- 铁路基础设施与环境监测系统专用WSN资源管理优化
- 马小平 贾利民
- 9049字
- 2025-02-22 04:03:29
1.1 铁路基础设施及运行环境现状
近年来,我国铁路发展迅猛,铁路网遍及全国甚至延伸至欧亚大陆。铁路系统运行的环境复杂多样,基础设施安全运行存在诸多威胁,铁路系统安全形势不容乐观。建立铁路基础设施及运行环境监测系统对保障铁路安全运营、保护人民生命财产安全、助力国家交通强国建设等方面具有重要意义。
1.1.1 铁路系统发展现状
我国地域辽阔、人口众多、资源分布不均,有庞大的能源、矿产等重要物资运输以及国民出行需求。铁路作为陆地上运输综合效能最高的交通方式之一,具有运力大、成本低、适应性强、安全性好等优势,在现代运输方式中占有重要地位,是我国国民经济的大动脉、关键基础设施和重大民生工程。加强现代化铁路建设,对扩大铁路运输有效供给,构建现代综合交通运输体系,建设交通强国,实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦,具有十分重要的意义[5]。
我国的铁路建设经历了一百多年的发展,历经了从无到有、从寥寥无几到四通八达、纵横交错的发展历程。2004年,国务院批准的《中长期铁路网规划》[2]正式发布,为满足并带动国民经济和社会发展需要,对新建铁路里程、复线率和电气化率以及全国干线铁路网提出目标。规划实施后,我国铁路基础网络初步形成,区域间建成多个快速通道,城际铁路起步发展,高速铁路逐渐成网;铁路服务水平明显提升,路网覆盖面积增长迅速,旅客出行和货物运输可快速通达,基础设施和机车设备不断改造提升。截至2015年底,全国铁路运营里程达12.1万km,客货换算周转量突破1万亿t·km,其中高速铁路1.9万km。2016年修订的《中长期铁路网规划》在“四纵四横”高速铁路基础上,对已有通道进行完善并开发新的通道,提出“八纵八横”为主干的高速铁路,补充以城际铁路的高速铁路网;扩大西部地区普速铁路网,完善东部地区部分线路,缩减东西部贫富差距,为脱贫攻坚和国土改造奠定基础;建设“0距离”综合交通枢纽,以客运站为中心,综合利用多种交通方式,便捷通达地周转旅客和货物。从最新修订的《中长期铁路网规划》中得知,到2030年时,我国的铁路要基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。铁路的跨越式发展极大地促进了区域间交流与经济发展,截至2021年底,全国铁路运营里程达15万km,其中高铁4万km,居世界第一位,覆盖95%的100万人口及以上的城市[6]。
目前,我国铁路系统具有运营里程长、运行速度快、运营网络规模大、运营密度高、运输能力强等特点。
1.运营里程长
我国铁路建设里程增长迅速,图1-1为我国2010—2021年铁路运营里程和高速铁路运营里程的柱状图。铁路里程从2010年的9.1万km增长到2021年的15万km,增幅超过了50%,成为世界上铁路运营里程第二长的国家,高速铁路运营里程由2010年0.8万km快速增长到2021年的4万km,高速铁路实现了跨越式发展,跃居世界第一。

图1-1 2010—2021年铁路和高速铁路运营里程趋势图
随着长途直达旅客需求量的不断增长,我国铁路网络超长线路也不断出现。京九铁路全长2315km,途径京、津、冀、鲁、豫、皖、鄂、赣、粤、港共计10个省区,是我国国内投资最多、一次性建成的最长双线铁路;兰新铁路,全长2423km,大部分线路建于甘肃、新疆的荒漠戈壁,东与陇海铁路相连,西北和北疆铁路相接,构成了“欧亚大陆桥”在我国境内的通道;京广铁路,全长2263km,途径京、冀、豫、鄂、湘、粤等六个省份,贯穿我国华北、华中和华南区域;青藏铁路全长1956km,是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,加强了西藏地区与内陆地区的联系。
2.运行速度快
我国普速铁路从1997~2007年经历了六次大提速[5],旅客列车的时速不断提高,1993年的旅客列车的时速仅为48.1km,六次大提速以后,大部分旅客列车最高时速达到120km,在京哈、京沪等既有干线实施时速200km的提速,部分有条件区段列车运行时速可达250km。目前我国高速铁路以超过300km的时速遥遥领先于世界,其中CRH400复兴号在京沪高铁专线上最高速度达350km/h,其起停平均速度超过了其他任何国家的最佳运行数据,平均领先40km/h。
3.运营网络规模大
2016年修订的《中长期铁路网规划》指出:在2025年之前,“八纵八横”的高速铁路网将加密成型,西部地区普速铁路大力建设以缩小东西部差异。最新的数据表明,复线率达59.5%,电化率达72.8%,西部地区铁路营业里程达5.9万km,全国铁路路网密度为152.3km/(万平方km)。我国铁路网络遍布于中国的广阔疆域内,西部和东北地区线路较为稀疏,而东部和南方地区铁路网稠密[7]。
4.运营密度高
我国既有铁路干线,由于运输能力普遍都比较紧张,客货运输互争运能现象较为突出,加大旅客列车密度受到限制。客运专线,尤其是高速铁路,在满足运量需求的前提下,一般都采取“小编组,高密度”的组织方式。列车密度主要决定于最小追踪列车间隔时间,我国客运专线(高速铁路)最小追踪列车间隔时间技术设备可以达到3min。我国普速铁路的电气化铁路天窗时间不到2h,高速铁路天窗时间仅为5~6h,并且均在夜晚进行检修维护。铁路基础设施其余时间都将支撑列车的高密度开行及高速运行[8]。
5.运输能力强
我国铁路高速、高密度以及每日长时间的运营带来了运输能力的飞速提高,适应了人民出行和货物输送量的日益增长需求。受新冠疫情影响,2020年的铁路运输数据不具备参考价值,以2019年为例,全国铁路旅客发送量达到36.6亿人次,同比2018年增幅为8.4%;全国货物总发送量为43.89亿吨,同比2018年增幅为7.2%。按此趋势,新冠疫情逐渐平缓以后,我国旅客和货物发送量会迎来进一步的增长[7]。
然而我国铁路发展仍面临不少困难和问题,主要表现在[7-9]:
1)路网结构尚不完善、区域发展仍不平衡,是我国目前铁路整体结构布局中较为明显的一个问题,就我国现阶段铁路路网布局来看,仍然呈现东密西疏的结构特性,西部地区仍然有大面积地区存在未通铁路的情况;另有部分地区铁路未形成规格性的网络结构,导致部分城镇之间仍然存在运输通行不便情况,需要于其他地区进行迁回绕道运输,整体的铁路运输能力仍然存在分布不均匀情况。
2)重点区域之间、主要城市群之间的快速通道存在通而不畅,部分通道还未形成系统能力,有效供给和运行效率有待进一步提升。
3)网络层次不够清晰,城际客运系统发展缓慢,现代物流、综合枢纽、多式联运等配套设施和铁路集疏运体系以及各种交通运输方式衔接有待加强;综合交通枢纽发展不足,铁路与城市交通衔接水平有待提升。
4)现代物流及多式联运发展中铁路骨干作用发挥不够充分,“最后1km”集疏运体系仍存在短板。
5)西部路网部署稀疏,尤其是青海、西藏、新疆地区路网建设不完善,与国家西部开发战略、当地社会经济发展需求、国家安全需求以及西部地区在国家未来发展中的地位相适应方面相比仍然存在巨大缺口。
6)西部地区通信网、能源网等基础设施网络覆盖薄弱,导致西部地区面向铁路安全保障的智能化监测设施无法按实际需求进行配置和建设。
1.1.2 铁路基础设施及运行环境发展现状与安全形势
铁路基础设施及运行环境对铁路系统运行安全影响重大,同时也面临着巨大的安全风险与隐患,是铁路安全运行监测的重点。
1.1.2.1 铁路基础设施发展现状及其安全形势
1.铁路基础设施发展现状
目前,以电气化铁路为例,铁路基础设施主要是指为铁路提供动力来源的牵引供电系统、为列车提供行车指挥和控制的通信信号系统、为列车提供运行和检修场所的土建基础设施,以及提升系统智能化运行水平的信息化基础设施。牵引供电系统、通信信号系统和信息化基础设施均有较为完善的监测设备和装置,为系统的安全可靠运行保驾护航。
以线路、桥梁、隧道、路基等为主的土建基础设施,既要为铁路高速行车提供高平顺性和高安全性的运行条件,又要保证各部分组成满足一定的稳定性、耐久性。该部分基础设施的覆盖范围最广、对行车安全影响最大,但是监测和检测的强度远远不够,因此,本书专注于该部分基础设施的监测,后续章节提及的基础设施均为铁路土建基础设施,包括轨道、路基、桥梁、隧道等。
近年来,我国铁路基础设施建设不断完善,目前,我国铁路桥梁总数近10万座,投入运营的铁路隧道16084座,总长18041km[14]。目前,我国铁路基础设施建设和发展具有以下特征[11]:
(1)发展迅速
随着我国铁路运输快速发展,基础设施建设水平也在快速提高。新中国成立前夕,能维持通车的线路只有1.1万多km,能用的机车不过1700多台,车辆也只有3万多辆[5]。1949—1978年,铁路运营里程从1949年的2.18万km持续增长至1978年的5.17万km,年均增长率约为3.02%。1978—2007年,铁路运营里程年均增长率为1.43%;而在2008—2018年,年均增长率上升至4.88%;截至2021年底,全国铁路里程已突破15万km,铁路机车拥有量高达2.2万台。我国铁路基础设施发展十分迅速,支撑我国铁路创造一个又一个奇迹。
(2)技术先进
我国幅员辽阔,铁路系统运行的环境复杂多样,特别是高速铁路,不仅对轨面平顺性和舒适性要求高,对线路各部分稳定性和耐久性要求也很高,如何在各种不同的复杂环境下,建造满足铁路高要求的轨道线路,我国展开了一系列探索,如:铁路线路设计方面,发明了“人机交互铁路线路平、纵面整体优化设计系统”“微机数模及地形图成图系统”“新建单、双线铁路线路机助设计系统”“铁路线路三维可视化设计系统”等新技术,改善了铁路勘测设计流程,提高了勘测设计质量;构建了一种具有我国完全自主知识产权的高速铁路无砟轨道—CRTS Ⅲ型板式无砟轨道,可适用于时速300km以上的城际铁路及严寒地区高铁,发展和完善了我国高速铁路无砟轨道技术体系;在桥梁设计施工方面,创新并改进了铁路独创桥梁“加垫”技术、无缝线路桥梁设计建造技术、“车—桥—线”动力响应仿真技术、无砟轨道桥梁设计建造技术、长跨度桥梁建造技术等,在我国铁路桥梁建设中发挥了重要的作用[12]。
(3)基础设施性能不断提高
改革开放前,铁路线路和技术装备质量差,路基病害严重,约有1/3的车站没有信号机,自动闭塞线路长度不到2%,双线也只有6%,各路车辆不能互相通用和过轨,造成运输事故多、运输效率极低的情况[5]。而如今,以钢轨为例,在标准的引领及铁路快速发展的需求下,国内钢轨生产厂家先后投巨资完成了钢轨生产的现代化技术改造,改造后的钢轨的生产设备和工艺达到了国际先进水平,实现了钢轨生产的“精炼”“精轧”“精整”“长尺化”和“在线检测”五大核心技术。先进的生产设备和先进的生产技术作保证,加上对高速铁路钢轨的质量实施有效的监督和控制,目前,我国高速铁路钢轨实物总体质量已达到世界先进水平[12]。
(4)基础设施相关标准不断完善
随着我国铁路的迅速发展,经过多年来技术创新和实践经验的积累,铁路标准日益完善。“十二五”期间共发布实施374项铁道国家标准和铁道行业标准,为我国铁路的设计施工、装备制造和安全运营提供了有力的技术支撑。2017年3月2日,国家铁路局发布《铁路标准化“十三五”发展规划》,规划指出到2020年,形成完善的适应不同铁路运输方式的标准体系,不断完善铁路标准体系,为我国铁路的设计施工、装备制造和安全运营提供有力的技术支撑。国家铁路局完成了2700多项铁路标准的梳理、分类。铁路工程建设标准在复杂地基处理、长大桥梁工程和隧道、轨道工程、牵引供电、通信信号、大型客站等方面不断取得突破,指导建成了京津、京沪、京广、哈大等一批设计时速350km的高速铁路;伴随着大秦铁路、青藏铁路等工程的建设实践,重载和高原铁路标准探索取得新进展。铁路产品标准在动车组、列控系统、轨道结构、运营调度等关键标准方面取得突破,技术装备安全可靠性水平进一步提升[13]。2021年12月国家铁路局发布的《“十四五”铁路标准化发展规划》对铁路基础设施标准做了进一步的要求:到2025年,铁路标准体系谱系化、一体化水平显著提升,铁路标准体系进一步优化整合,更加系统完备、协调完善。
2.铁路基础设施安全形势
在我国既有铁路网中,铁路沿线设施存在着较多安全隐患,在我国铁路发展里程中,发生过多起由于沿线设施故障而引发的行车事故,造成了重大的人员伤亡与经济损失,产生了极恶劣的社会影响[13]。目前我国铁路基础设施仍存在一定安全问题,主要表现在[9]:
(1)部分区域路网设施设备亟待升级改造
首先,部分区域路网基础设施设备升级改造的投入不够,部分设备得不到及时更新换代,处于维持运行的状态;其次,存在设备发展不平衡的问题,部分正线是灰枕、Ⅱ型枕,而站线还是木枕,特别是站专线还存在着非标钢轨、道岔;再次,由于人的主观原因,日常中维修标准不高,对设备的病害整治力度不够,不安全隐患直接威胁着运输安全,比如:工务系统的线路翻浆冒泥、伤损钢轨、辙叉、接头病害、冻害、扣件松动等问题。
(2)安全监测设施完备性和水平亟待提高
安全监测是提高铁路设备维修水平的重要手段,通过对铁路设备的运行状态进行监测,能够及时发现设备的异常状态,从而及时维修降低事故发生率。但是现有高速铁路、普速铁路检测,监测和修理技术装备体系不完善,检测养护机械装备水平不够完备;高速铁路、城际铁路和重要干线路基沉降及轨道变形监测系统不够完善;安全监测技术和设备的不完善,直接影响到设备的维修效率,不利于铁路列车的安全运行。
(3)高速铁路路网基础设施病害日益严峻
高铁不仅是地区交通的纽带,更能够促进国家“一带一路”倡议,成为中国制造的国家名片。随着运营时间的增长,铁路客、货运量日益增多,铁路部门运输任务日趋繁重;加之我国铁路修建年代不同、地质条件复杂及当时设计施工等因素的影响,加上各种自然条件和自然灾害的影响,高速铁路基础设施面临着性能退化、超载服役、自然灾害等问题,在长期的运营中出现混凝土裂缝、钢筋腐蚀、结构层脱空、砂浆层离隙、冻害、沙害等病害。
而近年来,随着铁路无砟轨道技术发展,我国大力修建高速铁路、城际铁路等无砟铁路。一方面,提速线路里程的增加和行车密度的加大给高铁基础设施带来更大的负荷;另一方面,由于施工经验缺乏以及施工时间短等原因,有出现工后沉降超限病害的趋势:例如某高铁线压缩一半工期,开通时存在大量病害,运营部门又投入大量资金进行整治,其中某铁路局管辖该线仅68km,投入运营7年,已投入8000多万元整治线路病害。另一线更为严重,开通至今仍需每天封锁区间整治病害,不仅严重限制了运输能力,而且病害也不可能彻底整治,留下了隐患。
1.1.2.2 铁路运行环境发展现状及其安全形势
铁路系统运行环境的监测对象主要是对给铁路部门造成巨大损失的自然灾害及异物侵限等突发事件,其中自然灾害监测旨在对风、雨、雪、地震、地质、温度等异常情况进行识别和预警,实现监测信息的分布获取、集中管理和综合运用,全面掌握灾害动态,并根据灾害严重程度通知相关部门采取紧急处置措施,避免或减少灾害对铁路系统运行造成的不良影响。
1.我国自然环境现状
我国铁路网遍及全国甚至延伸至整个欧亚大陆,铁路系统运行环境复杂多样,包括路基湿软的黄土高原、严寒的青藏铁路、多雨的江南地带等。我国复杂的地理条件连同多样的气候类型共同形成了复杂多样的铁路运营环境[10]。目前,我国自然环境具备以下主要特征:
(1)气候条件复杂多样
我国幅员辽阔,跨纬度较广,距海远近差距较大,加之地势高低不同,地形类型及山脉走向多样,因而气温降水的组合多种多样,形成了多种多样的气候。从气候类型上看,东部属季风气候,西北部属温带大陆性气候,青藏高原属高寒气候;从温度带上看,可将我国气候划分为:热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带和高原气候带;从干湿地区划分来看,有湿润地区、半湿润地区、半干旱地区、干旱地区之分,而且同一个温度带内,可含有不同的干湿区;同一个干湿地区中又含有不同的温度带。因此在相同的气候类型中,也会有热量与干湿程度的差异。地形的复杂多样,也使气候更具复杂多样性。
(2)季风气候显著
中国的气候具有夏季高温多雨、冬季寒冷少雨、高温期与多雨期一致的季风气候特征。冬季盛行从大陆吹向海洋的偏北风,夏季盛行从海洋吹向陆地的偏南风。冬季风产生于亚洲内陆,性质寒冷、干燥、在其影响下,我国大部地区冬季普遍降水少,气温低,北方更为突出;夏季风来自东南面的太平洋和西南面的印度洋,性质温暖、湿润,在其影响下,降水普遍增多,雨热同季。我国受冬、夏季风交替影响的地区广,是世界上季风最典型、季风气候最显著的地区。和世界同纬度的其他地区相比,我国冬季气温偏低,而夏季气温又偏高,气温年较差大,降水集中于夏季。
(3)地形复杂
我国地势总体上呈现西高东低、多山地多高原的特点,其中山地、高原和丘陵面积总和占据我国领土面积的2/3。青藏高原是世界上面积最大、海拔最高的高原,连绵高耸的山丘致使高原地势险峻,高海拔造成的极度严寒和缺氧对于人类生存和铁路基础设施的维护造成巨大挑战,猛烈的大风常常对铁路基础设施造成破环,暴雪天气下铁路基础设施面临着被侵蚀和掩埋等风险。黄土高原由于人类长期的过度开发导致土地退化、沙漠化、水土流失,形成了当地脆弱的生态环境。另外严重的水土流失形成了千沟万壑的复杂地貌,更加剧了黄土高原上铁路基础设施的运营维护难度。我国西部地区存在大片的荒漠,降水稀缺、烈日暴晒下,气温可到60~70℃,铁路基础设施的温度迅速上升;然而到了晚上,气温急速下降,甚至到达0℃以下。
(4)自然灾害多
我国的自然灾害呈现种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重等四大特点。
灾害种类多表现在:我国的自然灾害主要有气象灾害、地震灾害、地质灾害、海洋灾害、生物灾害和森林草原火灾。
灾害分布地域广表现在:我国各省(包括自治区、直辖市)均不同程度受到自然灾害影响,70%以上的城市、50%以上的人口分布在气象、地震、地质、海洋等自然灾害严重的地区,2/3以上的国土面积受到洪涝灾害威胁。东部、南部沿海地区以及部分内陆省份经常遭受热带气旋侵袭;东北、西北、华北等地区旱灾频发,西南、华南等地的严重干旱时有发生。各省(包括自治区、直辖市)均发生过5级以上的破坏性地震。约占国土面积69%的山地、高原区域因地质构造复杂,滑坡、泥石流、山体崩塌等地质灾害频繁发生。
灾害发生频率高表现在:我国受季风气候影响十分强烈,气象灾害频繁,局地性或区域性干旱灾害几乎每年都会出现,东部沿海地区平均每年约有7个热带气旋登陆。我国位于欧亚、太平洋及印度洋三大板块交汇地带,新构造运动活跃,地震活动十分频繁,大陆地震占全球陆地破坏性地震的1/3,是世界上大陆地震最多的国家[16],森林和草原火灾时有发生。
灾害造成损失重表现在:1990—2008年的19年间,平均每年因各类自然灾害造成约3亿人次受灾,倒塌房屋300多万间,紧急转移安置人口900多万人次,直接经济损失2000多亿元人民币[18]。
2.铁路运行环境安全形势
我国国土面积辽阔,高速铁路运行线路长、横跨气候带多、沿途地形地貌复杂、自然灾害发生频繁,地区自然条件差异较大,自然灾害呈现种类多、频率高、区域性和季节强等特点。高速铁路具有跨区域的特点,各种自然灾害都可能对高速铁路运输造成不利影响。诸如,1981年成昆线遭遇洪水泥石流灾害,多条线路受阻,区域内铁路网络严重瘫痪;2000年郑西铁路山体滑坡,线路中断服务长达45h;2007年新疆13级大风掀翻列车造成3人死亡、30余人受伤;2008年我国南方地区遭遇暴雪灾害,导致大部分地区铁路线路服务中断,造成了巨额的经济损失;2018年郑州铁路大雪致使13趟列车晚点;2019年新疆大风造成21趟列车晚点,严重影响铁路运输的效率;危害旅客及工作人员的出行安全。自然灾害对我国铁路的影响主要表现在以下几个方面[18]:
(1)气象灾害对高速铁路的影响
气象灾害的时空分布特征及其与铁路基础设施的相互耦合关系,会给铁路安全运行带来巨大风险与挑战。我国春季西北地区的沙尘暴及新疆地区的大风,夏季东南沿海地区的台风,冬季北方地区的冰雪等给铁路安全运行带来不便:如雷电会对高速铁路输变电系统、信号系统、铁路的接触网系统等造成危害,进而影响铁路系统正常运行。温度变化较大的地区轨道设施易坏:日温差变化较大的西部地区(如新疆、西藏等地)将可能造成钢轨脆断;极寒极冷的东北地区,钢轨因温差会产生很大的压力,将会出现钢轨脆弯变形或者钢轨压溃等问题。突发暴雨引发泥石流严重影响铁路安全行车,进而造成列车大面积晚点。强横风对我国高速列车的运营影响巨大,强风天气条件下高速列车行驶时不仅受行驶方向的气动阻力影响,还会受线路走向与强风主风向之间夹角的影响,在特殊环境下会产生风的狭管效应或增速效应,列车车体会发生颤动,严重时甚至发生倾覆翻车事故。
(2)地质灾害对高速铁路的影响
我国地处环太平洋构造带和喜马拉雅构造带汇聚部位,两种活动构造带汇聚是形成我国地质灾害种类繁多的根本原因。地质灾害种类繁多,常见地质灾害共有12类48种。其中崩塌、滑坡和泥石流等作为地质灾害的主要灾种,具有突发性强、分布范围广和隐蔽性等特点,每年都造成巨大的经济损失和人员伤亡。目前,全国铁路沿线分布有大型泥石流沟10000多条、大中型滑坡约为1000多个、崩塌1000多处、严重塌陷4000多处等。高速铁路的速度一般为200~320km/h,如果在行车时遭遇泥石流等地质灾害,将导致极其严重的运输中断和人民生命财产损失。典型的泥石流可以分为形成区、流通区和沉积区3个区段,降雨量强度大是引发泥石流灾害发生的主要诱因,暴雨会引发山洪,从而导致崩塌、滑坡、泥石流等一系列自然灾害的发生,严重威胁高速铁路的运营安全。世界各国(包括我国)的铁路部门都非常重视沿线地质灾害的相关工作,积极开展地质灾害防御工作,通过区域灾害调查,采用线路绕避、工程防治等措施减少自然灾害的危害。
(3)地震灾害对高速铁路的影响
地震是一种发生概率较小,但危害性最大的突发性灾害,我国部分地区地震灾害呈活跃趋势,其突发性和破坏性极强,防范难度较大。当列车在低速运行时地震的危害性不是很突出,但由于轮轨之间的横向力与列车运行速度的平方成正比,当速度超过200km/h时,即使是较小的地震也可能造成列车出轨甚至翻车的重大安全事故。如2010年3月5日,我国台湾高雄发生里氏6.7级地震,造成高速铁路列车出轨。所以,为了防止或减轻地震对高速铁路的危害,世界上已经拥有高速铁路的国家和地区都针对高速铁路建立了地震监测预警系统。我国也是地震多发国家,也在研究和应用保障高速铁路安全运营的地震监测预警系统。
(4)异物侵限对铁路的影响
铁路具有运行速度快、轮轨摩擦力小、制动距离长的特征,且异物侵限事件具有突发性、无规律性和不可预测等特点,一旦有异物侵限事件发生,仅靠司机目视观察,很难及时采取制动措施;且铁路列车动能和惯性力都很大,列车很难在短时间、短距离内制动停车,从而大大增加异物侵限对铁路安全行车的威胁。因此,对于一些易发生土、石崩塌和落物且整治投资大、施工困难的地段,需根据预测的侵限区间及落物的轨迹,设置异物侵限监测装置,以便提前预知异物侵限的位置、异物特征信息,提前采取对应的措施[19]。