淺談杭深線鐵路風雨監(jiān)測點設置的合理性

侯海方

（中國鐵路上海局集團有限公司寧波工務段，工程師，寧波315012）

高鐵防災系統(tǒng)通過分布在沿線的風、雨監(jiān)測點動態(tài)監(jiān)控環(huán)境風速、風向及雨量，當其超出警戒值時，設置在調度所的防災終端發(fā)出大風限速、停運等預警信息，調度員根據需要輸入列車運行速度控制命令，同時由CTC系統(tǒng)自動生成調度命令通過無線通信系統(tǒng)傳送給司機，直接控制列車運行速度從而確保高鐵安全。根據鐵路周邊環(huán)境及氣象信息，找出最優(yōu)風、雨監(jiān)測點設置位置，既能最大限度地發(fā)揮防范作用，又能將自然災害對鐵路運輸秩序的影響程度降到最低。

1 鐵路風雨監(jiān)測儀種類及設置原則

1.1 既有杭深線鐵路風雨監(jiān)測儀器種類 杭深線鐵路風速風向監(jiān)測采用德國Lambrecht熱場式風速風向儀和芬蘭VAISALA公司的WXT520型超聲波風速風向儀，雨量監(jiān)測均采用WXT520型超聲波風速風向儀(該設備兼具測量風速、風向及雨量功能)。日前采購的設備為新一代維薩拉WXT530系列氣象變送器，可提供氣壓、相對溫度、濕度、降雨量、風速和風向等6種重要氣象參數。

WXT520型超聲波風速風向儀應安裝在周圍物體（例如樹和建筑物）不會產生渦流的位置。一般在無遮掩、寬敞地段，通過支架將其固定在接觸網桿上，距軌面4 m±0.1 m，與接線箱連接構成現場監(jiān)測點，接觸網桿四周至少應該有150 m的開闊空間，如圖1所示。

圖1 WXT520型超聲波風速風向儀安裝

1.2 風速監(jiān)測點設置原則 瞬時最大環(huán)境風速值超過15 m/s地區(qū)應設置風速風向監(jiān)測點。

1)根據氣象條件設點。要根據氣象站的歷史風速資料分析兩年一遇的瞬時最大風速，當其大于30 m/s時，監(jiān)測點按1～5 km間距設置；當其大于20 m/s且小于30 m/s時，監(jiān)測點按5～10 km間距設置；當其小于20 m/s時，監(jiān)測點按10～15 km間距設置。

2）根據地理環(huán)境設點。

（1）橋梁（高路堤）區(qū)段：按5～10 km間距設置監(jiān)測點，長度小于3 km的橋梁，設置1個監(jiān)測點；長度大于3 km且小于5 km的橋梁，則根據現場地形情況設置1～2個監(jiān)測點；長度大于5 km且小于15 km的橋梁，設置3個監(jiān)測點。橋梁中心及跨越江河區(qū)段必須設置風監(jiān)測點。

（2）埡口（峽谷、河谷）區(qū)段：風監(jiān)測點按1～5 km間距設置，埡口中心必須設置一臺，長度大于800 m的埡口根據地形情況適當增設。

（3）隧道區(qū)段：長度大于500 m的隧道視現場地形、風速決定是否在其進出口設風監(jiān)測點。

（4）其他區(qū)段：平原及其他區(qū)段風監(jiān)測點按10～15 km間距設置。

1.3 雨量監(jiān)測點設置原則 原則上年降雨量大于2000 mm地區(qū)應設置雨量監(jiān)測點，雨量監(jiān)測點應設置在路基地段；有條件時，雨量監(jiān)測點與風速風向儀同址安裝于接觸網桿上，其設置要綜合考慮沿線降雨量、地形地貌及地質、植被等情況。

1）根據雨量布點。根據氣象部門既有雨量數據，年降雨量大于2 000mm區(qū)段，雨量監(jiān)測點按10～15km間距設置；年降雨量大于1 500 mm且小于2 000 mm區(qū)段，雨量監(jiān)測點按15～20 km間距設置；年降雨量小于1 500 mm區(qū)段雨量監(jiān)測點按20～25 km間距設置。年降雨量嚴重分布不均勻區(qū)段，可根據雨量數據適當增設雨量監(jiān)測點。

2）根據地形、地貌布點。

（1）連續(xù)路基地段，有砟軌道線路，雨量監(jiān)測點按15～20 km間距設置；無砟軌道線路，雨量監(jiān)測點按20～25km間距設置。

（2）高路堤（塹）地段：堤（塹）高大于30 m區(qū)段雨量監(jiān)測點按10～15 km間距設置；堤（塹）高大于10 m小于30 m區(qū)段雨量監(jiān)測點按15～20 km間距設置；堤（塹）高小于10 m區(qū)段雨量監(jiān)測點按20～25 km間距設置。

（3）設有防護網的隧道口按現場實際需要設置雨量監(jiān)測點。

（4）排水斷面較小，遇強降雨可能導致排水不暢區(qū)段可適當增設雨量監(jiān)測點。

3）根據地質條件布點。膨脹土、軟土路基等地質不良區(qū)段雨量監(jiān)測點按10～15 km間距設置，其他區(qū)段按15～25 km間距設置。

2 杭深線鐵路風雨監(jiān)測點設置情況

2.1 杭深線鐵路基本概況 杭深線鐵路沿線地形復雜，主要表現為低山丘陵、堆積平原地形，西高東低，山脈與盆地呈北東、北北東向排列。低山丘陵海拔一般在100～600 m之間，少數山峰在800m以上，自然山坡坡度15～50°。堆積平原大多分布在山前、河流兩岸及河口和海灣灘涂地帶，沿線地形地貌較為復雜。部分線路區(qū)段通過濱海海積平原區(qū)及低山丘陵區(qū)，海積平原地勢平坦開闊，地面高程在2～5 m之間。

杭深線甬臺溫段沿線屬亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，雨量充沛，四季分明。多年平均氣溫16.1℃～16.5℃，平均雨量1100～2 300 mm，年最大降水量2 552.6 mm，每年7～9月為臺風季節(jié)，最大風力12級以上，最大風速達40.0 m/s。

2.2 杭深線鐵路風雨監(jiān)測設置情況 目前杭深線共設置18處大風監(jiān)測點、1處雨量監(jiān)測點、33處風雨監(jiān)測點，結合沿線雨量信息綜合考慮，這些監(jiān)測點均設置在四周較為開闊長大橋梁上。其中，風監(jiān)測點平均間距6.6 km，雨監(jiān)測點平均間距10.29 km。

3 杭深線鐵路風雨監(jiān)測點存在問題

3.1 風速監(jiān)測點設置問題 以瞬時最大風速超過30 m/s報警值為研究對象，統(tǒng)計杭深線近兩年所有風監(jiān)測點監(jiān)測數據，風速值超過30 m/s共101次，其中12級大風報警78次。受沿海臺風天氣影響，30 m/s以上大風多集中在7～9月，累計70次，風速值達35.5 m/s共60次。據既有風口位置調查和有關監(jiān)測數據可發(fā)現以下問題：

1）監(jiān)測點設置不合理?！惰F路自然災害及異物侵限監(jiān)測系統(tǒng)工程設計暫行規(guī)定》明確規(guī)定：設計速度200 km/h鐵路沿線極大風速值超過25 m/s的區(qū)段應設置風速風向監(jiān)測點。而據調查統(tǒng)計有的設置點近兩年風速值達35.5 m/s只有13次，占總數據的21.7%，其中K345路堤地段同期從未出現過30 m/s以上強風，表明有的監(jiān)測點缺乏設置的必要性。

2）監(jiān)測點設置有遺漏。

（1）風監(jiān)測點的設置未充分考慮上跨橋防拋網、路橋地段聲屏障、彩鋼瓦等輕飄物影響。如：2017年8月16日杭深線K604+305涵洞上方聲屏障發(fā)生倒伏事件，經現場調查發(fā)現距發(fā)生倒伏事件處不遠的K608+200處風速監(jiān)測點當時所測最大風速為29.8m/s。此例，提示應在具有倒伏風險處設置風速監(jiān)測點。

（2）長大隧道進出口位置是高路塹地段的，宜設置監(jiān)測點。如：2019年超強臺風利奇馬登陸浙江溫嶺，烏巖山隧道進口高路塹上方的輕飄物被吹進網內、樹枝散落隧道內、柵欄網倒伏侵限，現場缺少風速風向監(jiān)測點。

3.2 雨量監(jiān)測點設置問題 以2016年至2018年9月7日杭深線所有雨量監(jiān)測點監(jiān)測數據進行分析。杭深線地處東南沿海，降雨量受梅雨天氣及臺風天氣影響較大。尤其是2018年在華東地區(qū)登陸臺風數量及頻次較高，導致限速45km/h次數較多，為正常年份次數的3-5倍。

統(tǒng)計杭深線各雨量計限速報警概率≥20%處所表1所示：

表2 杭深線限速概率較大區(qū)段統(tǒng)計

當降雨量達到出巡警戒值后，應立即派員對重點區(qū)段和設備在柵欄網外進行巡查，檢查區(qū)段為降雨量達到警戒值的雨量計相鄰兩區(qū)間內的路橋隧設備。限速報警后，還需立即安排人員添乘檢查，經確認設備無異常、所有巡查人員均已撤出柵欄后，方可逐步解除限速。因此，針對限速概率較大區(qū)段，雨量計的設置應能滿足現場快速檢查確認的要求，盡可能的降低影響行車安全及列車延誤的風險。

從表 1可看出，K426+593、K455+856、K507+851、K532+129四處雨量監(jiān)測點對應的冒雨巡查區(qū)間均超過20 Km，尤其是K455+856雨量報警次數最多，巡查區(qū)間長達41.768km。該處監(jiān)測點與鄰近監(jiān)測點K426+593相距29.263 km，遠超設計規(guī)范規(guī)定。巡查區(qū)間內的隧道有11座（其中一座為6 993 m長的無砟隧道），在雨量報警如此頻繁且限速概率較大的區(qū)段，隧道口發(fā)生滑坡的隱患極大，很有必要再增設1處雨量監(jiān)測點，減少冒雨巡查區(qū)間，盡快確認設備狀態(tài)，確保第一時間發(fā)現并及時處理水害隱患。測點。雨量監(jiān)測點的設置應充分考慮冒雨出巡時效性，提高冒雨出巡效率與質量。在限速概率較大區(qū)段建議增設雨量監(jiān)測點，減少限速區(qū)間范圍，提高現場巡查效率。高速鐵路高路堤、高路塹地段及隧道口處受降雨影響，易發(fā)生滑坡、泥石流、落石等自然災害，在這些特殊地點還應重點設置雨量監(jiān)測，雨量監(jiān)測點距特殊地點距離應不大于5 km。

因橋梁對雨量敏感程度不如路基地段，且近年杭深線多發(fā)水害為邊坡溜坍及水漫路肩，如能在高路堤（塹）或排水斷面較小地段適當設置雨量點，可更好發(fā)揮監(jiān)測作用。

5 結語

設置風雨監(jiān)測點是科技保安全的具體實踐，如何在設置中更好地體現必要性合理性效益性的高度統(tǒng)一，需要總結經驗教訓，不斷探索創(chuàng)新，努力提升風雨監(jiān)測設置的效能。

4 改進建議

風監(jiān)測點的設置應充分考慮彩鋼瓦、輕飄物、上跨橋、聲屏障等影響，長大隧道進出口宜設置風速監(jiān)