专利名称：恶劣风环境安全行车方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属于列车安全运行技术领域，具体的涉及一种可以适用于各种恶劣 风环境下的列车安全运行的方法以及其系统。
背景技术：
极端恶劣风环境对铁路运输危害巨大，导致铁路网瘫痪，不仅使大量旅客 滞留、货物积压、国防物资无法及时运达，直接威胁国民经济建设和国家安全， 更严重的是造成车毁人亡的重大事故。因此，必须确保恶劣风环境下铁路运输 安全，并尽可能畅通。
由大风引发的行车事故世界各国时有发生。日本铁路运营以来，强风导致翻
车事故29起，曾发生强风将列车吹至桥下，造成特大人员伤亡事故。2007年， 我国南疆铁路发生了大风吹翻11节客车并导致人员伤亡重大事故。穿越新疆百 里风区的兰新铁路通车后，曾发生强风吹翻整车列的重大事故13起，并迫使列 车经常停轮，仅2003年3月，客运列车停运99列，滞留旅客12万多人，极大 地降低了铁路运输效率。
为防止大风给列车运行安全带来的危害，日、德、法等一些铁路运输发达 国家采取在强风常发的局部区段设置大风观测点，当某一区段最高风速超过限 值时，对该区段列车发出限速或停运指令，这种系统管辖的区段短，路况较为 单一，控制运行列车的种类少，对应不同风速的列车安全运行速度限值分档粗。 我国兰新铁路百里风区建立的大风监测系统以风特性监测为主，不仅列车安全 运行速度限值和控制车型分档粗，且没考虑大风环境下路况对列车运行安全的 影响。
我国高原铁路风环境的特点是长距离，大风区有960公里；年均大风在
150天左右，局部区域风力突变的极端天气频繁发生，无法仅用停车的办法来即
保安全又提效率；同时高原铁路有许多高大桥和高路堤，随着路堤/桥高度的增 加，大风产生的车辆气动力会迅速增大；且高原线运行列车种类繁多。前述的系统不能满足在保证高原铁路运输安全前提下提高运输效率的要求。
因此，研建长距离监控大风信息、实时指挥特殊风环境下各种列车在不同 路况安全运行的"恶劣风环境下行车安全保障体系"刻不容缓。在大风监测预 警与行车指挥系统方面，根据查新报告，国外日本和德国修建了大风预警系统，
两国的特点为风区短、路况简单，且建造在平原上。日本在4条新干线1Q处桥梁 及Kansai人工岛国际机场跨海桥设置的大风预警系统，路况只考虑桥梁；德国 在柏林一汉诺威高速铁路中一段风区长8公里的高路堤线路修建了大风预警系 统，仅考虑路堤情况。
发明内容
本发明提供了一种能实时计算出长距离运行的在线各列车在大风作用下安 全运行速度限值并实时指挥各种客、货列车按规定速度运行的恶劣风环境安全 行车方法及其系统，其有效保障了大风线路在恶劣风环境下行车安全为目标，
本发明所采用的技术方案如下
一种恶劣风环境安全行车方法，用于列车在恶劣风环境下的安全运行管理， 其特征在于所述安全行车方法包括
对各种环境风风速、风向下的不同列车类型在不同路况中的气动特性规律 进行数值模拟计算，得到不同环境风风速、风向条件下，列车气动力与路况间 的气动特性理论关系式；
根据列车在直线轨道和曲线轨道上的倾覆稳定性和所述气动特性理论关系 式，基于列车系统动力学和列车空气动力学，进行数值模拟试验和风洞试验， 建立路况一车型及载重一风速及风向一车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系 式，根据该关系式得出环境风风速及风向下的列车运行速度临界值；
根据该列车运行速度临界值在符合该关系式下的某路况范围内操控该列车。
具体的讲，所述气动特性规律包括
强侧风作用下，列车空气横向力约为风压力的2 3倍，空气升力约为风压 力的5倍；
空气升力、横向力和倾覆力矩均随路堤高度增加而迅速增加； 空气升力、横向力和倾覆力矩均随桥梁高度增加而迅速增加；路堑深度越大，列车受到的气动力越小； 空气升力、横向力和倾覆力矩均随环境风速度增加而增加； 空气升力、横向力和倾覆力矩均随列车运行速度的增加而增加； 所述路况包括直线、曲线、路堤、路堑、大桥；所述车型包括客车、 棚车、敞车、集装箱车、罐车。
所述安全行车方法还包括
对某一铁路沿线的路况进行统计，得到不同路段的路况数据和数目； 根据所述路况 一 车型及载重 一风速及风向—车速耦合下车辆倾覆稳定性计
算关系式，建立各路段的列车运行速度临界值与风速关系；
在各路段沿线设立测风站，测定某一时刻该路段的实时风速，并根据所述
路段的列车运行速度临界值与风速关系，确立在该风速条件下的该列车运行速
度临界值。
一种恶劣风环境安全行车方法，用于列车在恶劣风环境下的安全运行管理， 其特征在于该安全行车方法具体包括
对各种环境风风速、风向下的不同列车类型在不同路况中的气动特性规律 进行数值模拟计算，得到不同环境风风速、风向条件下，列车气动力与路况间 的气动特性理论关系式；
根据列车在直线轨道和曲线轨道上的倾覆稳定性和所述气动特性理论关系 式，基于列车系统动力学和列车空气动力学，进行数值模拟试验和风洞试验， 建立路况一车型及载重一风速及风向一车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系 式，根据该关系式得出环境风风速及风向下的列车运行速度临界值；
对某一铁路沿线的路况进行统计，得到不同路段的路况数据和数目；
在各路段沿线设立测风站，根据沿线测风站分布，分析研究线路区间位置 以及区间上在大风环境下对列车安全运行速度起限制作用的限制性路况分布状 况，以设计里程为基准排序整理，确定沿线测风站位置一线路区间一路况耦合 关系;
以测风站及其所确定的辖域划分为基础，通过实时风速数据采集，建立路 段沿线区段风速分布连续监测模型，进而确定任一时刻相应区段的计算风速；
根据路况一车型及载重一风速及风向—车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关 系式，获得了列车在该计算风速作用下利车运行速度临界值与该计算风速的关 系。所述车辆倾覆稳定性计算关系式包括
风从曲线外侧吹向曲线内侧，列车向曲线内侧倾覆计算关系式； 和风从曲线内侧吹向曲线外侧，列车向曲线外侧倾覆计算关系式。 一种恶劣风环境安全行车系统，用于列车在恶劣风环境下的安全运行管理，
其特征在于所述安全行车系统包括
大风监控数据中心，存储有列车轨道线路的路况一车型及载重一风速及风
向一车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系式和该列车轨道线路运行列车的车
型、车次、编组和实时报点信息，计算出不同车型列车在某一路段的列车运行
速度临界值；
测风站，所述测风站沿该列车轨道线路分布设置，该测风站根据列车轨道 沿线风速特征划分为多个子区段数据，该各区段数据集成传输至大风监控数据 中心；
系统数据通道，与大风监控数据中心通讯连接，向大风监控数据中心提供 实时运行于线路上列车的信息数据。
该恶劣风环境安全行车方法及系统通过对不同路况(路堤、路堑、桥梁等) 上运行的各型列车周围流场空气流动机理的研究，得到一系列列车气动特性的 变化规律，建立了大风环境下，列车气动力与路堤、桥梁高度的关系式，气动 力与风速、风向、车速关系式，并提炼出多个风特性参数与空气动力系数关系 式；研究路况一列车外形及载重一风速及风向-车速相耦合下，列车在直线和 曲线轨道上倾覆稳定性，基于列车系统动力学和列车空气动力学，建立了路况 (直线和曲线)_车型及载重一风速及风向—车速耦合下车辆倾覆稳定性计算 关系式，提出了不同路况、不同车型及载重、不同风速下列车临界运行速度， 以及列车通过各测风站辖域时的列车安全运行速度限值；实时计算出在线各列 车速度限值，可以用语音和屏显直观预警和报警，指挥大风环境下所有列车运 行。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的阐述。
图1是本发明具体实施方式
中列车表面截面压力分布示意图； 图2是本发明具体实施方式
中列车周围速度矢量分布示意图； 图3是本发明具体实施方式
中路堤高度与列车气动力的关系8图4是本发明具体实施方式
中桥梁高度与列车气动力关系图5是本发明具体实施方式
中路堑高度与列车气动力关系图
图6是本发明具体实施方式
中列车气动力与环境风速度关系图
图7是本发明具体实施方式
中列车运行速度与气动力关系图8A是本发明具体实施方式
中集装箱车空载时临界车速和风速关系图8B是本发明具体实施方式
中集装箱车满载时临界车速和风速关系图9A是本发明具体实施方式
中不同桥梁高度下风速与临界运行车速关系
图犯是本发明具体实施方式
中不同路堤高度下风速与临界运行车速关系
图10是本发明具体实施方式
中空棚车车速和风速关系工程化曲线图。
具体实施例方式
该恶劣风环境安全行车方法及系统从研究风/车/路耦合空气动力学入手，建 立了路况(直线和曲线) 一车型及载重一风速及风向一车速耦合下车辆倾覆稳 定性计算关系式，提出不同路况、不同车型及载重、不同风速下列车临界运行 速度，确定列车通过各测风站辖域时的列车安全运行速度限值。
在高原低气压大风环境下，列车、大风以及具体路况(包括桥梁、路堤、 路堑和平地)耦合的流场是一个非常复杂的空气流动问题，其属于风一车一路 耦合的复杂空气流动现象；具有三种不同相对运动的三维粘性不可压縮空气流 动；并且流场中存在层流附面层到湍流附面层的转捩，湍流附面层分离等复杂 的湍流流动；流场中还存在各种拓扑结构的旋涡以及旋涡的脱落与分离，具有 明显的分离流特性。
发明人经过模拟试验和数值分析，得出包括如下风/车/路耦合气动特性规 律的具体特征
(1)强侧风作用下，列车空气横向力约为风压力的2 3倍，空气升力约 为风压力的5倍。
列车横截面表面的压力分布如图1、图2所示，由于流动滞止和分离，列 车侧部迎风面为正压，背风面为负压，负压与正压的作用方向相同，且负压是 正压的1 2倍，因此，两者叠加产生的空气横向力约为大风风压力(风压与侧 向投影面积的乘积)的2 3倍。同样，车辆上部的强大负压与下部的负压叠加产生的空气升力约为大风风压力的5倍左右。
(2) 空气升力、横向力和倾覆力矩均随路堤高度增加而迅速增加。 如图3所示，路堤坡度的存在，将改变下方气流的方向，增加了气流攻角，
使得空气升力显著增加；风沿路堤运动，其在坡顶时，经过较大的膨胀，气流 的速度将增加，使得列车的迎风面的正压增大，同时，路堤的存在使背风面的 涡区加大，从而背风面的负压增加，也使横向力增加。
(3) 空气升力、横向力和倾覆力矩均随桥梁高度增加而迅速增加。
如图4，在同样指数风条件下，随桥梁高度的增加，列车受到的空气动力 也增加。
(4) 路堑深度越大，列车受到的气动力越小。 列车运行于路堑中，大风受到线路两侧边坡的阻挡，其对列车的气动作用
明显减小，有利于行车安全。路堑深度越大，列车受到的气动力越小。如图5 所示。
(5) 空气升力、横向力和倾覆力矩均随环境风速度增加而增加。 如图6所示。
(6) 空气升力、横向力和倾覆力矩均随列车运行速度的增加而增加。 如图7所示。
经过对上述气动特性规律的大量的数值模拟计算和风洞实验，并结合理论 分析，发明人经现场在线实车试验验证，提炼出一系列理论关系式，可全部应用 于大风环境下列车安全运行速度限值研究。其包括
(1)车辆气动力与路堤高度、风速、风向、车速理论关系式
① 横向力系数与路堤高度关系式
= 附"^/ + + C"祝
式中C;为横向力系数，下标/C-f,Z,W分别代表头车、中间车和尾车；H^为路堤高度； "岍W、夂-、 CV沐,为与大风、横向力系数、路堤高度有关的系数；
② 倾覆力矩系数与路堤高度关系式
附x/t = Gw扁祝"^W + 6戰附朋"^jW + ~扁祝
式屮附w为倾覆力矩系数，下标/f意义同上。
6M ,,tt/、 c，^为与大风、倾覆力矩系数、路堤高度有关的系数。③ 空气升力系数与风速、风向、车速关系式
Cz* 二+ 、,+
式中C^为空气升力系数，下标/C意义同上；/ 为侧偏角；
",d、 cr^均为与大风、升力、侧偏角有关的系数；
④ 横向力系数与风速、风向、车速关系式
C# = A + ^y;t〃 + C一
式中(',.,.为横向力系数，下标/f意义同上。
"—、6^.、 C"—为与大风、横向力有关的系数。
(2)风特性与空气动力系数关系式
提出不同列车(客车、棚车、敞车、集装箱车、罐车、其它车辆)在各种 路况(路堤、桥梁、路堑、平地)上运行时车辆气动力系数与风特性参数关系 式共132个，均用于大风环境下列车稳定性计算作用载荷。
如客车在5m高度路堤上运行时的大风影响空气动力系数关系式为
① 横向力系数与侧偏角之间的关系
C,: --1.3984,+2.5886-
② 倾覆力矩系数与侧偏角之间的关系
加,=-3.7481^+7.0302-
再如棚车在10m高度桥梁上运行时的大风影响空气动力系数关系式为 ①横向力系数与侧偏角之间的关系
Q =-2.0363/ 2+4.0813"
②倾覆力矩系数与侧偏角之间的关系
=-6.9536, +13.095"
发明人认为列车的倾覆不仅与列车的类型、列车的载重、列车本身的参 数相关，还与列车运行的线路路况、列车运行速度和环境风速及风向等密切相关。铁路列车种类繁多，高架桥和高路堤累积线路较长，而列车在不同高度的 路堤或桥梁上的稳定性情况并不相同。经研究路况 一 车型及载重 一 风速及风向 一车速耦合下，车辆在直线和曲线上倾覆稳定性，发明人基于车辆系统动力学 和列车空气动力学，建立了路况(直线和曲线) 一车型及载重一风速及风向一 车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系式，提出路况一车型及载重一风速及风向 耦合下的列车运行速度临界值，在此基础上提出了大风线路不同类型列车的工 程化运行速度限值。
该风向与路况耦合的车辆倾覆稳定计算关系式包括(其中路况包括直线、 曲线、路堤、路堑、大桥等；车型包括客车、棚车、敞车、集装箱车、罐车、 其它车辆等) (1)列车在直线上的计算关系式
1 l &
P.G-[(^ + A5^7)(0.5./7.f/2.S.C>+mfi.a)
(2) 风从曲线外侧吹向曲线内侧，列车向曲线内侧倾覆计算关系式:
{Z).G—[(^^"5^F)(0.5.P.t/2.1S.Cyy+mfl.^ + /WB. )
厂2
(3) 风从曲线内侧吹向曲线外侧，列车向曲线外侧倾覆计算关系式:
"&c ，，
其中Z):倾覆系数 f/:合成速度矢jG: 1/2轮对两侧接触斑间距
车体的重力，
气动升力，& = 0.5pf/2SC,z
转向架的重力，尸:2= .《
i^为车体离心力；
巧2为车体振动侧向惯性力
气动横向力，Fv3=0.5/^2SC
转向架离心力，《.4=附《7';
倾覆力矩，M = 0.5./ ."2. 5.//>f-CA 车体重心侧向位移量，包括F引起的侧向位移^ (货车"-0)、 M引
起的侧向位移A及外轨超高引起的侧向位移A, "=C7 ; y2=C,-M
h=//5(，/G;(、=
C.=
5 *
":侧向振动加速度
车体的重心距轨面高
、'转向架的重心距轨面高
车体的质量
转向架的质量 列车运行速度 风速
1/2两侧枕簧中心距 转向架侧向刚度 车体重心至车轴中心线高度 空气密度
车体侧墙投影面积
附侧向力系数 。z:升力系数
倾覆力矩系数 :曲线半径 C :外轨超高 g :重力加速度 《转向架垂向刚度。
与目前国内外使用的通用关系式对比，上述3个倾覆计算关系式有如下 的特点
1. 均隐含有路况(直线、曲线、路堤、路堑、大桥等)信息；
2. 气动横向力是由车辆迎风面和背风面的压差分布力积分合成得到；
3. 气动横向力和侧滚力矩与车速、风速和风向密切相关；
4. 均包括了空气升力。
通过对路况一车型及载重一风速及风向一车速等信息解耦，研究各种因素 对车辆临界运行车速的影响，得到了风速与临界运行车速关系。包括 不同载重下临界运行车速与风速的关系
如图8A、图8B所示，在同样车速的情况下，载重越大，临界倾覆风速越高。 不同桥梁或路堤高度下临界运行车速与风速关系
如图9A、 9B所示，随着桥梁或路堤高度的增加，车辆的临界运行速度减小。
为了保证列车在整个风区快速安全通过，建立了各段线路临界运行车速和 环境风速的关系。在铁路沿线区段之间安装气象站，并根据这些气象站来确定 整个区间、每个桥梁和路堤处的临界运行车速和风速。具体如下
对沿线所有的高架桥梁和路堤进行统计，得到危险路段数目，每个危险路 段又分直线上倾覆、曲线外倾覆和曲线内倾覆3种工况，由此，建立了各危险 点的车速和风速关系。在此基础上，提出列车通过各测风点所辖域时的列车安 全运行速度限值。
以青藏铁路格尔木一拉萨段为例，其包括
测风站位置一线路区间一路况耦合关系首先根据沿线测风站分布，通过 分析研究线路区间(含车站)位置，以及区间上在大风环境下对列车安全运行速度起限制作用的限制性路况(桥、路堤、路堑、曲线、直线)分布状况，以 设计里程为基准排序整理，确定了沿线测风站位置一线路区间一路况耦合关系。 各测风站的辖域划分模型在深入研究测风站位置与数据大风特征、线路区间 (包括车站)、线路状况(桥、路堤、路堑、曲线、直线)及其耦合关系的基础 上，提出了各测风站的辖域划分模型。
格尔木一拉萨沿线区段风速分布连续监测模型以测风站及其所确定的辖 域划分为基础，通过实时大风数据采集、传输和分析处理，系统建立了沿线区 段风速分布连续监测模型，从而确定了任一时刻相应区段的计算风速。
沿线风速一路况一运行列车车型一列车速度限值模型在研究低气压大风 环境下列车通过"限制性路段"(特大桥梁、高路堤、曲线等)的空气动力性 能基础上，结合大比例模型风洞试验和数值计算结果，以车辆倾覆系数为主要 运行安全评判准则，获得了列车在强侧风作用下运行速度与临界倾覆风速的关 系。通过"工程化"数据处理，系统建立了适合列车运行操纵及指挥调度实际 要求的列车安全限速模型。
该工程化处理后的车速和风速关系为一梯形曲线，如图IO所示。
该恶劣风环境安全行车系统可通过全面分析沿线测风站采集数据的大风特 征，结合从铁道部TMIS和TDCS系统获取的列车编组、列车类型、列车重量、
运行列车时间等信息及沿线不同路况(桥梁、路堤、路堑或平地)参数，提出 列车-大风-路况等多源信息融合处理方法，建立恶劣风环境下行车实时预警与
指挥决策模型。 其包括
大风监控数据中心大风监控数据中心是整个系统的核心。系统每天24小 时长年不间断稳定运行，保存沿线全部运行列车的车型、车次、编组、实时报 点等信息。
大风监控数据中心与沿线测风站数据通道沿线测风站数据采用"多区段 划分，集中采集传输"模式。首先，将沿线所以测风站根据沿线风速特征进行 划分，分为多个子区段数据通道。其次，将各段区段数据集成传输到总监控数 据中心。
大风数据中心与TMIS和DMIS系统数据通道大风监控数据中心用超6类 双绞线与铁道部西宁TMIS和DMIS系统的交换服务器直接相连，实时获取以当 前时刻为基准前后共约5小时(前2h后3h)内运行列车的列车编组、列车类型、
15列车重量、运行列车时间及位置等信息。
大风监控数据中心诊断与维护技术建立多个大风数据库实例，分别单独 存储，提高系统的査询检索效率；建立数据库实例定时自动备份与恢复机制， 提高系统运行可靠性；采用内存、CPU监测程序，随时检査系统运行状态， 一但 发现异常，立即生成错误信息文件，终止程序并重新启动。
风力监测故障诊断维护与应急处理技术能实时监测无人值守测风站的各 种运行状态，快速识别设备故障并通知维护部门进行应急处理。
本发明从开展风/车/路耦合空气动力学(空气流动机理、列车空气动力特 性)研究，到提出特殊风环境下列车安全速度限值，最终研建大风监测预警和 行车指挥系统，建立了高原铁路恶劣风环境下行车安全保障系统，实现了理论 一技术一工程一应用的系统集成创新；
得到特殊风环境下风/车/路耦合气动特性规律；提出车辆空气升力、横向 力、倾覆力矩与风向、风速、车速、路堤高度理论关系式；提出全面的多个风 特性参数与空气动力系数关系式；
建立风特性、空气动力、机械动力等作用下风向与路况耦合的车辆倾覆稳 定计算关系式；得到特殊风环境下的列车临界运行速度；提出风速一路况一车 外型与载重不同组合下的74880种工况的列车安全运行速度限值；
本发明考虑了风速一路况(直线、曲线、路堤、路堑、大桥等) 一车型(空 重客车、棚车、敞车、集装箱车、罐车、其它车辆等)耦合的复杂工况；该安
全行车系统首次实现与铁路TMIS和TDCS的实时数据交换和分析处理，从而能 实时计算出长距离运行的在线各列车在大风作用下安全运行速度限值(每10秒
钟刷新计算74880种工况)；能实时指挥各种客、货列车按规定速度运行。
其在列车运行速度限值方面，与目前国内外使用的稳定性计算通用关系式 对比不同之处有3个稳定性倾覆计算关系式中均隐含有路况(直线、曲线、路 堤、路堑、大桥等)信息；横向气动力是由车辆迎风面和背风面的压差分布力积 分合成得到；横向气动力和侧滚力矩与车速、风速和风向密切相关；3个稳定性 倾覆计算关系式中均包括了空气升力。
权利要求
1. 一种恶劣风环境安全行车方法，用于列车在恶劣风环境下的安全运行管理，其特征在于所述安全行车方法包括对各种环境风风速、风向下的不同列车类型在不同路况中的气动特性规律进行数值模拟计算，得到不同环境风风速、风向条件下，列车气动力与路况间的气动特性理论关系式；根据列车在直线轨道和曲线轨道上的倾覆稳定性和所述气动特性理论关系式，基于列车系统动力学和列车空气动力学，进行数值模拟试验和风洞试验，建立路况—车型及载重—风速及风向—车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系式，根据该关系式得出环境风风速及风向下的列车运行速度临界值；根据该列车运行速度临界值在符合该关系式下的某路况范围内操控该列车。
2. 根据权利要求1所述的恶劣风环境安全行车方法，其特征在于所述气动 特性规律包括强侧风作用下，列车空气横向力约为风压力的2 3倍，空气升力约为风压 力的5倍；空气升力、横向力和倾覆力矩均随路堤高度增加而迅速增加； 空气升力、横向力和倾覆力矩均随桥梁高度增加而迅速增加； 路堑深度越大，列车受到的气动力越小； 空气升力、横向力和倾覆力矩均随环境风速度增加而增加； 空气升力、横向力和倾覆力矩均随列车运行速度的增加而增加；
3. 根据权利要求1所述的恶劣风环境安全行车方法，其特征在于所述路况 包括直线、曲线、路堤、路堑、大桥；所述车型包括客车、棚车、敞车、 集装箱车、罐车。
4. 根据权利要求1所述的恶劣风环境安全行车方法，其特征在于所述安全 行车方法还包括对某一铁路沿线的路况进行统计，得到不同路段的路况数据和数目； 根据所述路况一车型及载重一风速及风向一车速耦合下车辆倾覆稳定性计 算关系式，建立各路段的列车运行速度临界值与风速关系；在各路段沿线设立测风站，测定某一时刻该路段的实时风速，并根据所述路段 的列车运行速度临界值与风速关系，确立在该风速条件下的该列车运行速度临 界值。
5. —种恶劣风环境安全行车方法，用于列车在恶劣风环境下的安全运行管理，其特征在于该安全行车方法具体包括对各种环境风风速、风向下的不同列车类型在不同路况中的气动特性规律 进行数值模拟计算，得到不同环境风风速、风向条件下，列车气动力与路况间 的气动特性理论关系式；根据列车在直线轨道和曲线轨道上的倾覆稳定性和所述气动特性理论关系 式，基于列车系统动力学和列车空气动力学，进行数值模拟试验和风洞试验， 建立路况一车型及载重一风速及风向一车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系 式，根据该关系式得出环境风风速及风向下的列车运行速度临界值；对某一铁路沿线的路况进行统计，得到不同路段的路况数据和数目；在各路段沿线设立测风站，根据沿线测风站分布，分析研究线路区间位置 以及区间上在大风环境下对列车安全运行速度起限制作用的限制性路况分布状 况，以设计里程为基准排序整理，确定沿线测风站位置一线路区间一路况耦合 关系；以测风站及其所确定的辖域划分为基础，通过实时风速数据釆集，建立路 段沿线区段风速分布连续监测模型，进而确定任一时刻相应区段的计算风速；根据路况 一 车型及载重—风速及风向—车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关 系式，获得了列车在该计算风速作用下利车运行速度临界值与该计算风速的关 系。
6. 根据权利要求5所述的恶劣风环境安全行车方法，其特征在于所述车辆 倾覆稳定性计算关系式包括风从曲线外侧吹向曲线内侧，列车向曲线内侧倾覆计算关系式； 和风从曲线内侧吹向曲线外侧，列车向曲线外侧倾覆计算关系式。
7. —种恶劣风环境安全行车系统，用于列车在恶劣风环境下的安全运行管 理，其特征在于所述安全行车系统包括大风监控数据中心，存储有列车轨道线路的路况一车型及载重一风速及风 向一车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系式和该列车轨道线路运行列车的车 型、车次、编组和实时报点信息，计算出不同车型列车在某一路段的列车运行速度临界值；测风站，所述测风站沿该列车轨道线路分布设置，该测风站根据列车轨道 沿线风速特征划分为多个子区段数据，该各区段数据集成传输至大风监控数据 中心；系统数据通道，与大风监控数据中心通讯连接，向大风监控数据中心提供 实时运行于线路上列车的信息数据。
全文摘要
恶劣风环境安全行车方法及系统，该安全行车方法包括对各种环境风风速、风向下的不同列车类型在不同路况中的气动特性规律进行数值模拟计算，得到不同环境风风速、风向条件下，列车气动力与路况间的气动特性理论关系式；根据列车在直线轨道和曲线轨道上的倾覆稳定性和所述气动特性理论关系式，基于列车系统动力学和列车空气动力学，进行数值模拟试验和风洞试验，建立路况—车型及载重—风速及风向—车速耦合下车辆倾覆稳定性计算关系式，根据该关系式得出环境风风速及风向下的列车运行速度临界值。
文档编号B61L23/00GK101441128SQ20091000008
公开日2009年5月27日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者松 姚, 杨明智, 梁习锋, 田红旗, 平 许, 高广军 申请人:中南大学