[实用新型]铁路沿线危岩落石监控报警系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及现场监测设备、信号处理系统和监控报警系统，更具体地，涉及用于铁路沿线危岩落石的现场监测设备、信号处理系统和监控报警系统。 

背景技术

危岩落石作为边坡尤其是高陡边坡的一种浅表部破坏方式，是严重的地质灾害之一。它突发性强，随机性大，速度快，发生猛烈，一直是边坡工程勘察中的重点。由于形成崩塌落石灾害的危岩体多分布于高陡边坡上，从源头完全治理将耗费巨大的人力物力，目前更多的是采取致灾前的落石防护措施。落石是我国山区一种多发地质灾害, 给公路、铁路建设及运营和山区人民生活带来巨大的危害。我山区道路两侧山体受多种因素影响，岩石坠落现象时有发生，轻则使铁路和车辆遭到轻微毁坏，重则使道路中断，给铁路运输带来重大损失; 更有甚者，落石的巨大冲击能量严重威胁到人民群众生命安全，其危害程度不亚于泥石流、滑坡等地质灾害。地质灾害严重威胁着铁路、公路等交通运输安全和旅客生命安全。特别是山区铁路，一旦发生断道，成千上万的旅客滞留外地，不能按时到达目的地，正常的生产、生活秩序也被打破，给社会安定带来极大压力，同时也给交通运营部门及旅客带来难以估计的间接经济损失，为此，积极采取措施，对各种地质灾害尽可能进行监测预警有着重大深远的意义和影响。 

铁路危岩落石监控报警系统技术，主要涉及到危岩落石地质灾害防灾安全监控与报警系统、危岩落石等异物侵入自动监测技术、防灾报警系统数据监测传输技术研究及危岩落石防灾安全监控系统技术实施细则与维护使用管理办法等，根据大量的真实数据对铁路危岩落石灾害进行监控技术研究。常规的防护技术通过安装主动防护网系统及被动防护网实现。主动防治技术适用于勘察确定的、大型的危岩体治理；被动防治技术适用于危岩带, 或线状工程受危岩落石灾害威胁下的防护。其优点是可以全面有效保护落石灾害威胁对象, 但限于被动防护系统的拦截能力, 通常用来拦截小型落石。被动防护系统的有效设置有赖于落石运动行为预测的可靠程度, 如运动路径、弹跳高度、运动速度、动能等参数的获取。目前，主动和被动防治技术都存在不足，一旦落石跳过或冲破被动防护网进入铁路界限内将对线路正常运营产生重大的危害。 

在铁路沿线危岩落石监控技术方面，国内外已开展了部分的研究与应用，普遍存在以下问题：一是部分监测设备费用昂贵，无法大量应用；二是因测试元件安装方法不当引起的破损与数据不准确现象经常发生，三是预报模型与报警触发条件的确定比较困难；四是耐久性问题比较突出，特别是测试元件受恶劣气候影响容易失效。 

光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。光纤传感技术也逐步被应用到铁路防灾安全监测领域，还待进一步完善。目前除主动监测系统和被动监测系统外，其它技术研究中普遍存在的问题归纳如下： 

（1）电测方法: 采用应变电阻, 其精度低,抗干扰能力差, 寿命短, 现场需要用电源, 信号难以远距离传输, 不适合长期监测；

（2）GPS 方法: 采用卫星定位系统, 其现场设备需维护, 现场需要电源, 特殊地域无法取得信号, 特别是无法测得地质内部的应力变化, 所以无法对塌方进行预报, 如进行多点监测, 则该系统造价昂贵；

（3）图像法: 采用室外摄像法, 比较直观。但雨、雾和雪天难以识别, 不能预报, 且现场需要电源, 设备容易被破坏；

（4）光纤光栅方法: 光纤光栅传感器具有体积小、精度高、寿命长、高可靠性, 与光纤兼容等优点, 极易埋入到待测物体内部, 实现对物体的高精度、无干扰的实时监测。可实现数字化传感, 尤其是在铁路无人区、无电区以及恶劣的环境下可长期稳定工作。

考虑到西南铁路主要在山区, 又是多雾多雨少人地区, 设备维护困难, 一般外置设备存在损坏和盗窃的隐患, 故工程采用国内最先进的光纤光栅传感技术。 

实用新型内容