高鐵氣象風(fēng)險(xiǎn)評判方式探新范文

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高鐵沿線最大瞬時(shí)風(fēng)速水平分布特征

應(yīng)用模式（1）至（3）可以計(jì)算出高鐵沿線距軌面4m高處100m×100m空間網(wǎng)格點(diǎn)上，最大瞬時(shí)風(fēng)速2年一遇設(shè)計(jì)值V4_2max。計(jì)算結(jié)果表明：我國高鐵沿線V4_2max水平分布與地形關(guān)系密切，系隨特殊風(fēng)環(huán)境的不同呈現(xiàn)獨(dú)特特征，尤以20m以上高架橋、特大橋、高路堤、埡口、峽谷、狹管效應(yīng)區(qū)間瞬時(shí)風(fēng)速最大，而深路塹和山谷瞬時(shí)風(fēng)速最小。

特殊風(fēng)環(huán)境下動(dòng)車組傾覆臨界風(fēng)速

選擇京津城際、京滬高速鐵路、東南沿線高速鐵路特殊風(fēng)環(huán)境（特大橋、高架橋、高路堤彎道及埡口、峽谷等區(qū)間），采用近年來高鐵沿線安全防災(zāi)風(fēng)監(jiān)測點(diǎn)WXT520超聲波6要素風(fēng)向風(fēng)速傳感器高密度、高精度監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析強(qiáng)橫風(fēng)天氣條件下動(dòng)車組特殊風(fēng)環(huán)境安全運(yùn)營情況，結(jié)果表明：高速鐵路特殊風(fēng)環(huán)境中，特大橋彎道和高路堤彎道強(qiáng)橫風(fēng)區(qū)間動(dòng)車組傾覆臨界風(fēng)速均為25m/s，深路塹為40m/s，特大橋強(qiáng)橫風(fēng)區(qū)間為30m/s。

高鐵沿線強(qiáng)風(fēng)區(qū)間確定

應(yīng)用氣象模式和極值Ⅰ型概率模式計(jì)算出高速鐵路距軌面4m高度處1km×1km空間網(wǎng)格點(diǎn)上最大風(fēng)速設(shè)計(jì)值，再將空間分布與沿線各里程的強(qiáng)風(fēng)系數(shù)、路堤高和橋高增速系數(shù)、不同下墊面特征下冪指數(shù)相結(jié)合，建立距軌面4m高度處100m×100m空間網(wǎng)格點(diǎn)上最大瞬時(shí)風(fēng)速預(yù)測模式，結(jié)合線路走向與強(qiáng)風(fēng)主風(fēng)向之間夾角和特殊風(fēng)環(huán)境下傾覆臨界風(fēng)速，從而確定高鐵沿線強(qiáng)橫風(fēng)區(qū)間（如圖1所示）。

強(qiáng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃方法

依據(jù)高鐵沿線近800個(gè)基本氣象站50年（1961～2010年）年平均大風(fēng)日數(shù)，以及2000個(gè)自動(dòng)氣象站和100個(gè)防災(zāi)安全風(fēng)監(jiān)測站近10年（2001～2009年）各月大風(fēng)日數(shù)、日最大瞬時(shí)風(fēng)速資料，強(qiáng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃采用三級區(qū)劃指標(biāo)體系：第一級區(qū)劃指標(biāo)為8級及以上年平均大風(fēng)日數(shù)；第二級區(qū)劃指標(biāo)為最大瞬時(shí)風(fēng)速2年一遇設(shè)計(jì)值（以下簡稱為V4_2max）；第三級區(qū)劃指標(biāo)為四季大風(fēng)日數(shù)占年平均大風(fēng)日數(shù)百分比。依據(jù)等概率分區(qū)原則，我國高鐵沿線風(fēng)災(zāi)危險(xiǎn)分為5個(gè)大區(qū)，分別用羅馬字符Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示，其中，Ⅰ為特強(qiáng)重大危險(xiǎn)區(qū)，Ⅱ?yàn)閺?qiáng)重大危險(xiǎn)區(qū)，Ⅲ為重大危險(xiǎn)區(qū)，Ⅳ為中度危險(xiǎn)區(qū)，Ⅴ為較輕危險(xiǎn)區(qū)。我國高鐵沿線風(fēng)災(zāi)以蘭新二線百里風(fēng)區(qū)強(qiáng)橫風(fēng)區(qū)間特強(qiáng)重大危險(xiǎn)區(qū)危害最大，建議在高鐵特強(qiáng)重大危險(xiǎn)區(qū)間設(shè)置明洞（防風(fēng)隧道）。

強(qiáng)風(fēng)災(zāi)防控措施

基于對我國高鐵強(qiáng)風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃方法的研究，我國高鐵強(qiáng)風(fēng)災(zāi)防控措施應(yīng)由風(fēng)災(zāi)信息管理系統(tǒng)與防風(fēng)柵和防風(fēng)隧道防護(hù)技術(shù)組成。防風(fēng)柵和防風(fēng)隧道防護(hù)技術(shù)是指在強(qiáng)風(fēng)危險(xiǎn)區(qū)間安裝防風(fēng)柵、建設(shè)防風(fēng)隧道的防護(hù)技術(shù)，通過風(fēng)災(zāi)信息管理系統(tǒng)、防風(fēng)柵和防風(fēng)隧道減小作用在列車上的氣動(dòng)力，防止傾覆翻車事故的發(fā)生。

結(jié)論

1綜合分析近50年歷史資料與近10年大風(fēng)監(jiān)測站短期資料，結(jié)果表明：高鐵沿線大風(fēng)日數(shù)的分布特征受天氣系統(tǒng)和地形影響的制約，以山口、埡口、峽谷、河谷、特大橋和高路基彎道區(qū)間強(qiáng)風(fēng)與大風(fēng)日數(shù)最多，其中蘭新二線百里風(fēng)區(qū)橫風(fēng)區(qū)間是我國乃至世界高鐵風(fēng)災(zāi)之冠。

2在分析大量詳實(shí)資料的基礎(chǔ)上，建立距軌面4m高度處100m×100m空間網(wǎng)格點(diǎn)上最大瞬時(shí)風(fēng)速預(yù)測模式，結(jié)合線路走向與強(qiáng)風(fēng)主風(fēng)向之間夾角和特殊風(fēng)環(huán)境下動(dòng)車組傾覆臨界風(fēng)速，從而確定高鐵沿線強(qiáng)風(fēng)區(qū)間。這與日本鐵路強(qiáng)風(fēng)對策相關(guān)研究結(jié)論基本一致，差異在于可以預(yù)測高鐵沿線風(fēng)監(jiān)測點(diǎn)以外區(qū)間最大瞬時(shí)風(fēng)速，使其具有空間和時(shí)間上的可比性及可操作性。

3采用三級區(qū)劃指標(biāo)體系和等概率分區(qū)原則，將我國高鐵風(fēng)災(zāi)劃分為5個(gè)大區(qū)，Ⅰ特強(qiáng)重大危險(xiǎn)區(qū)、Ⅱ強(qiáng)重大危險(xiǎn)區(qū)、Ⅲ重大危險(xiǎn)區(qū)、Ⅳ中度危險(xiǎn)區(qū)、Ⅴ較輕危險(xiǎn)區(qū)；并制定各危險(xiǎn)度等級標(biāo)準(zhǔn)。以不同級別的形式來反映瞬時(shí)最大風(fēng)速在線路上的規(guī)律性，提出概率風(fēng)險(xiǎn)評估方法，為高鐵動(dòng)車組安全運(yùn)行以及高鐵風(fēng)災(zāi)防控技術(shù)措施制定提供理論支撐。

作者：馬淑紅馬韞娟單位：新疆氣象服務(wù)中心清華大學(xué)