我国高速铁路沿线强风区间的确定方法及风险评估

(2),可以计算出高速铁路沿线的危险极小区其间距lkm,强风限速区其间距100m,危险区其间距20m,三个不同等级区域,距轨面4.0m高度高度处,30年一遇最大瞬时风速V孙,进行对比分析,如图7所示由图7分析结果表明:高速铁路沿线的V让一与V4-3一水平分布特征基本一致,两者数据处,2年一遇最大瞬时风速Vj一,并与距轨面4.0OOOOm相差不大，加曲线对比图注:'一高速铁路距轨面高度4.0m高度10min平均最大风速30年一遇设计值y恤(ms-I);一高速铁路距轨面高度4.0m高度最大瞬时风速2年一逼设计值y一如(ms);一高速置防风摆DK+H+RL两侧设置防风摆DK+O+0示不设置防风摆防风摆DK+I+R左侧设4强风系数计算及强风区间确定案例4.1强风系数计算最大瞬间风速与10min平均最大风速的比值,即强风系数或阵风系数[9】,一般用kl表示本文采用之间夹角,以及高路堤高架桥及特大桥弯道强横风区间偏角<100,进行逐步优化再利用基于最小二乘法的线性回归方程对强风(阵风)系数进行计算后,发现方程的效果很好相关系数r在0.6075—0.9987,通过a=0.001显著性检验并且以相关系数r达到高速铁路沿线,每场强风在距地面10m高处的最大风0.8000和0.7000时,即可视为符合主控因素的标准,速和最大瞬时风速资料,计算其强风系数,以京津城际为例,如图8所示4.2强风区间确定案例将沿线最大风速的N年重现期设计值乘以kl,就可以推导出最大瞬间风速的N年重现期设计值以高速铁路沿线任意里程,距轨面4m高处V:一为强风区间确定的主控因素,结合强风主风向与线路走向用此来验证沿线强风区间选择和确定的科学依据这一发现为我国高速铁路防风布点方案优化提供了一定科学依据如图9图10所示5最大瞬时风速的等概分区以最大瞬时风速2年一遇设计值确定高速列车安全运行风险度和车速限值¨0】,采用等概率分区方i嘉弋a取值~＼粜3期目№红程先京戈峰等:我目高速铁路沿线ⅨMⅨ间的确定方法叵M险"估43动车组控建;Vv』<150…1.动车组正常速度运行这一结论与京津城际高速铁路动车组强风天气条件下动车组运行规则相一致6强风警戒区间和限速区间吼不同等级强风区间为对象,按照以下怀准确定警戒区间和限速区问并进行强风的监洌和防风栅设置(I)强风警戒区间最大瞬时风速2年一遘设计值V:>15角≥45,且频率10%"上,VLk最大值所在里程

(2)强风限速的区间150≤vJ≤300…,80m以上高路堤和10m以r高架桥及强横风弯道偏角)10里程

(3)强风限速的区间150≤V≤300…一.强风主风向与线路走向之问夹角750一95,且频宰10%左右里程7强风主风向及防风栅设置后的行车限制评价高建铁路动车组颠覆临界风速和行车限制风速与作用于动车组的风向相对角度有密切关系,如图11所示因此.为r提高动车组运行的安全性和稳定性.在危险路段不仅需要将大风监测与气流分析砸测紧密结合.而且还要科学合理和有效的设置防风栅,只有此三逛羹目9高速铁路镕缱j虽风E间案侧}毫目种方式不可缺一,才能全方位防范危险,提高动车组安全高教运行率LdrJllk,风对行驶中的动车目的影响示意圈高速铁路坊风概的布设原则:最大瞬时风速2年6}风向与线路走向之间夹角/>454且频率10%U上在目10高速铁路强风E月寨倒i意围{击",可以将京津城际铁路沿线V…分为5个等00≤o20单侧迎风伽殴置风向风速传感器和设置防风栅,传感器设置住v_:~最大值出现里程;150≤V~≤300…"限速区间.80m以上高路堤和10m以上高架桥及弯道强横风弯道偏角>10里程两侧设置防风栅;强风主风向与线路走向之间夹角在75+一95.频率10%左右,两铡设置防风栅.但路踅和弱风区可0…~,强风主风向与线路走向之间夹鹱193755一遇设计值V~>150…一I强风区间.强风主级:Ims,动车组停运;Ⅱ30Vj叫)30V恤≤25ms一.动车组控速;Ⅲ250≤V恤≤0…一.动车组控速;Ⅳ舭0≤U如《150…~.铁道工程学报2011年3月以不布设传感器和防风栅高速铁路依据防风栅的布设原则,可以有效防止强风对高速列车安全运行造成的危害,达到安全高效行车目的如果将任意里程V:一与防风栅设置后修订的系数k的乘积进行风险评估,那么k取值可以使用防风栅对于强横风条件下降低率的0.83¨引,这是因为k系数利用了风况预测时,提高了动车组高效运行的稳定性,如表3所示这项研究即可以定量的评价防风栅的效果,又可以确定防风栅里程长度和走向风监测技术与工程气象学结合——强风计算方法高铁沿线基本气象站ll主风向角ll线路走向ll动车组倾覆临界口结果,考虑了风向及防风栅后的界限风速由此可以绘制出强风主风向和防风栅设置后的行车限制评价流程图,如图12所示应用强风主风向和防风栅设置后的限制风速计算高铁沿线铁路梯度风自动气象站人风监测站近10年风监测技术。高铁沿线防灾监控要素WXT520气象强风主风向与线路走向夹角西防风栅修订系数(主风向系数l

(4)公式计算结果表明:以高速铁路沿线任意里程V:~为强风区间的确定主要因素,结合强风主风向与线路走向之间夹角及防风栅设置后的限制风速,使得强风区间瞬时风速减少了大约20%左右该研究结果表站风监测技术强风丰风向及防风栅设置后限制风速计算方法y'=V4_2_xK4图12强风主风向和防风栅设置后的行车限制评价流程图示,在保障高速铁路动车组强风天气下安全运行的同表3高速铁路防风栅设置后强风天气下瞬时风速减少效率与CRH380AB动车组运行规则防风栅设置后动车组运行规则动车组停运防风栅设置前瞬时风速(ms1)>35.0m.s'1防风栅设置后瞬时风速(ms1)>30.0m8—1防风栅设置后风速减少效率/%14.29动车组限速30.0~35.0m8—125.0,30.0nl8—113.79动车组限速动车组不限速动车组不限速25.0.30.0m.s一120.0.25.0m.s一115.0~20.0ms一120.0~25.0ms一117.0~20.0ms一'12.017.0ms'116.0019.0529.41均值8结论综上所述,可以得出如下结论:

(1)本研究提出了将风监测技术和工程气象学相结合预测高速铁路沿线任意里程的瞬时风速风向的方法,以此定量计算强风限制区间内的任意地点的风速时间系列变化及瞬时风速的出现频率,为高速铁路20.00时风速2年一遇设计值计算模式的建立,在全国高速铁路各区间通用,具有空间和沿线瞬时风速的可比性,能客观和有效的分析高速铁路沿线最大风速垂直和水平分布特征,能有效确定最大瞬时风速对动车组安全高效行车造成的影响程度和范围的等级标准,便于我国高速铁路防灾监控与安全行车风险评估规范化标准化安全高效运营提供科学依据