[發明專利]高速鐵路大風監測點布設方法

有效

• 申請號: 201010506850.0
• 申請日: 2010-10-14
• 公開（公告）號: CN102023317A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 溫閑云;李振山;薛安;馬淑紅;李建群;殷和宜
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00;G01M9/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 曹正鳳

1.一種高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于，通過高速鐵路沿線氣象站資料的統計分析、大風出現概率的流體數值模擬，結合風洞實驗，實現基本監測點、內插監測點、特殊監測點三個不同層次監測點的布設。

2.一種高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)對高速鐵路沿線以及周圍常規氣象站的風速、風向等資料進行統計分析，利用邊界層氣流模式估算鐵路沿線各類地形地貌單元上大風出現頻率，在大風出現頻率大于預定頻率的地貌單元上布設基本監測點；

(2)劃分地貌單元，在同一地貌單元內根據地形地貌資料研究復雜地形下鐵路沿線任意兩點間風場的相關關系，建立兩點間大風出現概率的相關性函數，模擬高速鐵路沿線的風場，計算高速鐵路沿線的大風出現概率與模擬誤差，在總誤差達到誤差上限的位置上布設內插監測點，其中，所述總誤差包括模擬誤差與距離變大導致的模型計算誤差兩個部分；

(3)對特殊路段的風場進行高分辨率數值模擬與風洞實驗模擬，在數值模擬與風洞實驗中大風出現頻率均大于預定頻率的位置上布設特殊監測點，其中所述特殊路段包括所述的特殊路段包括彎道、高路堤、隧道、埡口、局部地形。

3.如權利要求2所述的高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于：步驟(1)所述利用邊界層氣流模式估算鐵路沿線各類地形地貌單元上大風出現頻率優選建立雙參數威布爾分布風速概率模型，利用極大似然法進行模型參數的率定，雙參數威布爾分布的公式為：

p=(kA)(vA)k-1exp[-(vA)k]]]>

式中，p為風速等于vm/s的概率，k為模型形狀參數，v為風速，A為模型尺度參數。

4.如權利要求2所述的高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于：步驟(2)所述劃分地貌單元的依據包括高程和地表覆蓋物。

5.如權利要求2或4所述的高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于：步驟(2)建立大風出現概率的相關性函數中進一步包括在同一地貌單元內確定大風的最大影響半徑，在此范圍內鐵路沿線兩點之間風速的相關性隨距離的增加而逐漸減弱，相關性函數的公式為：

式中，q為鐵路沿線兩點之間風速的相關系數，R_max為大風的最大影響半徑，d為兩點之間的距離。

6.如權利要求2所述的高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于：步驟(2)包括識辨影響風場的主要因素，包括垂直高度、地形地貌、地表障礙物周邊地區植被的季節性變化、列車高速運行時的流場變化、氣象傳感器位置、電磁兼容等。

7.如權利要求2所述的高速鐵路大風監測點布設的方法，其特征在于：步驟(2)所述模擬誤差是由軟件計算能力限制導致的誤差，總誤差包括模擬誤差與距離變大導致的模型計算誤差兩個部分。

8.如權利要求5所述的高速鐵路大風監測布設的方法，其特征在于：步驟(2)優選利用Navier-Stokes流體方程模擬高速鐵路沿線的風場，計算高速鐵路沿線的大風出現概率與模擬誤差，繪制模擬誤差-距離曲線，并結合所述的大風出現概率的相關性函數，繪制總誤差隨所述鐵路沿線任意兩點間的距離的變化曲線，利用最小二乘法擬合該曲線，估算誤差上限所對應的內插監測點的布點間距。