【恶劣天气对上海城市轨道交通行车安全的影响的防范策略8800字（论文）】

第第页恶劣天气对上海城市轨道交通行车安全的影响的防范策略摘要在中国城市轨道交通日益发达的今天，轨道交通线路亦日益采用地面，高架等方式，气象条件在轨道交通运营中的作用也日益明显。既有的城市轨道交通的应对手段，多采用驾驶员观测，天气预报等手段来获得天气情况，调度员制定了临时限速。这种方法的缺点是不能精确地把握天气的影响范围、在很大程度上使运行效率下降、自动化水平不高，为此，文章通过对城市轨道交通在各种天气条件下的作用进行了分析，本文还以上海城市轨道交通为例进行了研究，恶劣天气给上海城市轨道交通带来了冲击，文中还给出了上海轨道交通气象监测技术的具体应用实例，可以提前进行气象灾害的预警，以此为基础，构建气象风险防范工作机制，提出上海城市轨道交通恶劣天气事件处理精细化控制措施，以尽量减少意外、减少设施和设备的损坏。关键词：行车安全，城市轨道交通，恶劣天气目录TOC\o"1-3"\h\u279321引言 1257192天气对城市轨道交通的运行影响 2310662.1风天气对城市轨道交通运行的影响 219272.2雨天气对城市轨道交通运行的影响 3321142.3雪天气对城市轨道交通运行的影响 4259962.4雾天气对城市轨道交通运行的影响 536082.5极端温度天气对城市轨道交通运行的影响 5303592.6混合天气对城市轨道交通运行的影响 5185923恶劣天气对上海城市轨道交通行车安全的影响 7230793.1上海市域的主要恶劣天气灾害 7205093.2恶劣天气对上海城市轨道交通的影响 7272093.2.1上海城市轨道交通受恶劣天气影响的特点 7298353.2.2上海城市轨道交通的行车安全风险分析 893834上海城市轨道交通应对恶劣天气防范策略 9235814.1构建上海轨道交通气象辅助决策系统 92724.2建立气象风险防范工作机制 1020864.3增加城市轨道交通应对恶劣天气的应急措施 11187545结论 136722参考文献 141引言在我国城市化进程日益加快的今天，出现了交通阻塞和乘车困难等问题、行路难己经成了城市发展中一个不可忽视的限制因素，且城市轨道交通客运量较大、能源利用良好、对环境污染少、舒适性较强等特征，并且凭借安全、方便、快捷等特点，成为城市交通问题的优选解决方案。当前我国城市轨道交通正处在快速发展时期，轨道交通线路亦日益采用地面与高架相结合。列车运行路线周边气象条件对于轨道交通运营的影响亦日益显著，我国地域辽阔，地理气候条件比较复杂，中国沿海地区在夏季受台风影响时间较长、龙卷风的作用，一些主要城市上海、上海、南京最大风速大概在30m·s以上，北方冬季常受冰雪天气侵袭，而且南方常受潮湿天气的侵袭。此外，全球环境也在日益恶化，恶劣天气出现的可能性也在不断增加，它对轨道交通的伤害也与日俱增，对恶劣天气环境进行防范、处理、感知、管制就成了一个需关注的话题。文章通过城市轨道交通现状，分析了恶劣天气给行车安全造成的影响，利用学习到的城市轨道交通知识，以应对上述不安全因素，提出了完善我国城市轨道交通运营隐患的预防措施。另外，通过对恶劣天气给城市轨道交通行车安全带来的影响进行了分析，兼顾交通管理、车辆、参与者、道路和行车环境上存在缺陷，提出有关解决措施和对策建议，对提升城市轨道交通安全，大力发展城市轨道交通，意义重大。2天气对城市轨道交通的运行影响所谓天气，就是某一地区短时段大气状态和变化情况的统称。恶劣天气是指易导致人员伤亡的天气，是一种直接和间接的天气、财产损失或者资源破坏等大气现象，主要的恶劣天气有：冰雹、雨雪、风、沙尘暴、雾。恶劣天气对城市轨道交通地下线路的运营并不产生直接影响，主要引起旅客客流的增加，运营需求加大。针对露天线路，恶劣天气对线路地面设备和线路运行列车有直接影响，给运行安全带来较为显着的影响，所以，本文主要对恶劣天气对露天线路作业的影响进行了分析。2.1风天气对城市轨道交通运行的影响集结水蒸气（云）形成水后体积变小，周围的水蒸气来补充时便形成了风。风按风速分为若干级别见表2-1。受风天气的影响较大的有高架线，地面线，受强烈侧风的影响，列车的空气动力性能变坏，不仅仅是列车的空气阻力，升力、横向力急剧增大，对列车横向稳定性有影响，严重者会造成列车翻车。此外大风也会破坏城轨基础设施，如在路线四周设置的临时建筑等，影响了行车安全。对城市轨道交通系统，按风力等级划分，风天气可按以下几种方法进行分类：10级及以上：对列车稳定性有很大影响，列车倾覆的危险性非常大，会给城轨基础设施，列车车辆带来严重的损害等等，并且严重威胁着旅客及工作人员生命安全；9级：对于列车的稳定性有很大影响，对于城轨基础设施也会带来不同的损害；6-8级：对列车的稳定性有一定的影响，且对城轨基础设施一般不会造成破坏。等级小于6级：对列车稳定性影响不大，不会损害城市轨道交通基础设施。表2-1风类型划分标准风级名称风速常见表现形式0无风0.0-0.2烟直上1软风0.3-1.5烟可以指示方向，但是风向标不可以旋转2轻风1.6-3.3树叶微动3微风3.4-5.4树枝和树叶不停的摇摆着4和风5.5-7.9能把地上的灰尘、纸张吹掉5劲风8.0-10.7有叶子的小树摆动着，内陆水面上有小波6强风10.8-13.8大树枝晃动，难以撑起雨伞7疾风13.9-17.1整棵树都在晃动，人们迎着风走着路都觉得吃力8大风17.2-20.7小树枝被断裂，烟囱被摧毁了9烈风29.8-24.4小屋很容易损坏10狂风24.5-28.4陆上罕见，见了就能刮倒树11暴风28.5-32.6陆上罕见，见时难免损失惨重12台风32.7-36.9陆上罕见，摧毁力极强2.2雨天气对城市轨道交通运行的影响云由大量小冰晶与小水滴构成，在千姿百态的云中，其水滴尺寸分布亦不一致，多由凝结过程与碰撞并合过程引起。受凝结的影响，水汽补充使得云滴继续增加，云滴扩大成雨滴，降至地面形成降雨。降雨量是从空中落在地上的水量，水平面上堆积的深度。降水量通常以毫米表示，与降水持续时间呈正比，持续时间长，达最大值需要的雨量就多，否则就少。按时降雨量分为小雨，中雨、大雨和暴雨四级，见表2-2。表2-2雨天类型划分标准类型1小时内降雨量暴雨≥16mm大雨8.1-15mm中雨2.6-8mm小雨≤2.5mm《地铁设计规范》规定，无砟道床面在钢轨底面以下不少于70mm。上海地铁线路采用60轨，高176mm，路线最低点积水的最大深度不宜大于246mm。所以，若排水设计不完善或排水管路系统不完善以消除雨水，将对城市轨道交通造成安全隐患。从上海地铁排水沟的容量来看，可计算出该线最低点临界降雨量，把暴雨分成4级：低于50mm·h-1的降雨不会影响城市轨道交通。50-70mm·h-1降雨对城市轨道交通无影响，但该线最低点的排水量几乎达到最大值。75-83mm/h线最低点排水量最大，己经初现道床积水、路基、高架桥梁及其他设施都会产生不同的危害；在83mm/h以上的线的最低点的积水面，可能会淹没轨面，导致线路基础设施故障，也可针对路基、高架桥梁及其他设施会产生较为严重的损害，开车要被打断。2.3雪天气对城市轨道交通运行的影响雪是一种固态降水现象，气象学上降雨与降雪合称降水。雪的形成原因与雨相似，主要生成于气温低于0°C的云，冷空气力量较强时，当地面气温降到0°C或更低的时候，便会有积雪。雪的类别可按一小时降水量来分类，见表2-3。（１）小到一场大雪的降雪就能使轨面冻结，积雪严重，导致轨面状态恶化。重大雪灾会使铁路出现大范围脱轨或者中断。据大量测试结果表明，在轨面有冰雪的地方，粘着系数大幅度降低。列车在静止状态下轨面状态处于干燥状态、冰雪粘着系数的最小值在0.275与0.145左右。列车速度80km/h，这两种轨面状态下粘着系数的最低值分别在0.18左右，0.06左右。因为粘着系数的减小，列车制动性能恶化，导致列车追尾风险加大。表2-3雪天类型划分标准类型1小时内降水量暴雪大于7mm大雪3-7mm中雪1-3mm小雪小于1mm（２）暴雪暴雪不但使轨面状态变坏，会造成路线、列车及信号设备附近有大量的积雪，结冰，甚至有埋在地下的危险、高架轨道设施等。在暴雪作用下，地铁高架线居多、地面线路堑部分，它的危害体现在：1）致密的雪团积存于道岔处，如果没有及时清除，会对尖轨密贴造成影响，继而影响行车安全。积雪会压塌城市轨道交通保护区内周围的既有建筑，由此导致侵限进入轨行区而中断了行车。2）列车转向架，制动系统等一般都在很大程度上裸露在车体外部，火车行进时卷起来的雪，在车底结冰了，引起列车局部故障，致使列车的制动距离加大、连刹车都失灵。3）列车底部的冻结有可能造成掉冰块的后果，命中设置于线路中央的应答器，导致应答器破碎。积雪覆盖太厚，会给列车的运营带来一定的难度。积雪附着厚度积累到一定程度时，就会导致无法精确计算列车速度。可根据积雪深度将暴雪天气等级划分为以下几种：轨面积雪在11cm以下：主要是影响列车的制动能力。轨道区域积雪11-22cm：给列车底部及地面设备造成了一定的冲击。轨面积雪为22-30cm：给列车底部及地面设备造成了相对较大的冲击。轨面积雪超过30cm：列车运行难度大，给列车底部及地面设备造成了较大的冲击，应停止营运。2.4雾天气对城市轨道交通运行的影响当水汽充沛，微风和大气稳定时，相对湿度达100%，空气里的水汽在空气里冷凝，形成微小的水滴，悬浮在空中，在地面水平上降低能见度，这一天气现象叫做雾。雾类按可见度分类。参见表2-4。表2-4雾天类型划分标准类型可见度重雾50m以下浓雾50-200m中雾200-500m轻雾500-1000m雾天气多导致能见度降低，并且城市轨道交通以车载信号控车为主，列车可以达到“盲驾”的目的，所以，纯雾天气并不会影响城市轨道交通的运营。2.5极端温度天气对城市轨道交通运行的影响所谓极端温度，就是在一定时期内在特定区域内所达到的最低温度与最高温度。前者为极端最低温度，后一种为极端最高温度。极端温度会给典型电气及电子零部件带来麻烦，例如，变压器、主控开关、蓄电池等。据统计，中国各城市极端极端最低气温不低于-45°C，极端最高气温不得超过+45°C，并且城市轨道交通中列车和地面设备均具有良好的抗高温和低温能力，处于此温度区间，因此，本研究没有考虑独立极端温度对于露天线路上列车运行的影响。2.6混合天气对城市轨道交通运行的影响（1）低温与雨雪天气当气温低于零度时，下雨、降雪会导致结冰，导致轨面状态不佳，极大地降低了轮轨粘着系数，继而对列车制动力及空转打滑风险产生影响，增加列车追尾风险。（2）低温与雾天气纯雾天气并不影响城市轨道交通运营，但雾出现在严寒的冬天，将使路面结成薄冰，极大地降低了轮轨粘着系数，增加了列车追尾的风险。（3）风与暴雨／雪天气在暴雨，暴雪等天气条件下，与没有降雨的工况相比，列车周边流场发生了很大的改变，雪或雨局部地黏附于列车表面，由此导致列车表面粘性力加大，对列车受力情况产生影响，特别是火车迎风面与火车背风面之间火车压力变化很大。使得列车所承受的侧向力和力矩都有所增加，这样火车就比较容易翻车了。据研究发现，与只有侧风天气比较，在暴雨和大风的耦合影响下，列车倾覆的风险增加10-20%左右；若受大风和暴雪的影响，倾覆风险将增加大约20%-50%。（4）雷电天气雷电是雷云间或雷云与地面放电时出现的自然现象，雷电天气通常与雨雪天气同时出现。上海因其气候背景特殊、丘陵地带地形隆起、下垫面有足够的水气、空气里富含细微带电粒子，为雷电产生创造条件。在经济飞速发展的今天，人民生活水平日益改善，高层建筑越来越多，各类高科技电子设备应用广泛，雷电灾害对社会、人民生命财产、经济的危害巨大，危害严重。轨道交通供电设备包括牵引变电所变电设备和接触网输电设备，高架段接触网输电线路常年裸露在自然环境下，无备用。在受到雷击时，若缺乏过电压保护措施或不恰当，会造成接触网绝缘设备被烧坏，继而引起线路跳闸，给轨道交通供电的安全运行带来了严重的威胁。若雷击所产生电流经接触网线输送至接近牵引变电所，必然导致所供电设备受损，由此造成故障扩大，形成更大范围内的意外。3恶劣天气对上海城市轨道交通行车安全的影响3.1上海市域的主要恶劣天气灾害上海位于长江中下游地区的平原上，面临东海，属亚热带季风气候。它的气候特点是四季如春，雨热同季。上海市域在夏季流行东南风，以降水集中期为主，极端最高气温高达40°C或更高；冬季降水有减少趋势，气候偏冷，西北风盛行，最寒冷时期多发生于1月中旬~2月初，这一阶段全年平均气温均在5°C以下，1961年后，上海的冬季极端最低气温为-11°C。见图3-1，这一明显的气候特征在上海市2020年气象类预警中亦有所体现。并从上海市1984—2008年间的主要气象灾害的统计中可以看出，上海全年都可能遭受灾害性天气，包括：暴雨洪涝，台风和雷电等、大风等是最频繁的，并主要分布于每年6~9月份汛期时段。图3-12020年上海市主要气象预警发布情况3.2恶劣天气对上海城市轨道交通的影响3.2.1上海城市轨道交通受恶劣天气影响的特点第一，区域性差异比较明显。图2是1961—2019年间上海年均降雨量的空间分布特征，可见，中心城区和东部沿海区域降水较其他区域偏高。每年汛期，中心城区和东部沿海区域内涝易发，可能会造成城市轨道交通线网某些站点和路段行车延误，客流积压等问题、服务中断等等。其次，灾害天气对城市轨道交通影响周期长。由于灾害天气的影响，导致城市轨道交通在发生突发事件之后，灾害天气仍可维持很长时间，给城市轨道交通事故/事故应急抢险工作造成了一定威胁，还为随后的尽快恢复经营造成了难度，影响严重，甚至要几天才能解决、恢复正常经营。如2019年第9号台风“利奇马”对上海的持续影响达65h，在这期间，上海城市的轨道交通线网经历了多次突发事件，涵盖装置松动、车站渗漏水、异物侵限等。当突然发生自然灾害时，因灾害性天气现象具有不确定性，突发性等特点，常常引起人的恐慌心理，或者发生恐慌行为，由此引发了一系列连锁反应，最终危害社会稳定和人民群众生命财产安全。第三，更具破坏力。灾害天气导致的突发事件，多数都将对城市轨道交通线路正常运行产生直接影响，甚至造成线路大面积停运的现象，继而严重影响了城市轨道交通网络化运营作用的发挥。如2021年第6号台风“烟花”导致上海城市轨道交通6条线路停运，9条线路缩线运行。3.2.2上海城市轨道交通的行车安全风险分析文章统计分析了2010—2020年间上海城市轨道交通由于各种气象灾害导致突发事件发生情况。图3-2显示了台风/大风导致的15次事件，因雷电引起的共12次，由强降水、暴雨共引发了9次，因低温冰冻引起共发生2例。这表明上海城市轨道交通安全运营的气象风险因子以雷电、台风/大风、冰冻雨雪、暴雨天气等为主。图3-22010—2020年上海城市轨道交通因气象灾害引发的突发事件数4上海城市轨道交通应对恶劣天气防范策略4.1构建上海轨道交通气象辅助决策系统各地区城市轨道交通一般使用市气象部门对城市进行统一预警，并以此作为预警响应启动的惟一准则。但由于气象灾害发生的频率与强度的分布存在着不均衡性，对于不同地理区域内的路线、站内所受影响大小不一，对于受气象灾害危害的线路、该站制订的预防措施亦要不同。根据几年来试点运行效果和事件预防情况、2020年度应急处置经验，上海城市轨道交通与上海市气象服务中心共同开发完成了上海轨道交通气象辅助决策系统。本系统采用上海市的基本地理资料、前一阶段试点架设自动气象站和上海市气象局现有气象站监测数据，实现气象灾害的风险预警、实时监控等许多数字化功能。（1）中心地图版块。这个板块展示了上海城市轨道交通各条线路分布图，常态表现是绿。一旦出现风险预警，预警路段会显示高亮。另外，界面之上的位置还将对上海气象预警信号标识符号及预警内容进行滚动更新。（2）风险预警板块。按照设定预警阈值进行预警，展示了目前上海城市轨道交通大风，降雨的情况、低温和其他风险的警告情况。按照预设预警阈值进行预警，预警等级划分为特别严重的（用红色标识）、严重（用橙色标识）、较重（用黄色标识）、通常（用蓝色标识）有四个级别。所展示的号码分别说明了风险预警中车站区间总数和各条路线的具体状况。（3）气象实况预报板块。这个版块展示了每一条线、各站点（可以区别为地面站，地下站和高架站）当前风速、降雨量、气温和其他实况信息，及采集当前数据时间等。一旦上述信息参数超过阈值，系统会进行颜色告警。（4）影响板块。可以根据用户需求展示某一条线上各车站客流。在风险预警发生后，对当前风险中受影响人数进行统计。（5）预警信息板块。能够对全市和区县预警信息进行展示，而中心地图上表面具有相关的预警信号和滚动字幕。（6）极端天气统计版块。在版块界面中发生极端天气受到影响的站点数，单击这个号码，中心地图中的有关网站将显示闪烁的。极端天气有短时强降水、高温、低温、大风等。2021年，这一系统开始投入运行，2021年为防御第6号台风“烟花”、14号台风“灿都”期间，通过有计划地提前预警，应急准备时间延长，使得预警响应全面向前推进，还可为极端天气条件下城市轨道交通线网运行指挥提供更为精准的决策依据。后续系统也会对应用场景进行不断的探索，实现大数据的应用、云计算等科技手段作为依托，将数字化和防灾、减灾工作、探索智能化相结合，促进城市轨道交通气象风险管控能力与水平不断提高。4.2建立气象风险防范工作机制通过采用科技先进监测手段，取得了及时、有效预警信息，实现上海城市轨道交通气象风险处置的“关口前移”，为城市轨道交通安全运营筑牢根基。另一个角度说，对于城市轨道交通气象风险精细化亦有较高要求。拿大风极端天气来说事，它的防范机制见图4-1。城市轨道交通线路规划阶段，需要做好相关防御工作，并考虑到目前气象条件，建立了可行的防灾预案。具体来讲，大风灾害风险预防工作主要有:（1）发布工作指令。随即组织力量，强化车站和车辆基地建设、对线路及其他区域附属设施及悬挂物紧固状态进行检查巡视，并对玻璃幕墙、广告牌、围墙、空调外机、导向牌、门窗、隔音屏和其他露天线路设施设备等进行重点排查，避免出现因物体掉落或者倾倒导致的人员伤害事件、轨行区侵限，高空坠物等事故。（2）加强运营准备。晚上调整，取消了一些“无关的，不重要的”施工计划，增加临时巡检施工项目等。在压缩施工时间的同时，巡道车比图定出发时刻早1h出库巡道，以证实设备状况是正常的。（3）强化行车安全。列车司机主要注意高架地面线路有无异常。调度要以气象风险预警为基础，结合现场列车异常运行情况，适时公布列车限速、停运和其他命令以及根据路线折返条件对各路线行车交路进行调整，尽可能减少灾害的后果。（4）强化客运组织。该站按路线运能减少、线路停运及其他情况下进行大客流疏导，并进行出入口、在电扶梯及其他重要场所，强化客流秩序管控，避免因客流积压而对冲客流。积极采用官方网站、客流实时信息展示系统、官方微博、列车广播、乘客信息系统、电视直播、车站广播等各种渠道，以最快的速度公开应急信息，引导旅客绕行，对旅客出行方式进行调整，有效地减少了运营调整给旅客出行带来的冲击。（5）加强应急抢修布局。一方面各运营直属单位专/兼职抢修队要全天候日夜值班；另一方面积极与上海市级联动单位和属地政府联动、城市轨道交通建设单位与其他单位加强联系，建立共同应急处置机制，才能形成巨大的合力。图4-1上海城市轨道交通大风灾害风险防范工作机制4.3增加城市轨道交通应对恶劣天气的应急措施基于气象灾害处置实战经验，上海城市轨道交通总结和分析了气象灾害导致的突发事件处理流程及结果，并进行了防灾评估、减灾工作是否有效，成立、完善了有关规章制度及处置预案，细化、规范了应急响应与应急处置要求。（1）若遇到台风、大风等风灾，要着重抓好行车组织和行车安全。严格按照交通运输部对城市轨道交通行车组织管理有关要求执行：如地面、高架线路或者路段在风力波及的范围之内，当风力达到7级时，列车运行速度不得超过60km/h，当风力达到八级时，列车的运行速度不得大于25km/h、当风力达到9级或更高时，则需要停机；列车司机应当加强对列车运行的瞭望，在操作过程中增强“怀疑有异物侵限或者异常”警觉性，发现异常情况后，应立即限速或者停止行驶，避免影响继续扩大。（2）有雨水倒灌入城市轨道交通区域险情发生，坚决实施“熔断”机制。列车司机立即证实积水，尤指积水面与轨面之间的间距，如果积水面离轨面的高度不少于50mm，要组织好列车限速通行工作；如果积水面与轨面的距离高度在50mm以下，列车原则上不得在积水区段行驶。专业抢险抢修队伍立即到达现场，组织实施确认区间泵情况，消除区间积水；属地管理单位要立即使用沙袋、应急泵、防汛板和其他应急物资，组织实施应急处置工作，以及用电安全防护等工作。（3）倘若由雷电造成设施设备故障的，调度要适时进行运营组织调整。专业抢险抢修队伍应当按照抢修指令到达现场，组织实施现场安全防护和抢修工作、设施设备的试验和运行的恢复。（4）倘若有雨雪冰冻天气时，供水管道保温手段应进一步优化完善，对于站进出口、高架站和地面站水