摘要：结合近年来国家铁道部对高速铁路异物侵限防灾系统所提出的技术要求，分析了当前一些主流异物侵限监测系统，并作了一定比较说明，推测了异物侵限防灾方式的取向，分析了所谓主动防御的弊端并试图出摒弃此种防御模式的理由。 关键字：异物侵限防灾系统 防灾方式 双电缆监测系统 光缆监测系统
被动防御 主动防御 刚性挡板
正文：
随着我国客运专线建设的快速发展，列车运行速度不断提高，对列车运行安全的要求也不断提高。当列车运行速度超过200 km／h时，如果仍就依靠司机目视来发现线路中的异物，将不能及时采取制动措施，无法避免事故的发生，引发重大行车事故。由于异物侵限事件的发生具有突发性、无规律可循和不可预测等特点，法国、德国、意大利和日本等高速铁路发
达国家均采用先进技术监测异物侵限事件，在列车到达侵限地点前发出报警，控制列车停车，保证列车运行安全。因此，开展客运专线异物侵限安全监控系统的研究，配置先进适用的监测设备监控易发生异物侵限区域，及时发现异物侵限事件，提前采取应对措施，成为铁路行车安全的重要技术保障。
铁路“十一五” 计划明确指出：在主要繁忙干线建设集安全监测、信息传输、预测预警和抢险救援于一体的铁路行车安全综合监控系统；其他干线推广应用安全监测监控装备，初步形成铁路行车安全监控系统，逐步建成全路综合移动通信系统和功能完善的铁路行车安全保障体系。由此可见，异物侵限防灾系统作为防灾安全监控系统的子系统之一， 将会在铁路建设上迎来一股空前高涨的应用。
按照高速铁路防灾需求，异物侵限防灾系统主要设置在高速铁路可能发生异物侵限的路段，具体原则如下：
(1)上跨铁路公路桥，监测公路桥上掉下的汽车、自行车和货物等较大物体；
锁架
(2)隧道口，监测隧道上方掉下的石块和树木等较大物体；
(3)高速公路与铁路并行处，监测从公路上冲入的汽车；
(4)铁路正线线路穿越山区可能发生崩塌、落石等地段，监测正线两侧及上、下行线路间是否存在异物侵入铁路限界。
异物侵限监控系统是目前异物侵限防灾系统研究、发展的主要形式，一旦发生异物侵限，系统应能及时发出报警，并将侵限信息实时传送到行车调度中心，为下达行车控制、维修管理等指令提供依据，有效避免重大行车事故发生。
目前异物侵限监测技术主要有双电缆传感器、光缆传感器、红外线、微波和视频监控等。
铣床飞刀几种监测方式的适用范围见表1。几种监测方式的系统构成情况见表2。几种监测方式的监测性能见表3。几种监测方式的监测功能见表4
双电缆传感器监测方式是两根绝缘电线两端分别连接使用不同频率的模拟低频信号的发送器和接收器，发送器不断发送固定频率的模拟信号，接收器实时接收模拟信号。当两个接收器同时收到信号时，系统运行正常；当只有一个接收器收到信号时，不会发出侵限报警信息，而提示预警信息；当两个接收器都接收不到信号，则会立即发出异物侵限报警信息。法国地中海线采用该种方式进行异物侵限监测。
光缆监测方式是在沿线布设光缆， 由源点发出光信号，经各监测点后再返回源点，各监测点通过光信号的衰减判断是否发生侵限情况及危害程度。日本新干线采用该种方式进行异物侵限监测。
微波监测方式，在线路路肩一侧安装微波发射装置，另外一侧安装微波接收装置，控制逻辑单元通过对被落物遮挡微波的计算，得出落物的大小，按照预设报警级别，采取相应的报警措施。意大利罗马到那不勒斯的高速铁路采用该种方式进行异物侵限监测。
红外线监测方式的原理基本与微波方式相似，通过异物在坠落过程中对红外线的遮挡，发出报警信息，但是该方式无法判别异物的大小及形状。铍铜
视频监测方式是利用视频监控技术的动态分析功能，通过对监测点视频图像的实时动态分析，计算落物的大小及形状，经判断后，发出侵限报警信息。目前北京铁路局在一些易发生落石的隧道口采用该方式进行异物侵限监测。
通过对上述几种监测方式的对比分析，采用单一的监测方式监测效果不好。双电缆监测方式，可靠性高，投资小；光缆监测方式，其结构简单，应用范围广；视频监控方式，监测
直观，范围大。因此，建议采用双电缆监测方式和光缆监测方式为主，视频监控方式为辅的综合异物侵限监测技术方案。
双电缆监测方式：
这种异物侵限监控系统采用前端现场、监控单元、区域监控中心、主监控中心4自动折边机级体系结构（如图1所示），必要时区域监控中心和主监控中心可以合并设置。监控中心负责实时接收监控单元传送来的异物侵限信息，进行数据分析处理、存储、显示、打印；并根据信息内容采取及时有效地措施，如提供相应级别的报警预警信息，根据列车运行管制规则提供限速停运信息，向列车运行控制系统发出停车指令等。监控单元负责将收集到的异物侵限监测信息，进行初步的数据处理、存储，并通过传输网络上传至监控中心系统，同时接受监控中心的集中管理。异物侵限前端现场监测设备负责实时采集、处理各类现场信息，并将采集到的信息通过光、电缆传输线路传送到防灾监控单元。
公司现阶段的IMS6000正是这类方式的实际使用的实例，是一个相当出的推广示范。在此我就不班门弄斧多做复述了。
光缆监测方式：
近十年来，光纤光栅传感技术获得了长足的发展，在多个领域均获得了应用。光纤光栅传感器采用波长编码，可在一根光纤上串联多个传感器，容易组网，能实现实时准分布式网络化传感；具有价格低、体积小、精度高、寿命长、可靠性高、防水性好、抗电磁干扰、抗腐蚀、防雷击等优点；可测量温度、拉力、位移、应变、加速度等多种参量；可同时适用于静态与动态测试；易实现自动化。由此可见，光纤光栅技术非常适合依托于铁路沿线的全封闭防护栅栏与大面积被动柔性防护网对滚石破网侵限进行长期的自动监测。
根据铁路防护栅栏的受力特点，可选择使用光纤光栅振动传感器进行监测。光纤光栅振动传感器可通过“转接板” 固定于钢丝网的中间位置(这个位置振动幅度较大)。防护栅栏受到滚石撞击时，撞击位置可根据不同振动传感器感受冲击信号的时间先后来判定，受到损伤的程度由振动传感器感测的冲击幅度和冲击距离来综合判断，捕虾机电路图 “判据”需要通过大量试验确定。图2为防护栅栏上振动传感器布置。
所有光纤光栅传感器直接由光纤接入光纤光栅解调仪。光纤光栅解调仪每一通道分别接收
不同监测截面的监测信号数据，同时将光波长信号解调为电信号，通过ILI45或者USB接口接人中心交换机或直接接入采集计算机，构成光纤传感网络，实现网络的数据采集功能。光纤光栅解调仪采集频率可根据不同信号的要求进行最高20 Hz范围内的调整。
光缆监测系统技术特点：光纤光栅异物侵限监控系统可实现报警信号和传输故障信号的分离。监测量是波长信息，对侵限事件可准确探测，不会产生漏报；传感和传输的是光波长信号，也不受传输距离影响，故不会误报。采用滤波片和啁啾光栅协同解调，不仅降低了成本，而且符合铁路系统的技术要求。光纤传输距离长，可以将一个车站或信号中继站管辖范围内的异物侵限监测点信息接人同一个防灾监控单元。由于监控单元较传统的双电网监控单元管辖的监测点多，系统集成度高，可大幅减少监控单元数量。系统监测和传输为全光纤，非电监测，可防雷击、抗电磁干扰。
通过对铁路安全监测现有系统的分析，设计的光纤光栅传感监测技术在该系统中的应用方案。由于铁路沿线不仅自然环境恶劣而且有高电磁干扰，因此对安全监测的要求较高。光纤传感技术具有非电监测、抗电磁干扰及防雷击等优点，检测的光信号能直接通过光纤传输，可满足铁路远程监测的要求。可以预见，光纤光栅传感监测技术将在铁路安全监测系统中得到更加广泛的应用。
以上讨论的方法可以被称为主动监测被动防御的防御方式。作为相对的另一个主动防御异物侵限的防御方式——刚性挡板的方式的设想，以下对此方法的相关情况做以下分析。
经过广泛查阅之后，发现当前国内外都鲜有此方面研究的的文章，于是试估计其在使用上必然有其致命的缺陷，因此才会被设计者所摒除。因此我将从几个方面试图去推测为何鲜有此种方式的研究的原因。
首先，主动防御的设想是建立于被动防御不能有效的避免侵限发生的这一思想而提出的。作为被动防御的异物侵限监控系统，以本公司所采用的公跨桥刚性挡板为例，其本身已能承受25滚珠丝杠副安装千克的重物冲击试验，以此数值为下限在此基础上要求主动防御的挡板（如钢挡板）其应该承受远超过这一重量的冲击。假设一载货5t的汽车侧翻，要彻底承受5t货物的侧翻冲击，显而易见，常识可知在桥梁两侧建钢档板完全阻止落物几乎是不可能或者说是相当耗材的行为。更不用谈在隧道洞口、公路与铁路并行处、线路穿越山区可能发生崩塌、落石等地段。有可能落物或冲入物远大于5t，先期建设的人工结构很难即能抵御自然侵入物的冲击又做够节省材料而且体积不能过于庞大以致原有结构无法承装。异物侵限可以控制下限值却很难设定一个上限值。这是一个自然常识情况。此一体现出主动防御的难度。
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