，向行车调度及列车驾驶人员发 出行车建议。根据地形地貌、气象条件和线路设计，设置风向与

9、风速监测模块， 当监测到预先设定的报警门限值时，向赛为铁路防灾安全监控模块中央处理装置 传输报警信息和实际的风向风速信息，中央处理模块依据处理模型对风速、风向 所能造成的行车影响进行分析，向运行调度模块提出行车建议。2、雨量及洪水监测对影响列车运行和轨道电路工作状态的降雨进行实时检测，对危及桥梁和列 车运行安全的洪水水位与流量进行检测，当系统监测到预先设定的报警门限值 时，向系统中央处理装置和综合维修段提供报警信息和实际检测值。系统根据列 车运行情况实时发布行车建议方案。3、地震监控系统应能够对铁路沿线的地震信息进行处理，当系统监测的信息达到设定的 报警门限值时，提前采取诸如控制信号或牵引变电

10、所断电等措施，停止列车运行， 最大限度地降低灾害损失。系统同时向运营调度中心发出报警信息。4、异物侵限监控异物落入铁路会对高速铁路的运行造成巨大影响，应次系统应能够对公路跨 越客运专线的桥梁、 隧道出入口等必要的地点进行异物侵限监控，对可能发生事 件进行实时监测。 当监测到的异物侵限时， 系统能够根据侵限程度发出预警或报 警信息，通知维修或立即对列车运行进行管制。系统同时向运行调度发出报警信 息。5、安全防护开关安全防护开关是防止发生重大人身伤亡和重大行车事故的重要装置，系统应 能够及时监控安全防护开关的各种状态。防护开关的各种状态信息应能够及时反 映到与行车相关的系统。 安全防护开关应采取必

11、要的身份识别技术，系统应能够 通过远程操作进行权限设置，防止非法的操作。6、设备监控、火灾报警和视频监控5 系统应具有与楼宇自动化、火灾监控系统及视频监控系统的接口，使得调 度指挥人员能够及时掌握与列车运行安全相关的各类信息，并能够通过视频监控 系统及时掌握现场的实际情况。第三章软件系统的结构3.1 系统总体设计1、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，由 风向风速监测模块、 雨量及洪水监测模块、 地震监测模块、 轨温及火灾监测模块、 突发事故异物侵袭及非法侵入防护模块组成。系统在综合调度中心和基层站段得 到运用和管理，配备相应的防灾显示设备、工作站和网络传输设备等。 系

12、统可与 客运专线的其它信息系统共享基础信息资源，并与其它信息系统进行数据交互。 整个系统是一个分布式结构，由综合调度中心防灾设备、基层站段防灾设备、现 场采集设备 3 部分组成。（1）. 现场采集设备主要包括风向风速计、雨量计、感震柜、轨温检测仪、 烟传感器、防护网、 防护开关及数据采集器等。 它主要完成管辖区域内的各种信 息量的采集，如风速计用来采集风速值，雨量计用来采集降雨量值等， 并将从现 场采集的各类灾害数据经初步处理后，经网络传输传送至基层站段。 运行的列车 通过自诊断检测到列车上的故障信息，通过区间或站内无线基站传送至车站综合 信息模块，并继续通过专用数据通信网传送至综合调度中心的

13、安全监控台汇总、 存贮和处理。（2）. 基层站段防灾设备将接收到的各类灾害基础数据进行汇集，实时传 送至综合调度中心安全监控台。同时将接收到的各类灾害基础数据进行统计分 析，形成报表，并将结果上报。（3）. 综合调度中心防灾设备对接收的数据进行处理，处理后的强风、暴 雨、洪水、轨温、地震等报警信息中包括灾害强度、线路状态、行车规定和巡检 要求等具体规定。 按照灾害处理规程给出预警处理建议和方案，将建议和方案传 送至各相关业务调度台， 并在相关区域运行的列车上显示。行车调度台将其作为 调整行车运行计划的参考因素，必要时行车调度台通知维修和救援部门作好准 备。救援列车由车辆调度台通知动车段调动，救

14、援部门由相关车站出面协调。客 运专线公司将从调度中心安全监控台接收到的信息存档记录以供决策。2、系统采用分布组件式设计，包括以下部分、底层驱动组件FEP ，主要接口组件包括： OPC 接口组件， CORBA 接口组 件。设备层接口： CIP 接口驱动组件 ,ModBus，RS485等。支持跨平台数据采集。 各驱动组件可动态配置在线加载。、实时数据库组件，具备实时数据处理分析，实时数据缓存，报警与事件 事务管理， 实时数据转储关系数据库等功能。并集成微软脚本引擎实现全局联动 功能脚本用户自定义功能。事务调度采用多线程虚拟并行机制，通过记录锁，阶 段锁防冲突机制控制事务并发调度。在以上功能上优化查

15、询算法及实时库数据压 缩，提高了系统数据点容量。在实时数据库引擎外围捆绑分布式组件（OPC 与 CORBA）建立分布式实时数据库。6 、实时数据分发服务器组件、该组件采用多线程方式处理客户端数据访 问，采用订阅机制与实时库通讯。同时该组件完成访问权限控制，权限控制可按 域划分，也可按控制级别划分。可在配置工具中灵活配置。、配置工具组，包括：实时数据库配置工具，加强了其模式控制配置， 与站点配置工具以完成车站级实时库与中央级实时库的连接配置。WEB 组态工 具，该工具具有图形编辑，图库管理，图形组态功能，具备用户自定义维护图库 等功能，同时包含 WEB 页面组态功能，可灵活配置web界面，插入删

16、除图片，添 加脚本，添加超级链接， 添加删除 windows标准控件， 插入数据控件并配置数据 控件绑定信息，便捷的web发布文件管理功能。进行web组态后，客户端安装 windows 浏览器便可实现对系统软件的访问。系统通过与web页面的数据控件通 讯，可实现数据显示，动画，实时曲线分析，历史查询，操作控制，报警与事件 通知，设备维护，能源管理等一系列管理功能。3.2 系统的总体功能从整体上讲， 系统主要包括安全监测信息的实时采集、监控及处理，设备运 行状态的监测及维修管理， 相关基础数据的维护与管理， 监测信息的综合查询及 统计报表，应用系统运行参数、 权限和数据传输等管理， 以及一系列后台支撑软 件的管理等功能。针对不同级别的用户和应用，其功能组成和侧重点有所不同。 本系统功能从调度中心级、基层站段级和现场采集设备级五个层面来考虑1、调度中心级防灾监控子模块的功能调度中心防灾监控子模块有如下功能：动态实时显示全线防灾安全监控信息调度中心防灾监控子模块可在集成化的用户界面上动态、集中地展现全线所 有监测点的安全监测信息， 包括全线各类铁路灾害监测项的实时变化值和