“铁路给排水自动控制及管理系统”设计在京沪高铁建设中的应用.pdf

“ 铁路给排水 自动控 制及管理系统 ” 设计在京沪高铁建设 中的应 用： 陈畅 81 文章编号 ： 1 6 7 2—7 4 7 9 ( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 8 1 — 0 3 “ 铁路给排水 自动控制及管理 系统" 设计在京沪高铁建设中的应用 陈 畅 ( 中铁第四勘察设计院集团有限公司， 湖北武汉4 3 0 0 6 3 ) Br i e f Ta l k o f t h e Ap p l i c a t i o n o f Au t o ma t i c Co n t r o l a n d M a n a g e me n t S y s t e m o f Ra i l wa y W a t e r S u p p l y a n d Dr a i n a g e i n t h e C o n s t r u c t i o n o f B e i j i n g — S h a n g h a i E x p r e s s Ra i l wa y CHEN C ha n g 摘要介绍“ 铁路给排水 自动控制及管理 系统” 的主要结构及功能设计 ， 阐述 了如何把铁路各站 点的给排水设备 自 动控制系统与铁路局维管单位的调度管理系统通过网络有效结合起来， 并在京沪高 铁建设 中加 以综合应用的总体设计思路。 关键词 京沪高铁给排水 自动控制 管理 系统采集终端标准化 中图分类号：U 2 9 1 ． 1 8 文献标识码 ： B 1 “ 铁路给排水 自动控制及管理系统” 的设计 概 述 “ 铁路给排水 自动控制及管理系统 ” 通过将原有 收稿 日期 ： 2 0 1 3一l 1 —2 7 作者简 介： 陈畅( 1 9 6 O 一 ) ， 男 ， 毕业 于武汉 工业 大学 ( 现武 汉理工 大 学) 给排水专业 ， 工程师 。 图 1 1主压应力 ( 二 ) ( 单位 ： MP a J 由图 1 1可知， 最大压应力为 1 7 ． 7 7 MP a ， 满足规 范要求。 5 结束语 跨高速铁路的 2 x 7 2 I T I T构 ， 采用悬臂浇筑转体施 工方法 ， 是适应桥址处地形 ， 对铁路运营影响最小的合 理方案 ， 曲线半径 为 6 0 0 m， 在铁路 转体 T构 中极 为 罕见。 铁路各站点的给排水设备集控系统进行必要的升级改 造 ， 再与铁路局维管单位的调度管理系统利用现代化 的网络手段有效结合而形成。这种新型的控管一体化 的“ 铁路给排水 自动控制及管理系统” 既要考虑各站 点给排水设备运行 的控制需求 ， 还要结合各维管站段 的管理结构设计 ； 既要关注各站点的给排水设备 自动 控制特点， 还要联网统筹全线管理系统 的技术标准 ； 同 通过空间有限元单梁模型的计算， 计算出整体结 构的横向偏心位置， 将转动中心置于整体结构横向竖 向合力作用点位置上， 再进行称重平衡试验等措施进 行纠正 ， 极大地减少了为应对不平衡弯矩而增加的工 作量， 为梁体转体施工的稳定安全提供了保证。 参考文献 [ 1 ] T B 1 0 ~2 ． 5 —2 o o 5 铁路桥涵地基和基础设计规范[ S ] [ 2 ] T B 1 0 6 2 1 --2 0 0 9 高速铁路设计规范( 试行) [ S ] [ 3 ] 铁建设 函[ 2 0 0 5 ] 2 8 5号 新建时速 2 0 0公里客货共线 铁路设计暂 行规定 [ S ] [ 4 ] T B 1 0 0 0 2 ． 3 —2 0 o 5 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设 计规 范[ S ] [ 5 ] 郑健． 中国高速铁路桥梁[ M] ． 北京： 高等教育出版社， 2 0 0 8 [ 6 ] T B 1 0 0 0 2 ． 1 —2 0 o 5 铁路桥涵设计基本规范[ S ] 8 2 铁道勘察 2 0 1 4年第 1 期 时满足水质 、 水量 、 水压 的给排水运行工艺要求 ， 满足 给排水系统无人值守 、 自动运行的控制要求 ， 满足铁路 局及维管站段的纵向运行管理系统要求 ， 满足给排水 运用 、 检修 、 计量 、 节能 的横 向运行管理系统要求 。 2 京沪高铁采用“ 铁路给排水 自动控制及 管 理 系统” 的必要性 京沪高铁正线全长约1 3 1 8 k m， 设计时速 3 5 0 k m， 全线连接了北京与上海这两座全国最大的政治文化中 心和经济金融 中心 ， 同时也把“ 环渤海经济圈”和“ 长 三角经济圈” 这两个全 国经济最活跃 的地 区紧密联系 在一起 ， 其项 目建设 的重要意义为世人瞩 目⋯。根据 当时铁道部提出的跨越式发展总体思路 ， 京沪高铁设 计中站前及站后各专业均努力采用与国际接轨的一流 技术标准 。京沪高铁全线各站点分布在北京、 济南 、 上 海三个铁路局 ， 以及北京供 电段 、 天津供电段 、 济南供 电段 、 徐州供电段 、 合肥给水公司 、 南京给水公司和上 海给水公 司等七个维管站段 的管理范 围内， 点多 、 线 长 、 维护管理区域大 、 运行维护定员少 。因此 ， 给排水 专业顺应潮 流提出 了“ 树 立高铁 给排 水设计 全路 典 范 、 展现高铁给排水设计 国际水平 ” 的新要求 ， 首次尝 试性采用 了更能体现 当代科技水平发展 的“ 铁路给排 水 自动控制及管理系统” 。 3 “ 铁路给排水 自动控制及管理系统’ ’ 设计在 京沪高铁建设中的应用 网 3 ． 1 主要设计原 则 京沪高铁 “ 给排 水 自动控制及管理系统”以把高 铁各站点 的给排水设备 自动控制系统与铁路局维管单 位的调度管理系统通过网络有效结合起来做为总体设 计原则 ， 其主要思路是 以标准化 、 具备上网功能的泵阀 远控箱 、 液位／ 压力采集终端 、 远传流量计以及累计 电 量采集器等 四类标准化功能终端作为各站点现场给排 水设备 自动控制系统的智能化节点 ， 并采用 标准的电 话或 I n t e r n e t 网络作为 自控 系统所有数据和控制命令 的传输通道 ， 构成一个各站点给排水设备既能分散独 立 自控运行 、 又能远程集成所有设备的高效 管理 系统 网络 J 。按照铁路 给排水设计规范要求 以及铁路局 相关管理规程规定 ， 对用水量 和用 电量等重要计量参 数 自动进行采集 、 统计及上传 ， 对各站点水泵机组及其 他给排水设备运行进行实时监控 ， 以达到节水 、 节 电 ， 降低运行能耗 ， 提高运行效率 的目的。 3 ． 2主要结构及功 能设计 京沪高铁 “ 给排水 自动控制及管理 系统” 在空间 设计上采用三级结构 ， 如图 1所示 ， 即高铁各站点现场 自控设备 、 各站 点集 中监 控 中心 以及路局 维管单 位 ( 供 电段或给水公司 ) 调度 中心 。其 中维 管单位调度 中心与各站点集控 中心通过路局生产办公 网络通道连 接 ， 利用沿线通讯光缆交换运行监控及管理数据 ； 各站 点集控中心与现场 自控设备通过工业 以太网交换运行 监控及管理数据。 图1 京沪高铁给排水自控及管理信息系统 在这个系统组成 中， 各站点集 中监控 中心承担了 最为重要的角色 ， 其主要作用是通过四类标准化功能 终端实现对各站点现场的给排水 自控设备的实时监控 及数据采集， 即对各站点现场自控系统所涉及的液位、 “ 铁路给排水 自动控制及管理系统” 设计 在京沪高铁建设 中的应用 ： 陈畅 83 压力 、 流量 、 电量 、 水泵 阀门开停关 闭运行状态等模拟 和数字量， 进行采集、 传输和监控。四类标准化功能终 端都具备上网功能 ， 包括泵 阀控制 功能终端 ( 泵 阀远 控箱 ) 、 模拟量采集 功能终端 ( 液位／ 压力采集 ) 、 水计 量功能终端( 远传流量计 ) 和电计量功能终端 ( 累计 电 量采集) 。 这四类功能终端的硬件均为标准化配置且具备上 网功能 ， 各站点间同类功能终端硬件可以相互替换 ， 参 数可 以灵活设置 ， 构成 了各站点集中监控 中心 ， 最大限 度地完善 了系统功能的全面性 ， 提高 了系统可靠性 ； 终 端硬件的标准化配置也最大限度地有利于各站点集中 监控中心运行的统一运行及维护 。 京沪高铁 “ 给排水 自动控制及管理系统 ” 采用标 准化 的电话线插座或 网络端 口， 可将上述 四类标 准化 功能终端挂到网上 ， 将 全线各站点现场给排水 自控设 备连接成统一的网络管理系统 。通过该 系统 ， 可以对 各站点现场给排水 自控设备和阀门进行远程控制 ， 对 各站点的用水量 、 用电量实施远程抄读 ， 对具备标准化 网络接 口的消毒 、 加药 、 客车上水及卸污等设备等实施 远程访问； 经授权亦可以在任何具备电话端口或网络 接 口的地点实现给排水工艺 的 日常管理 ， 自动实 现用 水量 、 用电量等数据的 自动记录和保存 ， 实现路局维管 单位设备终端的各种台账管理和年月报表的 自动统计 等 ， 并为最终完全构成京沪高铁全线各站点给排水设 备 自动控制及管理系统打下坚实的基础 。 由以上标准化功能终端和标准化网络通道所组成 的系统 ， 构成 了模块化 、 标准化 、 可扩充 的给排水 自控 及管理 网络 ， 完善了系统的全面性 ， 提高了系统的可靠 性 ， 并最大限度地有利于路局维管单位调度 中心系统 终端设备的统一运行及维护 。 京沪高铁全线“ 给排水 自动控制及管理 系统” 设 计 以标准化的四类智能终端设备为控制节点 ， 以两种 标准化信道 即 i n t e r n e t 网络和电话 网络为 网络通讯手 段 ， 在专业维度 、 地理维度 、 管理维度之 间形成了立体 化 的铁路给排水 自动控制及管理体系结构。 3 ． 3主要 配置方式 京沪高铁“ 给排水 自动控制及管理 系统 ” 属 于开 拓性设计， 在高铁信息化设计中尚无先例， 信息化专业 依据惯例对本系统在用 房及通道配置 中未予考虑 ， 故 上述各站集 中监控 中心一般即设置于各站点给水所或 给水加压站的值班机房内， 在各站点值班机房内统一 配备上述 四类 标 准 化功 能 终端 及集 中监 控 中心计 算机 。 ( 1 ) 标 准化 的泵／ 阀远控箱 ： 根据设定 的液位／ 压 力逻辑计算及控制关系 ， 与设备厂家的 自控柜联动 ， 即 可达到水泵机组设备的开启／ 检N／ 调节／ 关停 ， 实现水 泵机组的 自动控制及远程监控 。 ( 2 ) 液位／ 压力采集终端 ： 在清水池分别配备具有 标准 4～ 2 0 mA标准输出的液位传感器 ； 在水泵扬水管 上配备标准 4～2 0 m A标准输 出的压力传感器 ( 检测 的液位信号和压力信号将作为系统运行和逻辑控制的 重要参数 ) ， 通过信号 电缆接 至液位／ 压力采 集终端 ， 即可就地实时监控 ， 亦可通过 网络 ， 供维管单位调度中 心远程监控。 ( 3 ) 远传流量计／ 电子远传式水器 ： 在加压泵站扬 水管及管网用户入 口处配备标准的远传流量计和符合 I S 0 4 0 6 4标准的脉 冲输 出电子远传 式水表 ， 计量用水 量 ， 并将数据发送至水计量采集终端 ， 经终端处理后即 可就地实时监控 ； 亦可通过网络 ， 上传至维管单位调度 中心远程监控 。 ( 4 ) 累积电量采集终端 和智能 电表 ： 实 现用 电量 的规范计量 ， 并将数据发送至累积电量采集终端 ， 经终 端处理后即可就地实时监控； 亦可通过网络， 上传至维 管单位调度中心远程监控。 部分站点根据工艺需要配备 了消毒及余氯检测设 备 的监控 及数据采 集 ， 系统亦通 过 网络 预 留了通讯 通道。 在部分站点的污水排放 口， 根据工艺需要 ， 配备 了 标准的( 污水计量) 远传流量计和具有通过 4 8 5通讯 或者标准 4～ 2 0 mA信号输 出污水流量的超声波流量 计 ， 流量计根据设定的污水管管径或明渠围堰尺寸 ， 计 算污水流量 ， 并将累积 污水总量和实时污水流量数据 发送至水计量采集终端 。 各站点给水所或给水加压站的值班机房内统一设 置 中心监控计算机 ， 配备现场管理信息系统软件 ， 通过 标准化的电话线插座或网络端 口将各终端的数据集 中 处理显示 。现场值班 、 巡检人员以及维管单位调度 中 心可通过该监控计算机 了解系统 的基本状态 ， 接收监 控信息以及发布调度命令。 参考文献 [ 1 ] 张 晓宏 、 吴 国华． 基于标准化 、 网络化及智 能化 的京沪 高速给排水 自 动控制设计[ C ] ／ ／ 2 0 1 1 年铁道部给排水科技情报网年会资料． 西安： 铁道部给排水科技情报网， 2 0 1 1 [ 2 ] 张文斌． 青藏铁路给排水集中监控系统简介[ C ] ∥青藏铁路运营 管理及相 关技术研讨会论 文集． 青海格 尔木 ： 铁道部 给排水科技 情报 网， 2 0 0 5 『 3 ] 张乐 义． 铁 路给水系统 自动化应用 [ J ] ． 科技 资讯 ， 2 0 1 2 ( 3 )