赵淼　徐方姝　侯亚红　明惠青　孙丽　息涛　关键华

【摘要】：运用层次分析法和专家咨询法，建立哈大高铁辽宁段不良气象条件风险评价指标体系，并对构成风险的因子赋予权重，确定暴雨、雪、大风、雷电、大雾、高低温等为影响哈大高铁辽宁段运营的主要影响因子。依据近50 a的气象资料，运用回归方程对沿线不良气象条件进行了分析，得出了沿线各种不良气象条件的天气特征。针对不良气象条件对高铁运营的影响具有时段和路段差异性的特点，分析其对高铁运营可能造成的影响，确定服务关键期。为了减少各类不良气象条件给高铁运营带来的危害，需做好观测、预报、预警、服务的精细化，从而提高高铁气象服务水平。

【关键词】：哈大高铁；不良气象条件；服务关键期

【引言】：近年来，随着社会经济的不断发展，高铁作为一种高速便捷的交通工具迅速发展。在全球变暖[1-4]的大背景下，极端天气事件频发，自然灾害对铁路安全运营的影响日益凸显。众多学者[5-9]已经对不同地段铁路沿线的不良气象条件进行了分析并对如何做好服务工作展开探讨，并取得积极成果。

哈大高速铁路是我国目前在最北端的严寒地区设计建设标准最高的一条高速铁路，

沿线有山区、平原、沿海，从南到北气温逐渐升高，年平均气温温差2.9 ℃。极端最低气温最大温差达14.5℃。因此分析该路段不良气象条件的分布、变化特征以期更加深入细致的开展沿线气象服务工作，为交通部门防灾减灾提供决策支撑。

1 、 资料与方法

本文利用层次分析法和专家咨询法，建立哈大高铁辽宁段不良气象条件风险评价指标体系和权重，确定主要影响因子。选取沿线沈阳、铁岭、辽阳、鞍山、营口、大连6个气象站1961～2012年暴雨、雪、大风、雷电、大雾、高低温等常规气象观测资料，运用线性回归方程，即 y（t）=a0+a1t， y为各要素，t为时间，a为线性趋势项，把 a X 10表示为各要素每10年的气候倾向率。分析各要素近50 a 的变化规律。

2 、分析与结果

2.1层次分析法与专家调查法

利用哈大高铁辽宁段不良气象要素，运用层次分析法和专家咨询法，建立该路段风险评价指标体系[11]，评价指标体系分为：目标层（A）、指标因子层（B）（见图1），指标因子层从大雾（B1）、暴雨（B2）、雷暴（B3）、大风（B4）、高低温（B5）、雪（B6 ）6 方面考虑。

根据层次指标体系采用专家咨询法、成对比较法和1～9尺度，对上述6个因子的重要性两两（Ai：Aj）比较判断（表1）。利用判断矩阵表，先后向20 位专家展开调查，其中包括8 位气象部门专家，12 位铁路部门专家。通过计算确定了各指标对目标的权重（图1），得到各影响因子对应于目标层的权向量，见公式（1） ：

2.2 哈大高铁辽宁段不良气象条件的主要特征

2.2.1雨的特征

总体来看（图2），近50a沿线暴雨日数变化趋于平稳，年平均暴雨日数≥2 d的年份占71.2%，其中1994年为暴雨最多年份，达到5 d。铁岭、沈阳地区年平均暴雨日数1.6、1.7 d，营口地区2.2 d，其它地区为2.1 d。

2.2.2雪的特征

近50 a沿线年平均降雪日数呈下降趋势，平均每10年下降1.6 d。除营口地区外（19.7 d），其他地区年平均降雪日数均在20 d以上；其中鐵岭地区最多，28.8 d。月平均降雪日数沈阳、铁岭地区12月最多（5.7、6 d）；其他地区1月最多（4.3～6 d）。

2.2.3 大风的特征

瞬时风速大于17 m/s称之为大风。近50 a沿线年平均大风日数总体呈下降趋势（图4），大连地区下降最为明显，平均每10年下降17 d。其中近50 a沿线年平均大风日数最多为大连地区（56.7 d）；辽阳最少（9.5 d）。但近5年沿线年平均大风日数明显减少，沈阳只有2 d，大连8 d（见图5）。沿线地区3～5月为大风的多发季节，占全年大风日数的54%～70%。

2.2.4雷暴的特征

近50 a哈大高铁辽宁段沿线年平均雷暴日数26 d，其中最多为铁岭地区30.4 d。表现出内陆多于沿海的特征。根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343～2004）中的规定，年平均雷暴日数大于20 d而不超过40 d的地区属于多雷区[11]。沿线雷暴的平均初、终间日数在171.3 d～188.4 d之间，表现出由北向南逐渐递增的趋势。

由图6可见：近50 a 哈大高铁辽宁段沿线年雷暴日数总体呈下降趋势，气候倾向率为-0.59 d/10a。

2.2.5 雾的特征

通过对近50 a各气象站大雾日数（20： 00时至翌日20： 00时出现大雾计为1个雾日。）统计得出，沿线年平均大雾日数大连地区最多39.6 d。春、夏季是大连地区大雾的高发季节，而其他地区高发季节为秋、冬季。

由图（7）可见，大连地区年平均大雾日数明显高于其他地区，总体来看各地大雾日数均呈下降趋势，其中鞍山地区下降幅度最大，平均每10年下降2.4 d。

2.2.6 高温、低温的特征

对沿线近50 a高温日数（日最高气温≥35 ℃）以及低温日数（日最低气温≤-22 ℃）的历史资料进行统计， 结果表明：低温日数从北向南逐渐递减，铁岭地区出现低温的日数最多，平均每年15.7 d。沿线年平均高温日数大连、营口地区没有，其它地区不足1 d。近50 a沿线极端最高、最低气温均出现在铁岭地区。

3、 不良气象条件对高铁安全运营的影响及应对措施

3.1不良气象条件对高铁运营的影响

（1）大暴雨及连续暴雨天气会导致路基积水、浸泡、松软、渍涝，沿线还可能发生地质灾害如：泥石流、滑坡等，损伤路基等。

（2）大到暴雪天气易使路面积雪，有可能将铁路线覆盖，还会造成视程障碍，对驾驶产生影响。另外积雪融化，当气温下降时还会结冰，从而破坏铁路设施。

（3）八级以上的大风对高铁线路、沿线的通讯设备可能造成损坏，影响铁路通讯和信号的使用。

（4）雷暴天气主要会导致避雷器爆炸，绝缘子击穿及雷电引起变电所跳闸、电缆头损坏。

（5）大雾天气主要会导致绝缘闪络、击穿；能见度降低，驾驶员的视距变短，较浓的雾还会使驾驶员产生错觉进而影响驾驶员的观察能力和判断能力。

（6）夏季温度的升高，导致无缝线路长钢轨的纵向压力增大，高速列车通过时也容易发生胀轨跑道翻车事故。

3.2 减少不良气象条件对高铁安全运营的应对措施

针对各种不良气象条件给高铁运营带来的严重危害，除强化管理、加强巡检及对铁路设施定期检修外，还应建立交通、气象共享机制，实现气象信息、铁路运营信息、交通安全信息共享，并以此为基础，建立铁路安全气象预警业务，为铁路调度、运营提供决策依据。

（1）由于季节不同，灾害种类不同，影响的程度、影响的区域不同，气象部门应根据不同气象条件下可能会对高铁的运行所造成的影响，及时发布预报、预警信息。

（2）以预报为核心，预警为先导，决策为根本，做好观测、预报、预警、服务的精细化。

（3）要以先进的信息技术为核心，做好气象服务的平台；以先进技术为支撑做好监测、预报、预警等服务工作。

（4）铁路部门与气象部门需要加强合作，开展科研课题，建立起互通互用的机制，提供气象预警，帮助列车快速反应、及时处置，尽可能地将气象条件给电力线路带来的危害降低到最低程度，以确保铁路电力设施安全可靠运行。

4 、 结论与讨论

（1） 运用层次分析法和专家咨询法，建立哈大高铁辽宁段风险评价指标体系，并对构成风险的因子赋予权重，确定大风、雷电、暴雨、雪、大雾、高低温为影响高铁运营的主要影响因子。

（2）依据近50 a的气象资料，对哈大高铁辽宁段沿线大风、雷电、暴雨、雪、大雾、高低温不良气象条件天气进行了分析，得出了沿线各种不良气象条件天气特征。

（3）针对不良气象条件天气对高铁影响具有时期和路段差异性的特点， 分析了这些不良气象条件天气对高速交通的影响程度，确定出大风、雷电、暴雨、雪、大雾五种主要不良气象条件天气服务关键期。

（4）做好高铁气象服务需进一步开展气象对高铁影响机理的研究。建立交通、气象共享机制，实现气象信息、铁路运营信息、交通安全信息共享，及時准确发布预报预警信息并加强与铁路管理部门的合作。

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