高铁气象风险评判方式探新范文

高铁沿线最大瞬时风速水平分布特征

应用模式（1）至（3）可以计算出高铁沿线距轨面4m高处100m×100m空间网格点上，最大瞬时风速2年一遇设计值V4_2max。计算结果表明：我国高铁沿线V4_2max水平分布与地形关系密切，系随特殊风环境的不同呈现独特特征，尤以20m以上高架桥、特大桥、高路堤、垭口、峡谷、狭管效应区间瞬时风速最大，而深路堑和山谷瞬时风速最小。

特殊风环境下动车组倾覆临界风速

选择京津城际、京沪高速铁路、东南沿线高速铁路特殊风环境（特大桥、高架桥、高路堤弯道及垭口、峡谷等区间），采用近年来高铁沿线安全防灾风监测点WXT520超声波6要素风向风速传感器高密度、高精度监测数据，分析强横风天气条件下动车组特殊风环境安全运营情况，结果表明：高速铁路特殊风环境中，特大桥弯道和高路堤弯道强横风区间动车组倾覆临界风速均为25m/s，深路堑为40m/s，特大桥强横风区间为30m/s。

高铁沿线强风区间确定

应用气象模式和极值Ⅰ型概率模式计算出高速铁路距轨面4m高度处1km×1km空间网格点上最大风速设计值，再将空间分布与沿线各里程的强风系数、路堤高和桥高增速系数、不同下垫面特征下幂指数相结合，建立距轨面4m高度处100m×100m空间网格点上最大瞬时风速预测模式，结合线路走向与强风主风向之间夹角和特殊风环境下倾覆临界风速，从而确定高铁沿线强横风区间（如图1所示）。

强风灾风险评估与区划方法

依据高铁沿线近800个基本气象站50年（1961～2010年）年平均大风日数，以及2000个自动气象站和100个防灾安全风监测站近10年（2001～2009年）各月大风日数、日最大瞬时风速资料，强风灾风险评估与区划采用三级区划指标体系：第一级区划指标为8级及以上年平均大风日数；第二级区划指标为最大瞬时风速2年一遇设计值（以下简称为V4_2max）；第三级区划指标为四季大风日数占年平均大风日数百分比。依据等概率分区原则，我国高铁沿线风灾危险分为5个大区，分别用罗马字符Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示，其中，Ⅰ为特强重大危险区，Ⅱ为强重大危险区，Ⅲ为重大危险区，Ⅳ为中度危险区，Ⅴ为较轻危险区。我国高铁沿线风灾以兰新二线百里风区强横风区间特强重大危险区危害最大，建议在高铁特强重大危险区间设置明洞（防风隧道）。

强风灾防控措施

基于对我国高铁强风灾风险评估与区划方法的研究，我国高铁强风灾防控措施应由风灾信息管理系统与防风栅和防风隧道防护技术组成。防风栅和防风隧道防护技术是指在强风危险区间安装防风栅、建设防风隧道的防护技术，通过风灾信息管理系统、防风栅和防风隧道减小作用在列车上的气动力，防止倾覆翻车事故的发生。

结论

1综合分析近50年历史资料与近10年大风监测站短期资料，结果表明：高铁沿线大风日数的分布特征受天气系统和地形影响的制约，以山口、垭口、峡谷、河谷、特大桥和高路基弯道区间强风与大风日数最多，其中兰新二线百里风区横风区间是我国乃至世界高铁风灾之冠。

2在分析大量详实资料的基础上，建立距轨面4m高度处100m×100m空间网格点上最大瞬时风速预测模式，结合线路走向与强风主风向之间夹角和特殊风环境下动车组倾覆临界风速，从而确定高铁沿线强风区间。这与日本铁路强风对策相关研究结论基本一致，差异在于可以预测高铁沿线风监测点以外区间最大瞬时风速，使其具有空间和时间上的可比性及可操作性。

3采用三级区划指标体系和等概率分区原则，将我国高铁风灾划分为5个大区，Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ强重大危险区、Ⅲ重大危险区、Ⅳ中度危险区、Ⅴ较轻危险区；并制定各危险度等级标准。以不同级别的形式来反映瞬时最大风速在线路上的规律性，提出概率风险评估方法，为高铁动车组安全运行以及高铁风灾防控技术措施制定提供理论支撑。

作者：马淑红马韫娟单位：新疆气象服务中心清华大学