铁道建筑 October 2015 自然灾害报警、铁路设备形位异常和反恐防暴等重大 4)形成了基于光纤传感和阵列式位移传感技术 需求提供技术支持和条件保障,对提高高速铁路安全的铁路边坡滑坡监测技术,为重点边坡的实时监测提 水平具有重要意义 供了技术支撑。 3线下基础设施服役状态检测技术 5)研究了将数据库管理系统技术与智能分析相 结合的铁路边坡评估报警系统,可提升铁路工务设备 3.1沉降变形监测技术 信息化管理水平和养护维修科学决策水平 在高速铁路路基工后沉降方面,研制了基于自动 全站测量的智能移站沉降变形监测系统,实现了针对 牵引变电关键设备和接触网在线监测技术 高速铁路的全站测量、站间走行、动力及电源供给、观4.1铁路供电系统运行安全及在线监测系统 测标的合理设置、远程控制和远程数据传输功能;完善 研究了牵引供电的接触网、变压器设备的热过负 了沉降变形的评估方法,提岀了适合运营高铁的沉降荷等效数学模型,报警机制的参数分析计算和整定方 评估方法;开发了高速铁路沉降变形评估系统,形成系法;研究了铁路变电所的智能预警及在线监测技术,实 统的高速铁路路基沉降变形分析、监测、评估技术现了变电站“数据集成、业务协同、管理集中、资源共 体系。 享”的管理要求,实现了信息的集中采集、集中传输、 1)获得了高速铁路工后沉降变形特征,发现其具集中分析、集中应用,实现了与其它系统的交互应用。 有总沉降量小,将测量精度要求高的特点。这为检测 1)热过负荷模型研究。分析了变压器、接触网的 与监测设备的选型和研发提供了理论依据和技术热过负荷特性,分析了热过负荷的影响参数、报警机制 支撑 及整定方法,形成了热过负荷保护模型并研制了相应 2)研发了基于全站测量模式的智能移站沉降变保护装置,能够有效反映变压器绕组、接触网馈线的温 形测量系统。该系统能够实现高速铁路线下基础设施度变化情况,防止其因长期过热而导致稳定性下降 沉降变形智能监测,更加适应一维方向超长距离分布、 2)变电站智能预警及在线监测技术研究。分析 周期长、精度要求高的高速铁路沉降变形监测,从根本了变电站运行、维护及管理现状:硏究了传统电气开关 上实现了工后沉降监测的自动化、智能化、高效化和低设备的智能化组件,集在线监视、智能控制、数字化接 成本化。 口和断路器的电子操作等一系列的高智能化功能于 3)提出了高速铁路路基单点沉降和线路纵向多体;研究了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令 点差异沉降的综合评估模式,完善了工后沉降变形监的数字化采集、传输、处理和数据共享的技术,实现了 测技术体系,为高速铁路路基确定合理的运行维护模采用IEC61850标准定义的,分为过程层、间隔层和站 式提供了理论指导。 控层的系统样机架构。能够根据智能一次设备状态监 3.2高陡边坡稳定状态监测技术 测和变电所环境在线监测的海量数据,采用数据挖掘 在高陡边坡多因素稳定性影响分析的基础上,构的方式提取有效信息,针对潜在的可能影响到供电安 建了高陡边坡的综合监测体系,研发了高陡边坡的监全的异常事件给出报警信息。 测技术及评估体系,并进行了工程验证。主要成果4.2接触网安全状态实时检测技术研究 如下: 针对接触网结构复杂、无备用、运行环境恶劣和故 1)构建了边坡监测体系。基于三维激光扫描技障率高的特点,合理选择表征接触网运行状态的特征 术对全线边坡进行初步普査,并结合工程地质和水文量,重点对接触网温度、张力的监测方法进行了研究。 地质条件,将铁路沿线边坡分为重点边坡和一般边坡,实现了基于位移、加速度、铂电阻测温与图像压缩等技 系统分析了边坡可能存在的安全隐患和监测重点。对术的接触网综合安全状态参数(张力、抬升量、温度) 般边坡采用车地应答模式的定期监测方式;对于重的实时监测与辨识。 点边坡,可采用基于光纤光栅和阵列式位移深部土体 1)研究了基于坠砣高度、接触线张力、棘轮位置 监测的实时监测方式。 与滑轮偏转角等监测量的接触线断线及隐患检测技 2)研发了边坡车载激光扫描系统及数据的三维术。通过对这些特征量的研究与监测,掌握了接触网 可视化技术,为铁路沿线边坡的普査提供了重要的技的安全运行特征,实现接触网断线状态实时检测 术手段。 2)研究了基于红外及铂电阻传感测温等技术的 3)实现了边坡变形信息的交互式信息采集技术,接触网温度检测方法和基于高精度、强抗干扰的接触 为一般铁路边坡监测提供了技术支撑。 网应变检测技术。通过温度和应变的监测,使得接触铁 道 建 筑 October，2015 自然灾害报警、铁路设备形位异常和反恐防暴等重大 需求提供技术支持和条件保障，对提高高速铁路安全 水平具有重要意义。 3 线下基础设施服役状态检测技术 3. 1 沉降变形监测技术 在高速铁路路基工后沉降方面，研制了基于自动 全站测量的智能移站沉降变形监测系统，实现了针对 高速铁路的全站测量、站间走行、动力及电源供给、观 测标的合理设置、远程控制和远程数据传输功能; 完善 了沉降变形的评估方法，提出了适合运营高铁的沉降 评估方法; 开发了高速铁路沉降变形评估系统，形成系 统的高 速 铁 路 路 基 沉 降 变 形 分 析、监 测、评 估 技 术 体系。 1) 获得了高速铁路工后沉降变形特征，发现其具 有总沉降量小，将测量精度要求高的特点。这为检测 与监测 设 备 的 选 型 和 研 发 提 供 了 理 论 依 据 和 技 术 支撑。 2) 研发了基于全站测量模式的智能移站沉降变 形测量系统。该系统能够实现高速铁路线下基础设施 沉降变形智能监测，更加适应一维方向超长距离分布、 周期长、精度要求高的高速铁路沉降变形监测，从根本 上实现了工后沉降监测的自动化、智能化、高效化和低 成本化。 3) 提出了高速铁路路基单点沉降和线路纵向多 点差异沉降的综合评估模式，完善了工后沉降变形监 测技术体系，为高速铁路路基确定合理的运行维护模 式提供了理论指导。 3. 2 高陡边坡稳定状态监测技术 在高陡边坡多因素稳定性影响分析的基础上，构 建了高陡边坡的综合监测体系，研发了高陡边坡的监 测技术及 评 估 体 系，并 进 行 了 工 程 验 证。主 要 成 果 如下: 1) 构建了边坡监测体系。基于三维激光扫描技 术对全线边坡进行初步普查，并结合工程地质和水文 地质条件，将铁路沿线边坡分为重点边坡和一般边坡， 系统分析了边坡可能存在的安全隐患和监测重点。对 一般边坡采用车地应答模式的定期监测方式; 对于重 点边坡，可采用基于光纤光栅和阵列式位移深部土体 监测的实时监测方式。 2) 研发了边坡车载激光扫描系统及数据的三维 可视化技术，为铁路沿线边坡的普查提供了重要的技 术手段。 3) 实现了边坡变形信息的交互式信息采集技术， 为一般铁路边坡监测提供了技术支撑。 4) 形成了基于光纤传感和阵列式位移传感技术 的铁路边坡滑坡监测技术，为重点边坡的实时监测提 供了技术支撑。 5) 研究了将数据库管理系统技术与智能分析相 结合的铁路边坡评估报警系统，可提升铁路工务设备 信息化管理水平和养护维修科学决策水平。 4 牵引变电关键设备和接触网在线监测技术 4. 1 铁路供电系统运行安全及在线监测系统 研究了牵引供电的接触网、变压器设备的热过负 荷等效数学模型，报警机制的参数分析计算和整定方 法; 研究了铁路变电所的智能预警及在线监测技术，实 现了变电站“数据集成、业务协同、管理集中、资源共 享”的管理要求，实现了信息的集中采集、集中传输、 集中分析、集中应用，实现了与其它系统的交互应用。 1) 热过负荷模型研究。分析了变压器、接触网的 热过负荷特性，分析了热过负荷的影响参数、报警机制 及整定方法，形成了热过负荷保护模型并研制了相应 保护装置，能够有效反映变压器绕组、接触网馈线的温 度变化情况，防止其因长期过热而导致稳定性下降。 2) 变电站智能预警及在线监测技术研究。分析 了变电站运行、维护及管理现状; 研究了传统电气开关 设备的智能化组件，集在线监视、智能控制、数字化接 口和断路器的电子操作等一系列的高智能化功能于一 体; 研究了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令 的数字化采集、传输、处理和数据共享的技术，实现了 采用 IEC61850 标准定义的，分为过程层、间隔层和站 控层的系统样机架构。能够根据智能一次设备状态监 测和变电所环境在线监测的海量数据，采用数据挖掘 的方式提取有效信息，针对潜在的可能影响到供电安 全的异常事件给出报警信息。 4. 2 接触网安全状态实时检测技术研究 针对接触网结构复杂、无备用、运行环境恶劣和故 障率高的特点，合理选择表征接触网运行状态的特征 量，重点对接触网温度、张力的监测方法进行了研究。 实现了基于位移、加速度、铂电阻测温与图像压缩等技 术的接触网综合安全状态参数( 张力、抬升量、温度) 的实时监测与辨识。 1) 研究了基于坠砣高度、接触线张力、棘轮位置 与滑轮偏转角等监测量的接触线断线及隐患检测技 术。通过对这些特征量的研究与监测，掌握了接触网 的安全运行特征，实现接触网断线状态实时检测。 2) 研究了基于红外及铂电阻传感测温等技术的 接触网温度检测方法和基于高精度、强抗干扰的接触 网应变检测技术。通过温度和应变的监测，使得接触 4