[01677135]大风环境下铁路行车安全关键技术及应用

大风（8级及其以上环境风）严重威胁铁路运输安全。作为新丝绸之路的重要陆路通道新疆铁路年均大风超过160天，曾发生大风吹翻列车事故21起。为确保行车安全，新疆铁路大风期被迫限速，甚至停运，极大降低了铁路运输效率。对于受强台风影响的沿海高速铁路和局域突发大风影响的内陆高速铁路，由于高速列车质量轻、速度高，大风危及高铁安全更为突出。因此，必须解决大风环境下铁路行车安全问题。上述限速、停运问题的原因在于大风环境下列车安全运行速度未知（导致“惧跑”，“慢跑”)，前方风场时空瞬变（导致“怯跑”)，行车缺少科学评判（导致“盲跑”)。为此，围绕铁路运输“安全、高效”两大根本目标，历时10余年，通过找风、识风、防风，在获得覆盖全国铁路风场实勘海量数据基础上，发明了大风环境下铁路行车安全的“定阈、提阈、预测、决策”4个关键技术：发明大风环境下列车安全速度限值确定及提高方法（定阈、提阈）。提出风/车/路/网/墙/地形耦合下的风致“车辆倾覆、车体升重比超限、弓网接触失效”的列车安全速度综合判定方法；建立流场涡结构与载荷平衡域控制的列车速度限值提高方法。消除了国内外仅以倾覆作为单一判据导致的安全隐患漏判，典型风区列车停运风速平均提高72.9%。解决“惧跑”、“慢跑”问题。发明铁路沿线短时近地风场时空预测技术（预测）。提出铁路沿线风速滚动递推、模型重构短时多步预测方法，建立有限测风点推演全线近地风场的点域空间映射方法。时间预测精度比传统时间序列法提高1倍以上，实现时间高精度预测、空间无盲区监测、全线风速信息连续时空覆盖。解决“怯跑”问题。发明大风环境下分区分级控制安全行车决策方法（决策)。建立风/车/路/网/墙/地形耦合的全时空列车运行子域划分和速度分级控制模型，提出风监测、车路实时信息提取、行车指挥的安全态势评判方法。实现科学决策“列车能否进入风区、风区内如何安全运行”。解决“盲跑”问题。获国家发明专利授权8项，计算机软件著作权5项；发表SCI收录论文16篇、EI收录论文28篇，培养博、硕士研究生28名。成果纳入中国铁路总公司颁布的《时速350公里中国标准动车组暂行技术条件》和《铁路技术管理规程（高速铁路)》，乌鲁木齐铁路局颁发的《大风天气列车安全运行办法》。时任IEEE加拿大委员会主席Om Malik教授2010年发表论文将该预测成果列为近年来国际风速预测方面最重要的技术突破。成果已应用于温福厦、海南东环、武广、沪昆、兰新等高速铁路和普速铁路。应用至今，风区铁路未发生大风导致的行车事故；大幅减少了大风造成的列车限速、停运、旅客滞留、货物积压，近3年仅新疆铁路减少运能损失4.96亿元，风期运能提高26%,取得了显著的经济社会效益。