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1、第三篇铁路运输安全技术要点：介绍基于信息化的铁路智能运输系统(RITS) 在行车安全监测、平交道口安全防护、铁路防灾系统以及紧急救援系统的发展现状，主要技术构成和技术特点。阐述面向安全的RITS服务，铁路智能化安全系统的结构和功能。第六章 概述6.1铁路运输安全面临的挑战中国铁路目前正面临着有史以来最深刻的变革和社会经济发展所提出的越来越高、越来越多样化和越来越复杂的需求。目前和未来相当长的时期内，铁路运输安全所面临的挑战主要归结为：（1）提供集成化的列车运营管理系统、智能化的列车运行控制系统和智能化检测、诊断和维修系统以实现“高速度、高密度”的铁路运输。（2）提供基于图像识别技术的智能化平交
2、道口监控和车站监控系统，以保障列车运行的安全和防止铁路与其它相关系统的冲突。（3）提供保障运营安全和维修效率的移动设备和固定设备状态的实时检测、评估和维修支持的手段，以及在安全数据共享基础上的安全评估决策体系。（4）提供可靠的高速、宽带的车地高速数据接入手段，以实现铁路移动设备和固定设备间的数据获取和共享。（5）提供完善的以状态实时检测系统为基础，以包括语音、数据、静态及动态图像传输系统为信息支持，以GPS/GIS为定位手段的具备快速响应能力的铁路防灾、救援、决策与指挥信息系统。面向上述问题的解决，铁路智能运输系统(RITS)集成利用当代先进的科学技术，以铁路信息化建设的已有成就为基础，通过整
3、合实现信息共享，加强列车控制系统和行车安全保障系统的建设，在确保行车安全的同时，覆盖客货运输管理、用户服务、列车控制与调度、安全保障、基础设施的管理与维护等领域，形成一个完整的集智能化控制、管理、决策于一体的以保障安全、提高运输效率、改善经营管理、提高服务质量和实现国际接轨为目的的新一代铁路运输系统。 6.2 RITS在铁路运输安全领域的发展现状铁路运输具有规模庞大、结构复杂、功能综合、运输组织统一、指挥集中等特点，这一特点决定了行车安全在铁路运输领域无与伦比的重要性。各类先进适用的安全检测、监测、监控技术装备和系统，已经成为国外铁路在高速客运、重载货运等领域不断进步的有力保障。多年来，日本、
4、美国以及欧洲一些发达国家持续开展了铁路行车安全监测系统、防灾系统、平交道口安全监控系统的研究，并取得了一系列的研究成果。一些技术成熟的系统，如高速铁路旅客列车监测系统、列车安全状态监测和诊断系统等已经得到了广泛的应用，并朝着智能化的方向发展。（1） 行车安全监测系统日本的新干线、德国的ICE、法国的TGV、美国的蓝虎内燃机车等在保障行车安全方面都不同程度地采用了行车安全监测系统，即利用车载设备和地面设备对列车运行状态参数进行实时跟踪检测，根据这些参数利用诊断系统查找判断故障并排除故障，达到安全监控的目的。日本新干线30多年来未发生行车死亡事故，行车安全监测系统发挥了重要作用。在固定设备检测方面
5、，一台命名为“黄色医生”（因车身为鲜艳的黄色而称作“黄色医生”）的全新综合电力/轨道检测车于2001年夏在东海道山阳新干线启用。黄色医生由轨道检测车、接触网检测车和通信信号检测车组成，检测速度达270km/h，可以同时检测轨道、信号和接触网等固定设备，各项测试结果由数据记录仪和光笔图表进行记录。当轨检车发现设备异常时，立刻将测试结果传输到地面修理厂并要求紧急修理。为调度中心和维修中心指挥行车和维修提供决策依据。德国ICE高速列车自检系统，在列车运行过程中能不断检测列车的运行状态及机车车辆、电器和机械方面的故障，记录发生的不正常现象，其数据可存储也可用文字或图形显示。一旦发生故障，不仅能够报警，
6、还可以通过ICE的无线通信系统将维修所需要的重要诊断数据传送给有关的检修段，使其作好快速修复准备。法国TGV高速列车实现了全列车的自动诊断，所有信息通过车载局域网传送到头部动车，通过无线将列车运转状况实时地发送到调度中心和维修中心。在法国TGV线上，每隔 4050就安装一个热轴报警器，测量轴承温度变化过程、升高速率和绝对温度。从这些探测器的输出可直接传送到调度中心。美国的AC6000CW型、英国的IC125型等新型机车自诊断系统，可利用移动电话接入，在地面下载运行中机车的诊断数据，实现了远程监视。（2） 平交道口安全防护系统西欧发达国家从上个世纪八十年代开始，逐步将数据传输、计算机控制等技术引
7、入道口信号设备，研制出功能齐全的道口信号设备。在平交道口，除了安装常规的信号标志和声光信号、自动栅栏和隔离墩，并采用先进的定时报警方式外，还增设智能化道口设备，利用电视和激光等技术，对道口实行监测，把道口的状态信息及时传给接近道口的列车。例如瑞典国铁（SJ）在平交道口装设“车辆检测系统”，系统中的自动感应环路与列车上的列车运行自动控制（ATC）系统相联，当自动感应环路检测到有闯入道口的公路车辆或其它障碍物时，“车辆检测系统”将向ATC系统发出停车指令。从而可为列车安全通过平交道口提供保护。日本主要采用站内道口监控系统和道口障碍物检测装置来保证平交道口的安全。站内道口监控系统中，电子道口装置安装
8、在站内各个道口上，其控制逻辑、警报灯、警报音响、栏木控制、故障检测等已实现一体化。每个道口都设有传送终端，联锁信息通过车站LAN系统输入，使得电子道口装置与电子联锁装置得到结合。监控系统通过车站LAN系统来收集每个道口的故障、安全信息，并进行记忆、储存、打印输出工作。道口障碍物检测装置的主要开发目的是在险情发生之前采取措施使列车在道口前停车。目前主要有3种检测方式。一种是光电式道口障碍物检测方式，它在道口上罩以光束，障碍物遮断光束时可立即检测到列车障碍物。另一种是环型线圈方式，它在道口的地下埋设环型线圈，汽车等金属物经过线圈时，线圈电感发生变化，从而检测到障碍物。另外还有一种超声波型道口障碍物
9、检测方式。与光电式或环型线圈式相比，维修量小，只需在安装时将天线的位置和方向调整好，以后则不必进行维修或灵敏度调整。美国铁路采取了一系列针对司机疏忽的技术保障措施，通过提高司机的警惕性来改善道口的安全状况。其中交通监视系统（TMS）是一套安装在道口的摄像系统，包括两台摄像机和红外光源。两台摄像机经调整和聚焦后，可以分别提供一幅全景和一幅汽车牌照的特写；红外光用于夜间拍摄。道口设备经电缆连接到附近的警察局，警察局里的配套设备包括一台重放计算机、一台图像监视器和一台图像硬拷贝打印机。当列车接近道口时，整个系统由道口控制继电器的接点启动，摄像机和红外光源开始工作。由于红外光辐射了整个道口地段，因此，
10、任何企图越过栏木的车辆都会遮断红外线，摄像机就会拍下它们的全景和放大的汽车牌照。记录下的数据经数字化和压缩处理后，通过电缆自动传送到警察局的重放计算机，并经硬拷贝打印机输出照片。在此期间，摄像机会继续拍摄其他的违章车辆，直到列车通过道口为止。（3） 铁路防灾系统 日本日本是自然灾害多、发生频率高的国家，地震、台风、暴雨、积雪以及伴发的滑坡、落石等灾害尤其频繁，日本铁路投入了大量人力和财力研发多种灾害（如水位、风力雪害、地震等）的监测、防范与报警功能。并利用微波、卫星等通信手段，构成了完整的灾害报警与管理系统。达到了世界先进水平。日本铁路防灾管理系统分为灾害预测系统和灾害检测系统两类。灾害预测系
11、统采用科学的预测手段，搜集导致灾害事故的各种外部数据，对水淹线路、塌方等灾害进行预测，采取相应的灾害报警和制定灾害下的行车规则，使因灾害导致的铁路事故防患于未然，保证运输安全。灾害检测系统用于直接检测那些难以预测的落石、塌方、桥梁冲毁等灾害，使运行中的列车及时停车，并将信息传给有关部门。日本铁路防灾管理系统一般由中央系统，传输系统和终端系统3级构成，中央系统设在调度中心，行车调度、电力调度、养路调度等都可以直接监视报警信号；传输系统进行报警信息处理和传送；终端系统则是安装在相应地点的地震计、雨量计、水位计、风向风速计、积雪探测装置、落石探测器、限界障碍探测器等监测装置。 欧洲德国高速铁路属客、
12、货混运型，且隧道约占线路长度的1/3。因此行车安全成为其安全保障的重点。在高速线采用了MAS90型防灾报警系统，用于监视线路装备运转状态、识别和报告环境状况以及移动设备状态，监测报警设备包括：热轴探测设备、隧道气流报警设备、风力测量报警设备以及紧急呼叫设备。法国高速铁路创造了当前世界上轮轨系交通的最高试验速度515.3 km/h，运营速度达到300320 km/ h，以机车信号为主的列车自动控制系统由TVM-300，逐步发展为TVM-400、TVM-430。在TVM-430系统中，增加了设备监测和报警子系统，其主要内容为接触网电压监测、热轴监测、降雨监测、降雪监测、大风监测、立交桥下落物监测等
13、。监测信息通过无线系统传送到调度中心，进一步强化了列车运行安全的保障功能。6.3 紧急救援与安全管理部门对RITS的需求紧急救援与安全管理部门对RITS的需求体现在以下几个方面： （1）发生紧急事故时及时向主管部门传递事故现场动态图像，加强对现场救援情况的实时监控。建立紧急事件信息库和救援知识库，提供紧急事件处理的辅助决策支持。优化调度指挥救援设备，以及进行事后事故原因分析； （2）定期或实时地对机车、车辆、线路、桥梁、隧道、通信信号、平交道口等与运输安全直接相关的设备状态进行有效的监测，建立全路安全数据库对上述监测信息进行统一管理；制定安全标准，基于全路安全数据库对设备工况进行安全状态评估以
14、掌握全路的安全状况全貌；建立维修决策支持系统，根据评估结果中的危险等级向管理部门提出对移动设备、固定设备的维修决策建议； （3）基于GIS技术建立和维护全路综合防灾数据库，包括各铁路沿线的环境背景图库、沿线的地震、泥石流、滑坡、崩塌、冻土、风沙等灾害的专题地图库、线路工程图，灾害防治工程及防灾物资贮备点分布图，各类预报预警设备分布图；并实时监测各区段的地震、泥石流、风速、滑坡、雨量和水位情况等灾害数据，通过建立应用分析模型（灾害的预测预报模型、灾害的减灾决策模型、灾害的评估模型等），对系统空间数据库进行深度挖掘，提供灾害预报及灾害评估；同时通过对事故进行仿真模拟，为事故预防办法的制定和事故总结
15、分析提供辅助支持；为灾害易发地提供预防灾害发生的决策支持；其次在灾害发生时也能提供有效的救灾决策支持； （4）利用视频或激光、红外等技术对平交道口的状况进行实时监控及向相应部门传递相关图像和数据，通过图像识别技术判断平交道口的安全状况，以保障平交道口的通行安全。6.4 面向安全的RITS服务 根据上述需求，RITS必须提供的服务包括：紧急事件救援与处理、行车安全及维修决策支持、铁路综合防灾、平交道口监控。（1） 紧急事件救援与处理对事故地点进行准确定位，通过地理信息系统及时提供周围的地形图、人文景观 、供水边界、医疗机构及消防部门等相关信息；利用数据、图像传输等技术向主管部门及时准确地传递事故
16、现场的动态图像及相关情况，加强对事故现场的实时监控；建立紧急事件信息库和救援知识库，通过智能化分析，提供紧急事件处理方案的辅助决策支持；进行资源的合理调配，优化调度指挥救援设备，合理选择救援路线，提供紧急救援服务和维修服务，以及进行事后事故原因分析。（2） 行车安全及维修决策支持利用智能化行车安全监测系统，定期或实时地对机车、车辆、线路、桥梁、隧道、通信信号、平交道口等与运输安全直接相关的设备状态进行智能化的监测，通过信息的采集、传输及获取，建立全路安全数据库并由行车安全信息系统对上述监测信息进行统一管理，使与行车安全有关的装备处于监控之中；制定安全标准，由行车安全信息系统智能化地对各类数据进行分析，对各种设备的安全状态进行评估，以掌握全路的安全状况全貌；建立维修决策支持系统及预警系统，根据评估结果中的危险等级向管理部门及时提出对移动设备、固定设备的维修决策建议，提高维修的针对
