什么是高铁运营监测

高铁运营监测的概念


高铁运营监测从测绘学科和测量专业的角度来讲，属于铁路工程测量工作。铁路工程测量是为满足铁路工程的勘测设计、施工和运营维护等任务而进行的测量工作，是专门以铁路行业为服务对象的专业测绘工作，是工程测量学按行业种类划分的一个重要分支。如图1所示，按铁路工程建设和运营阶段的不同，铁路工程测量可分为勘察设计阶段的测量工作（称为“铁路勘测”）、施工建设阶段的测量工作（称为“铁路施工测量”）、运营维护阶段的测量工作（称为“铁路运营监测”）。

高速铁路运营监测是为满足高速铁路运营维护任务而进行的测量工作。服务对象是高速铁路，服务阶段是运营维护阶段，工作专业性质是工程测量。其目的是为监测运营期间高速铁路基础设施的服役状态，以满足高速铁路养护维修的需要，包括有测量、监测和几何状态类检测工作。

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图1  铁路工程测量阶段划分

根据铁路工程建（构）筑物的重要性、施工工艺要求、周边地质环境情况及工程施工和运营的需要，在工程设计时对施工和运营期变形监测的内容和范围做出统筹安排，在运营过程中根据高速铁路运营情况统一纳入工务维修工作中。运营监测包括线路及建筑物维修、改扩建工程测量以及路基、桥梁、隧道的变形观测及轨道几何状态测量、外部环境和地质灾害监测等，主要以构筑物变形监测为主，对受运营或周边建设影响的路基、桥梁、隧道和轨道等构筑物的水平位移、沉降、倾斜等变形量进行定期或持续的测量工作。铁路变形测量或铁路变形观测是对路基、桥梁、隧道和轨道等构筑物的水平位移、沉降、倾斜等变形量进行定期或持续的测量工作，以桥梁、路基、隧道及涵洞等建（构）筑物的垂直位移观测为主，即沉降变形测量，水平位移监测根据桥梁、路基等工点具体要求确定。

高铁运营监测与综合检测监测

目前我国高速铁路综合检测形成了以高速综合检测列车、综合巡检车为代表的先进检测装备，构建起供电安全检测监测系统（６Ｃ）、工务基础设施状态检测监测系统（８M）和电务安全监控系统（８D）等的综合检测监测技术体系，包括基于列车网络控制系统的高速列车状态检测、基于地面设备的高速列车状态检测、基础设施地面检测监测以及基础设施搭载运营车检测技术。其中利用综合检测列车进行“动态检测”（动检），应用当今先进检测技术，实现多项目、高速度、高精度的综合检测，每10～15 d对高铁线路固定设施检测一遍，成为保证运行安全不可缺少的重要装备。新一代综合检测列车集成了轨道、弓网、动力学、通信、信号和综合系统6大系统（见图2），能够满足350 km/h等级高速综合检测。逐渐探索形成了具有自身特点的检测监测技术体系，为及时掌握基础设施状态和演化规律、科学指导养护维修提供了重要支持。

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图2  高速铁路综合检测系统组成

高速铁路基础设施检测监测体系框架包括感知层、传输层、数据资源层、大数据平台层、应用层，其中规范标准和三级管理构架贯穿其中(见图3)。

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图3  高速铁路基础设施检测监测体系框架

其中感知层即为检测监测手段，按类型可分为移动检测、地面固定监测、空天遥测和人工检查四大类，按检测监测方式可分为高速综合检测、综合巡检、专业检测、搭载式监测、固定点监测、自感知、卫星遥感、机载检测、专项检测和常规检查等10种方式，见图4。而基础设施地面检测监测技术为“静态检测”（静检），其中最重要的监测工作即为运营监测，本文所指的运营监测就是高速铁路综合检测监测技术重要的组成部分。

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图4  感知层（监测）示意图

高铁运营监测与变形监测

变形监测是使用专门的仪器和利用一定的方法对被监测对象在外力作用下的形状或位置变化进行监测，确定监测体随时间的变化特征，并进行变形分析、预警的过程。变形监测是高速铁路运营监测中重要的手段和工作内容。

高铁运营监测与结构健康监测

结构健康监测就是利用各类监测、检测和检查手段，获取反映环境作用、结构响应和工程功能等事项的有效数据，通过这些数据对基础设施的服役状况和性能变化进行分析和预测，从而对已发生和将要发生的异常进行预（报）警，并为后续的健康评估提供基本依据。一般来说，结构健康监测系统包括数据采集、数据传输与存储、结构状态参数与损伤识别以及结构性能评估子系统等。结构健康监测是针对工程结构的损伤识别及其特征化的策略和过程。结构损伤指的是结构材料参数及其几何特征的改变。结构健康监测过程涉及使用周期性采样的传感器阵列获取结构响应，损伤敏感指标的提取，损伤敏感指标的统计分析以确定当前结构健康状况等过程。综上可知，结构健康监测也属于高速铁路运营监测的内容，而变形监测是结构健康监测中重要的手段和组成部分。
高铁运营监测分类
1、按测量内容分:控制网复测与维护、线路改建与复测、基础变形监测、结构健康监测、轨道几何状态测量等。变形监测包括构筑物基础变形监测和受影响的沿线地表、建筑物、管线等外部环境进行的变形监测，以及地质灾害监测、邻近营业线施工安全监测等，构筑物基础变形监测又可分为普查性监测和重点段监测。

2、按监测量分：以几何量监测为主的变形监测、以物理量监测为主的应力应变监测和以气象要素监测为主的环境监测。

3、按测量方式分：人工监测和自动化监测。

4、按是否需要上线测量作业分：线下监测和线上监测

5、按管理部门分：工务类监测、电务类监测、房建类监测等。


6、按构筑物或结构物分：线路轨道监测、路基监测、桥梁监测、隧道监测、站房监测等。

高铁运营监测的特点

1、系统性：运营监测是一个系统性的工作，涉及铁路运营基础设施整个系统，必须从整体性和系统性的角度考虑监测工作，从静、动态相结合，从线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、接触网等等专业和铁路管理部门相结合系统进行监测方案设计、开展监测和分析评估。

2.服务性：监测的目的是为铁路安全运行保障和科学指导线路养护维修提供重要依据，主要为铁路运营维修服务，为铁路安全运营服务。

3、长期性、周期性和时效性：为掌握铁路运营期间基础设施服役健康状态，伴随运营过程需要长期进行检测监测。与变形监测的特点一样，需要周期性的观测和分析，同时需要及时、甚至实时提供监测结果并为管理部门进行评估、预警，及时、实时发现基础设施或外部影响铁路基础设施的安全隐患，以便铁路管理部门及时采取措施，为铁路安全运营保驾护航。

4、复杂性：包括监测技术本身的复杂性和监测生产组织的复杂性两个方面。技术复杂性体现在监测项目种类多、监测仪器设备种类多、监测技术手段需要综合应用等等。生产组织复杂性体现在天窗时间作业短，需要在夜间天窗时间进行测量工作，线上使用和安装的设备需要保证不影响铁路运营安全，线上线下各类监测工作内容繁杂，工序交叉，线上作业前需与铁路局工务、电务、公安局、车站等部门签订安全协议,确保作业安全，现场监测与铁路管理部门沟通、协调、配合工作量大。

5、技术先进性：技术先进性体现在监测技术手段空天地多样化，移动、固定监测，使用自动化、智能化监测仪器设备和传感器，以及使用线上远程控制采集、传输、处理和预警系统平台等。

6、精度要求高：轨道控制网及轨道平顺性检测精度、平面位移和沉降变形监测精度，以及利用自动化传感器进行监测时，精度均在亚毫米级，相比一般的工程测量，监测精度要求高。




文章来源：铁路测绘（文章仅用于本网站交流学习，转载请注明出处，如有侵权可联系删帖）