我國高速列車強橫風防風措施及對策研究

馬志福周曉斌王 煒張孟彬李乾社馬韞娟

1.國家發改委宏觀院，北京100038；2.鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142； 3.中鐵第四勘察設計院集體有限公司，武漢 430063；4.今創集團，北京100081

我國高速列車強橫風防風措施及對策研究

馬志福1周曉斌2王 煒2張孟彬3李乾社3馬韞娟4

1.國家發改委宏觀院，北京100038；2.鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142； 3.中鐵第四勘察設計院集體有限公司，武漢 430063；4.今創集團，北京100081

為提高強橫風天氣條件下高速列車安全高效行車的目的，本文以全國高速鐵路沿線738個氣象站近40年（1971～2009年）風向和風速資料為基礎，結合沿線100多個鐵塔梯度風監測資料、蘭新二線三十里風區和百里風區2個6要素5層梯度風風監測資料，以及2000個自動氣象站和100個防災安全風監測站近10年（2001年～2009年）風速和風向監測資料，進行信息化和規范化整編；將整編后的資料與高速鐵路沿線各里程的地形地貌、路堤高和橋高、粗糙度等現狀參數相結合，采用風監測技術、氣象學、鐵道工程技術、數理統計和概率論方法，即高速鐵路沿線最大瞬時風速空間分布與鐵路各里程點線結合的研究方法，對高速鐵路沿線最大風速空間分布、垂直分布、水平分布進行系統分析研究。研究提出了我國高速列車強橫風區間應按照運行管制規則，降低車速和設置防風柵及建設人工隧道降低橫風強度來保證安全行車的防風對策。

高速列車；強風區間；距軌面4m高度處；最大瞬時風速；防護對策

1、概述

目前我國投入運營的高速鐵路已達到7055公里，居世界第一位。特別是我國高速鐵路以橋代路的特點，充分發揮了控制路基沉降、節約土地、降低工程造價、保護環境的優勢。但也給高速鐵路的防風減災帶來了極具挑戰性的研究難題。

為防患強風引起的高速列車安全行車事故，鐵道部發布了如下運行規定：按照防風布點原則在高速鐵路沿線配置風向風速傳感器對強風進行適時監測，當鐵路沿線某處的風向風速傳感器監測出風力7級～10級及以上強風時，高速列車則控速運行，風力11級及以上時，嚴禁動車組進入風區。

通過分析研究發現：在某一規定區間里，若在最大瞬時風速2年一遇設計值在15.0m·s-1～20.0m·s-1頻率較高的地方設置風向風速傳感器或布設防風柵的情況下，那么在整個區間內就可以有效的防止強風對運行中的高速列車造成危害。本文通過大量數據研究得出：高速鐵路沿線距軌面4m高度處，最大瞬時風速2年一遇的設計值（10min平均最大風速30年一遇最大風速設計值）是高速鐵路沿線風向風速傳感器以及防風柵設置的主控因素。

我國地域遼闊，地形復雜，自然災害頻繁，對于高速列車而言，自然災害中最為嚴重的是強風災害，特別是強橫風對我國高速列車的運營影響巨大。強風天氣條件下高速列車行駛時不僅受行駛方向的氣動阻力影響，還會受線路線走向與強風主風向之間夾角的影響。在特殊環境（特大橋梁、高路堤、高架橋、埡口、峽谷地帶）會產生風的狹管效應或增速效應。當特殊環境線路走向與強風主風向之間夾角在75～95°時，強橫風作用在列車上的氣動力大大增加，列車車體會發生顫動，嚴重時甚至發生傾覆翻車事故。

本文采用工程氣象學、流體力學、風監測技術、空氣動力學、數理統計與概率論相結合方法，繪制高速公路沿線近40多年（1971～2009年）強風玫瑰圖、最大瞬時風速玫瑰圖、最大瞬時風速2年一遇設計值與10min平均最大風速30年一遇設計值對比曲線圖、最大風速隨高度變化廓線圖，定量分析高速鐵路沿線流場特征和最大瞬時風速水平、垂直分布。在上述工作基礎上，進行了高速鐵路沿線最大瞬時風速的等概率分區，并用等概率分區的級別和界限值（閾值）確定強風區間界限值。這項研究對于高速鐵路強風災害監測技術和強橫風條件下安全行車對策研究具有重要的科學意義和工程價值。

2、沿線風災調查和資料分析

我國高速鐵路沿線風災調查和資料分析結果表明：蘭新二線三十里風區、百里風區強橫風區間是我國乃至世界鐵路風災最嚴重的地區之一，上述地區已發生過數十次大風吹翻列車的事故。如何使高速列車安全、高效的通過強橫風區是防災研究的重要課題之一。蘭新二線路段的強橫風區間包括百里風區、三十里風口以及鐵路高路堤和彎道強橫風區間。其中百里風區全年強風日數236天，大風日數207天，其特點是風力強勁、持續時間長、風向穩定、季節性強，從3月～9月的風季中，每月平均都有20天以上大風；三十里風口和達坂城風區強度日數130天～189天，大風日數100天～146天，風季期平均每月都有10天以上大風，如圖1所示。三十里風區、百里風區的最大風力達17級以上（瞬時風速60.0 m·s-1～64.0 m·s-1），是目前全球內陸風力最為強勁的地區之一，該區間大風類型為寒潮大風和夏季特強陣風，對交通運輸的危害很大。還有我國東南沿海甬臺溫高速鐵路的象山灣、三門灣、臺州灣、雁蕩山、溫州灣特大橋及埡口等區間，全年大風日數可達100～142天，屬于大風日數頻發區。主要大風類型為臺風型大風和季風型大風以及過渡季節短時雷雨大風。臺風型大風、暴雨和風暴潮對東南沿海甬臺溫線動車組的安全運營影響巨大。在現有觀測數據中，甬臺溫線路象山灣區間最大瞬時風速為68.0 m·s-1，這個紀錄不僅破了浙江省歷史觀測最強風速59.6 m·s-1極值，就是在登陸我國的臺風實測最大瞬時風速記錄中也十分罕見。

圖1 蘭新二線達坂城風區、百里風區各月大風日數曲線圖

3、強橫風定義和風害成因及分布特征

強橫風定義：高速鐵路沿線安全防災風監測站，距軌面4.0m高度處風力達6級或以上（瞬時風速大于10.8m·s-1以上）稱為強風。當線路走向與強風主風向垂直，即線路走向與強風主風向之間夾角在75°～95°范圍內稱為橫風。

大風定義：高速鐵路沿線安全防災風監測站距軌面4.0m高度處瞬時風力達8級或以上（最大瞬時風速大于17.0m·s-1以上），以及對高速鐵路設施、高速鐵路交通安全高效行車嚴重影響的風稱為大風。

我國鐵路沿線大風類型主要有寒潮大風、短時雷雨大風、臺風型大風。

高速鐵路沿線的風害主要由于天氣系統和地形條件影響所致。我國高速鐵路沿線大風出現次數具有顯著的年代變化特征，即20世紀60年代、70年代大風偏多，90年代以后大風日數偏少，但強度增加。近40年來我國鐵路沿線大多數區間大風日數呈現下降趨勢，但個別區間呈現增加趨勢。

我國高速鐵路沿線大風出現次數具有明顯季節特征，其中蘭新二線、鄭西、京津城際、哈大高速鐵路沿線大風出現次數最多的季節是春季，其次是夏季，然后是冬季，秋季。東南沿海高速鐵路沿線大風出現頻率一般由海岸線向內陸急劇減小，臺風型大風出現次數在4～8月間逐漸增多，大風范圍由南逐步向北推進，在9～11月臺風型大風出現次數逐漸減少，大風范圍逐步由北向南消退；臺風登陸前的大風主要集中在沿海區間，登陸后臺風型大風出現范圍明顯擴大。

4、強風區間確定方法概述

高速鐵路沿線強風區間的確定及風險評估，關系到安全防災監測布點的科學性和采集瞬時風速和風向數據的代表性及可靠性，并為行車指揮控制系統提供較為合理的限速指令信息，或為啟動應急預案提供決策依據，從而達到安全、高效行車的目的。

由強風引起的高速列車脫軌事故，不是平均風速造成，而是瞬時風速達到傾覆臨界風速產生的。因此，本文研究的目的就是計算出高速鐵路沿線距軌面4.0m高度處，最大瞬時風速2年一遇設計值和高速鐵路沿線距軌面4.0m高度處最大風速30年一遇設計值，并與動車組傾覆臨界風速、防風柵設計風速的各個值進行風險評估，提出高速鐵路沿線強風預警區間。一般來說，通過數值模擬很難直接求出最大瞬時風速的重現期設計值，所以應用全國著名工程氣象學專家馬淑紅教授提出高速鐵路沿線最大瞬時風速空間分布與鐵路各里程點線結合的研究方法，確定強風區間。

5、高速鐵路沿線平均風速的重現期設計值

5.1 最大風速風向資料信息化、規范化整理

在工程氣象模型的初始條件和臨界條件中，以全國738個基本氣象站近40年（1971～2009年）日最大瞬時風速（≥6.0m·s-1）風向資料為基礎，結合高速鐵路沿線100個鐵塔梯度風資料，沿線2000個自動氣象站和100個防風安全監控監測站近10年（2001～2009年）風向和風速資料，進行信息化和規范化（1-2）整編。為了求出最大風速分布，設定1km網格點間隔100m、20m的解析領域，將反映到解析領域的上流側的地形受到的影響作為臨界條件。由此，設置距解析領域外側20-40km的領域。地形對風向的影響根據強風主風向與線路走向夾角的不同，按照行業規范技術標準16點方位法，即以測站正北為中心，把整個圓周分為16等分，正東為90°，正南為180°，正西為270°分別進行計算操作。計算出沿線V4_2max、V4-30max、全年瞬時風速≥10.8m·s-1的強風出現頻率以及寒潮強風出現頻率、雷雨強風出現頻率，繪制全年強風玫瑰圖、寒潮強風玫瑰圖、雷雨強風玫瑰圖、四季強風玫瑰圖，以16方位強風玫瑰圖確定沿線強風主風向，定量分析沿線氣流變化特征。

5.2 氣象模型

所謂的氣象模式就是把研究對象領域劃分為經度、緯度和高度的“三維地帶”概念，以三維的坐標軸表示氣象要素空間分布三維結構的函數式：

F=X（φ，λ，H,δ）(1)

模式中的X為不同區域各氣象要素(溫度、雨量、風速等)，φ為緯度變化因素影響，λ為經度變化因素影響，H為高度變化因素影響，δ或k3為高速鐵路沿線任意里程地形影響參數。該方法是依據宏觀分布函數與地形訂正相結合的原理。應用WSSTT軟件，通過逐步回歸剔除φ、λ因子后,比較真實地反映出路堤高和橋高增速、地形對最大風速空間分布的影響。

應用氣象模型（1）可以求出高速鐵路沿線10m高處最大風速。在此基礎上，應用極值Ⅰ型和P－Ⅲ概率模式，不僅可以科學的計算出高速鐵路沿線最大風速不同概率設計值，而且可以用40年來強風和橫風的極值評價高速鐵路強橫風對動車組安全、高效行車的風險。

另外，若將高速鐵路沿線最大風速不同概率設計值空間分布特征與線路任意里程構造物相結合，進行高速鐵路任意里程最大瞬時風速時距訂正，路堤、橋高增速訂正，地形訂正，建立高速鐵路沿線任意里程距軌面4m高處最大瞬時風速2年一遇設計值V4_2max，計算模式（3）如下：

式（2）中V4_2max為高速鐵路任意里程距軌面4m高處最大瞬時風速2年一遇設計值，V10為高速鐵路沿線基本氣象站最大風速設計值，K1強風或陣風系數；K2為路堤高和橋高增速訂正系數；K3為地形訂正系數。進一步推論，建立高速鐵路沿線防風安全風監測點以外區間瞬時風速計算模式：

式（3）中V4_V為高速鐵路沿線防風安全風監測點以外區間，距軌面4.0m高度處瞬時風速計算值（m·s-1），V為高速鐵路沿線強風區間防風安全風監測站監測瞬時風速（m·s-1），K0為比值系數。該模式的建立有助于提高高速鐵路沿線強風預警系統中短期風速預測模式的精度，同時可以預測高速鐵路防風監測點以外區間任意里程距軌面4m高處瞬時風速和風向，從而為動車組強風區間安全高效行車提供技術保障。

高速鐵路任意里程距軌面4m高處最大瞬時風速2年一遇設計值計算模式，適用于全國高速鐵路各個區間，具有空間性、可比性和可操作性。利用這一模式可以客觀的分析高速鐵路沿線最大風速垂直和水平分布特征，以及最大瞬時風速對動車組安全、高效行車影響。因此，這一模式對于我國高速鐵路防災監控與安全行車風險評估以及安全行車規范化、標準化的制定具有一定意義。

表1 高速鐵路沿線不同下墊面特征下α取值

5.3 最大風速不同概率設計值結果

我國高速鐵路沿線最大風速概率模式，除東南沿海最大風速遵循皮爾遜Ⅲ（簡稱P--Ⅲ）型外，其他高速鐵路大多區域最大風速遵循極值Ⅰ型概率模型（4）。應用極值Ⅰ型概率模型可以計算出高速鐵路沿線10m高度處最大風速不同概率設計值。

5.4 高速鐵路沿線最大風速垂直分布特征

通過對高速鐵路沿線100個鐵塔梯度風資料分析結果表明：沿線最大風速垂直分布遵循冪指數規律，冪指數取值1/4～1/12，其中A類α在0.10～0.13，B類α在0.14～0.18，C類α在0.19～0.26，D類的α在0.28～0.32（5），這與建筑荷載規范α取值基本一致。但是跨海大橋、沙漠、礫漠風區α在0.08～0.10，以α=0.10出現頻率最高。在文獻[4]基礎上，建議增加0類（跨海大橋、沙漠、戈壁等區間）最大風速冪指數α取值為0.10，結合我國建筑結構荷載規范有關α取值，以表2所示。依據表2，同時考慮路堤高度、橋高增速效應可將我國高速鐵路沿線所有氣象臺（站）最大風速訂正到任意里程不同高度處的最大風速。當存在兩種粗糙度相差較大的地表類型時，地表粗糙度系數可取兩者的平均值，當兩類別不同時，可按照較小類別取值。

5.5 高速鐵路沿線最大風速水平分布特征

應用模式可以計算出高速鐵路沿線任意里程距軌面4m高處，最大瞬時風速2年一遇設計值V4_2max。計算結果表明：我國高速鐵路沿線V4_2max水平分布與地形關系密切，是隨著特殊環境（高架橋、特大橋、高路堤、路塹、埡口、峽谷）呈現獨特特征，以10m以上高架橋、特大橋、高路堤、埡口、峽谷、狹管效應區間瞬時風速最大，深路塹和山谷瞬時風速最小。將距軌面4.0m高度處，2年一遇最大瞬時風速V4_2max與30年一遇最大風速V4-30max進行對比分析，結果表明：高速鐵路沿線的V4-2max與V4-30max水平分布特征基本一致，兩者數據相差不大。

5.6 強風盛行風向特征及其對動車組安全行車影響

由于我國高速鐵路以橋代路的特點，當高速列車行車在特大橋、高路堤、埡口、峽谷區間遭遇強橫風時，即線路走向與強風風向夾角在75～95°范圍內，列車安全運行的危險度極大；當線路走向與強風風向夾角＜45°時，動車組受強側風影響。因此，強風主風向與線路之間夾角是動車組安全行車規則中的重要參數之一，如蘭新二線吐魯番和百里風區區間全年強風玫瑰圖，圖5.b所示。蘭新二線吐魯番和十三間房區間線路走向是E━W向，吐魯番區間線路走向與強風主風向之間夾角＜45°，主要受強側風影響，百里風區區間線路走向與強風主風向之間夾角75°～90°，主要受強橫風影響，這是導致數十次大風吹翻列車事故的主要因素之一。

依據全年盛行風向玫瑰圖、雷雨強風盛行風向玫瑰圖、寒潮強風盛行風向玫瑰圖和大風出現頻率，確定防風區間以及單側或兩側布設防風柵。建議在黃河特大橋兩則設置防風柵；其次在北京特大橋右側設置防風柵；在天津特大橋至滄德特大橋、高路堤彎道左側橫風處設置防風柵。京滬高速鐵路強側風和橫風區間防風柵設置后，行駛動車組在遭遇強風中不受運行管制時間的約束。

表2 京滬高速鐵路(京徐段) 動車組運行10m以上特大橋遭遇強風管制時間（h）

6、不同等級瞬時風速累計時數及持續時間

依據高速鐵路沿線地形系數、路堤高和橋高橋、特大橋彎道中心里程等資料，結合高速鐵路沿線氣象站近40年來（1971～2009年）瞬時風速和風向資料，進行10m以上特大橋不同等級瞬時風速累計時數統計。京滬高速鐵路(京徐段)動車組運行10m以上特大橋遭遇強風管制時間（h），如表2所示。分析結果表明：不同等級瞬時風速累計時數對遭遇強風時的動車組安全是非常重要的因素，京滬高速鐵路（京徐段）10m以上特大橋不同等級瞬時風速累計時數以黃河特大橋最多，黃河特大橋不同等級瞬時風速持續時間長（管制時間長）；其次是滄州特大橋和北京特大橋及天津特大橋。

7、防風標準和抗風標準

日本高速鐵路強橫風區間防風、防雪柵設計標準：空曠平坦的地面上離地10m高度處30年一遇10min平均最大風速達到25.0～35.0m·s-1之間。即最大風速重現期30年, 防風、防雪設計風速25.0～35.0 m·s-1。防風柵抗風標準：設計風速60.0m·s-1, 設計風速重現期100年。

我國蘭新鐵路防風標準：空曠平坦的地面上離地10m高度處30年一遇10min平均最大風速達32.0m·s-1，即最大風速重現期30年, 防風設計風速32m·s-1。擋風墻抗風標準：設計風速60.0m·s-1, 設計風速重現期100年。

我國高速鐵路強側風和強橫風區間防風柵抗風標準：設計風速60.0m·s-1, 設計風速重現期100年。我國高速鐵路強側風和強橫風區間防風柵設計標準如下：

強風區間最大瞬時風速2年一遇設計值V4-2max＞15.0m·s-1，主風向與線路走向之間夾角≥45°，且頻率10%以上，V4-2max最大值所在里程設置防風柵。強橫風的區間15.0≤V4-2max≤30.0m·s-1，8.0m以上高路堤和10m以上高架橋及彎道偏角＞10°里程置防風柵。強橫風區間15.0≤V4-2max≤30.0m·s-1，主風向與線路走向之間夾角75°～95°，且頻率10%左右里程設置防風柵。

8、橫風和強風對策

我國高速鐵路強橫風對策：如遇到強風天氣時，列車調度員按照運行管制的最大風級向相關列車發布相關限速規定降低車速和設置防風柵及設計建設人工隧道降低橫風強度來保證。

8.1 運行管制

運行管制指風速超過一定值后車輛慢行或停止運行的制度。為了實行運行管制，首先必須得到列車傾覆的臨界風速。通過數據分析得知，列車運行速度越快，臨界風速越小。運行管制便是根據這種結果來制定的。

建立高速鐵路大風預警系統，可以有效地實現高速列車的運行管制機制。在不同類型大風條件下，大風預警系統可實時監控側風、橫風的風速風向，經過系統對地理信息、地形因數、高度因數運算和導入歷史資料、沿線風監測點數據庫以及內嵌程序的判斷，為行車指揮控制系統提供較為合理的行車速度限制指令信息。正確的應用高速列車管制體系，既可以降低大風對客運專線動車組安全行車的影響和危害程度，也保證了最大程度的行車效率。

采用等概分級方法[6]，以《京津城際軌道鐵路技術管理辦法》第170條界限值為閾值，將高速鐵路沿線V4_2max分為4級，設定我國客運專線一般路段高速列車運行大風預警信號標準，京津城際高速列車運行大風預警信號分四級，分別以藍色、黃色、橙色、紅色表示。其中1級為藍色預警信號，瞬時風速范圍15.0～20.0m·s-1，運行速度控制在300km·h-1；2級為黃色預警信號，瞬時風速范圍20.0～25.0m·s-1，運行速度控制在200km·h-1；3級為橙色預警信號，瞬時風速范圍25.0～30.0m·s-1之間，運行速度控制在120 km·h-1；4級為紅色預警信號，瞬時風速范圍＞30.0m·s-1，動車組停運。

在我國高速鐵路的特殊環境區間（路堤、特大橋梁、埡口、峽谷、山區的風口、狹管效應），紅色預警信號，瞬時風速范圍＞25.0m·s-1，停運。因為特殊路段的瞬時風速一般增加1.23～1.50倍，最大1.7倍，這是一種風速和高度增加的效應。如果線路與大風風向夾角垂直，列車受大風天氣條件下瞬時風速和橫風因素合力影響，氣動力顯著增大，列車傾覆、脫軌的可能性明顯增加，當監測瞬時風速達到25.0m·s-1以上時高速列車停運。這與日本特殊路段風洞實驗結果相一致。如果在特殊環境區間強橫風區間設置防風柵、設計建設人工隧道保障高速列車安全高效行車。

8.2 防風柵設置對策

日本高速鐵路羽越線2005年12月25日列車傾覆翻車后[7]，日本鐵路部門進行了大量的高速鐵路防風對策研究，其中包括鐵路強橫風路段增設風速計、高性能透風式防風柵布設，制定防風柵設置區間列車運行規則。日本高速公路強橫風區間布設高性能透風式柔性防風柵，它的優勢是可以有效地減小風速。加裝防風柵后風速可減弱20%左右，且在防風墻后可產生大范圍、強度較弱的渦流區域，保證不同類型汽車強橫風天氣條件下經過強橫風路段按照防風柵設置下運行規則安全行車。

防風欄柵能夠有效地直接減小作用在動車組的氣動力。為了防止動車組在高架橋、大橋、特大橋、山口、埡口、峽谷等強橫風路段傾覆翻車事故的發生，作為運行管制大風事故多發區的有效防風對策，我國蘭新鐵路三十里風區和百里風區已布修筑100km防風墻，日本在鐵路的強側風和橫風路段都設置防風柵[8]。防風柵主要布設在高路堤、高架橋、特大橋強橫風路段，并且依據強風盛行風向和最大瞬時風速以及風壓設計值，采用高架橋、大橋、特大橋強橫風路段兩側布設和強側風特殊路段單側布設。蘭新二線百里風區十三間房至了墩段強橫風區間設計38km人工隧道，保障高速列車安全高效行車。

9、應用前景

本研究成果不僅可以有效解決高速鐵路強風天氣下動車組安全高效行車技術問題，全面提高我國高速鐵路安全行車技術水平，而且對于全國的高速鐵路防風減災技術研究具有重要的示范和借鑒作用。因此，具有廣闊的應用前景。

10、結語與建議

綜上所述，可以得出如下結論：

1）在大風天氣條件下，影響高速鐵路動車組安全行車的主要氣象參數有：瞬時風速、強風主風向。因此，瞬時風速和強風主風向是設定高速鐵路動車組安全行車事故風險值中的重要參數。

2）高速鐵路主要大風類型：寒潮大風、短時雷雨、臺風型大風。其中以臺風型大風對東南沿海高速鐵路動車組安全高效運行危險度極大，其次是寒潮大風、夏季的短時雷雨大風及特強陣風。

3）速鐵路沿線的風害主要由于天氣系統和地形條件影響所致。我國高速鐵路沿線大風出現次數具有顯著的年代變化特征，即20世紀60年代、70年代大風偏多，90年代以后大風日數偏少，但強度增加。近40年來我國鐵路大多數區間大風日數呈現下降趨勢，但個別區間大風氣候特征呈增加趨勢。

4）我國高速鐵路沿線V4_2max水平分布與地形關系密切，是隨著特殊環境（高架橋、特大橋、高路堤、路塹、埡口、峽谷）呈現獨特特征，以10m以上高架橋、特大橋、高路堤、埡口、峽谷、狹管效應區間瞬時風速最大，深路塹和山谷瞬時風速最小。

5）通過對高速鐵路沿線100個鐵塔梯度風資料分析結果表明：沿線最大風速垂直分布遵循冪指數規律，冪指數取值1/4～1/12，其中A類α在0.10～0.13，B類α在0.14～0.18，C類α在0.19～0.26，D類的α在0.28～0.32，這與建筑荷載規范α取值基本一致。但是跨海大橋、沙漠、礫漠風區α在0.08～0.10，以α=0.10出現頻率最高。建議增加0類（跨海大橋、沙漠、礫漠風區等區間）最大風速冪指數α取值為0.10。

6）我國高速鐵路沿線最大風速概率模式，除東南沿海最大風速遵循皮爾遜Ⅲ（簡稱P-Ⅲ）型外，其他高速鐵路大多區域最大風速遵循極值Ⅰ型概率模型。

7）以最大瞬時風速2年一遇設計值，制定高速鐵路沿線橫風和強風時動車組管制規則，京滬高速鐵路（京徐段）沿線動車組大風預警信號分4級，分別以藍色、黃色、橙色、紅色表示。

8）建立高速鐵路沿線防風安全風監測點以外區間瞬時風速計算模式，該模式的建立有助于提高高速鐵路沿線強風預警系統中短期風速預測模式的精度，同時可以預測高速鐵路防風監測點以外區間任意里程距軌面4m高處瞬時風速和風向，從而為動車組強風區間安全高效行車提供技術保障。

9）由于我國高速鐵路以橋代路的特點，當高速列車行車在特大橋、高路堤、埡口、峽谷區間遭遇強橫風時，即線路走向與強風風向夾角在75～95°范圍內，列車安全運行的危險度極大；當線路走向與強風風向夾角＜45°時，動車組受強側風影響。因此，強風主風向與線路之間夾角是動車組安全行車規則中的重要參數之一。

10）我國高速鐵路強側風和強橫風區間防風柵抗風標準：設計風速60.0m·s-1, 設計風速重現期100年。我國高速鐵路強側風和強橫風區間防風柵設計標準如下：強風區間最大瞬時風速2年一遇設計值V4-2max＞15.0m·s-1，主風向與線路走向之間夾角≥45°，且頻率10%以上， V4-2max最大值所在里程設置防風柵。強橫風的區間15.0≤V4-2max ≤30.0m·s-1，8.0m以上高路堤和10m以上高架橋及彎道偏角＞10°里程置防風柵。強橫風區間15.0≤V4-2max≤30.0m·s-1，主風向與線路走向之間夾角75°～95°，且頻率10%左右里程設置防風柵。

[1]地面氣象觀測規范.QX/T 61—2007.2007年

[2]建筑結構荷載規范.GB 50009-2001.2002年

[3]馬韞娟，馬志福，樊艷，馬淑紅等.高速鐵路防災系統防風布點方案優化研究.中國科技信息.2010，第21期

[4]馬淑紅，馬韞娟.瞬時風速對高速列車安全運行的影響及其控制.鐵道工程學報〔J〕.2009.01：11～16

[5]馬韞娟，馬淑紅.我國高速鐵路客運專線橋梁設計風速研究.鐵道技術監督〔J〕.2009，37（10）：34～37

[6]馬淑紅，李振山，劉濤，馮立群.新疆公路沿線近50年來濕潤指數區域特征及變化趨勢〔J〕.干旱區地理.32（5）：746～752

[7]風規制による輸送障害対策について.東日本旅客鉄道株式會社[R].2006年

[8]羽越線列車傾覆翻車事故對策[R].東日本鐵路公司.2009年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.06.083

鐵道部科學技術司重大課題項目，合同書編號：2009G027

馬志福（1958-），男，博士，研究員，從事高速鐵路防災研究工作。