CN103983462B - 风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值确定方法及系统，以解决目前以列车倾覆系数作为风区行车安全的唯一判据、不能综合考虑实际环境诸影响因素的问题。所述方法包括：首先确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式、列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式以及确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式，通过列车运行中的当前风速及三个关系式得出三个车速并进行比较，最小的车速即为当前风/车/路/网/墙/地形等因素耦合环境下的列车运行安全阈值。通过上述方式确定的列车运行的安全阈值，更接近列车运行的实际环境，对列车运行速度的选择更具有参考价值。

Description

风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值确定方法及系统

技术领域

本发明属于轨道交通安全技术领域，具体涉及一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法和系统。

背景技术

列车自从19世纪70年代作为一种运输货物和载客的交通工具传入我国，就一直伴随着事故的发生。在大风多发地带，大风会带来严重的列车事故。

我国西北地区大陆性气候明显，受到西伯利亚、乌拉尔山南下寒流的影响，大风频繁强劲，风速高、风期长。位于新疆境内的兰新铁路经过的“百里风区”、“三十里风口”等风区是世界上内陆大风风速最大的地区之一，历史最高风速超过64m/s，年均大风天数超过100天，局部地区超过200天。青藏高原也是大风多发地带，根据青藏高原气象实测资料分析，大风高发区集中在以沱沱河为中心的高原主体部位，其平均年大风日数在150天以上，如沱沱河平均年大风日为167.8天。青藏铁路五道梁至安多段正好位于高原大风中心区域。我国也是世界上台风登陆最多、受灾最严重的国家之一，从辽宁到广西的沿海地区常受台风的袭击，这些区域台风风速强劲、破坏能力极强，威胁过往列车的安全，造成列车倾覆，带来人员伤亡。

历史上，我国新疆铁路发生因大风造成的列车倾覆事故20多起、翻车110余辆，并造成重大财产损失和人员伤亡等严重后果。在我国其他地区，大风将集装箱吹落的事故也屡见不鲜。在日本，自1889年东海道正线沼津－原间客车脱轨倾覆以来，至今断定为风致列车事故有近30起，其中的一起事故就造成233人伤亡。在新西兰，1880年，在Rimutaka山脉爬坡的铁路上，突风将前面的三节列车吹落到山谷下；1936年，在Wairarapa铁路线上运行的列车被突风吹翻。比利时和瑞士也都曾发生突风引起的列车倾覆事故。

大风不但会导致列车倾覆、脱轨，而且还会引发钻网、断网、弓网分离等事故。如银川供电段1998年－2001年大风原因引起的弓网故障就多达30次。在电气化的列车运行中，弓网系统中的受电弓上部为多自由度结构。当列车在大风环境下运行时，产生的非定常升力导致受电弓对接触网的正压力发生变化。当非定常升力增加受电弓对接触网的正压力时，会导致压力过大，增加对接触网的损耗，减少设备寿命甚至造成设备损坏；当非定常升力减小爱电弓对接触网的正压力时，会导致压力过小，造成受电弓离线率上升。因此，大风产生的非定常升力会对行车安全带来不利影响。同时，大风产生的流动分离、流动附着等现象，在受电弓表面形成气动力，导致受电弓运行姿态及动力性能改变，使受电弓出现过大的纵向和/或垂向位移（风致网偏），也会直接影响列车运行安全和弓网（受电弓和接触网）的使用寿命。

目前，对大风影响列车运行安全的研究中，大多以列车倾覆系数作为风区行车安全的唯一判据，即认为在列车对应车速和风速下，列车倾覆系数超过0.8后列车不能安全运行；且目前的判据中没有将风/车/路/网/墙/地形耦合起来，往往以某一特定工况下的倾覆系数作为判定依据。实际上，大风不但可能导致列车脱轨倾覆，而且可能导致列车车体相对转向架倾覆、车体被升力抬起后失稳以及风致网偏过大引起弓网失效的问题。在大风对列车运行安全性的影响研究中，列车的运行速度是一个重要因素。因此，确定列车运行的安全阈值显得格外重要。而现有技术中，尚没有综合考虑列车倾覆、车体升重比超限失稳、风致网偏导致弓网失效等临界条件来确定列车运行的安全阈值。

发明内容

本发明的目的是提供一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值确定方法及系统，通过综合考虑风/车/路/网/墙/地形耦合下列车倾覆、车体升重比超限失稳、弓网失效等临界条件来确定列车运行的安全阈值，使得这一安全阈值更接近列车运行的实际环境，为选择合适的列车运行速度提供更有价值的参考。

根据本发明的一个方面，提供了一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法，所述方法包括：

确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式；

确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式；

确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式；

检测列车运行状态下的当前风速，由当前风速及第一关系式计算第一车速，由当前风速及第二关系式计算第二车速，由当前风速及第三关系式计算第三车速；

比较第一车速、第二车速、第三车速，确定最小的车速为当前风/车/路/网/墙/地形耦合状态下的列车运行的安全阈值。

上述方案中，所述确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式进一步包括：当列车倾覆系数D达到预定值时，得到不同风速下相对的车速，并进行数值拟合，得到第一关系式。

上述方案中，所述列车倾覆系数D通过下式计算得出：

                          （1）   

其中，

为列车倾覆系数；

为轮对两侧接触斑间距的1/2；

为车体重心侧向位移量，=++其中为引起的侧向位移、为引起的侧向位移，为外轨超高引起的侧向位移；

为车体的重力；

为转向架的重力；

，其中为车体离心力、为车体振动侧向惯性力；

为车体的重心距轨面高；

为转向架的重心距轨面高；

为转向架离心力；

为倾覆力矩，，其中 为空气密度、为车速与风速的合成速度、为迎风侧面积、为参考高度、为气动倾覆系数。

上述方案中，所述确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式进一步包括：

判定列车升重比达到临界状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第二关系式；

其中，

所述列车升重比通过下式计算：

                                              （2）

式（2）中，

为车体的气动升力；

为车体重量；

当=时，判定列车升重比达到临界状态；其中为升重比临界状态判定常数。

上述方案中，所述确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式进一步包括：

判定风致网偏导致弓网失效状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第三关系式；

其中，所述风致网偏导致弓网失效通过网偏量进行判断，所述网偏量通过下式计算：

                      （3）

其中，

为风速下的最大网偏量；

F表示与括号内因素相关的多项式;

和为接触网几何参数的跨距和结构高度；

为接触网力学参数的纵向承力索；

为接触网力学参数的横向承力索；

为导线的单位比重；

为导线的单位张力；

为风负载计算的体型系数;

为风负载计算的风速不均匀系数；

表示受电弓气动载荷力；

为环境风速, 表示链形悬挂限制因子。

根据本发明的另一个方面，提供了一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定系统，所述系统包括：

第一关系式确定模块，与车速计算模块连接，用于确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式；

第二关系式确定模块，与车速计算模块连接，用于确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式；

第三关系式确定模块，与车速计算模块连接，用于确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式；

风速监测模块，与车速计算模块连接，用于检测列车运行状态下的当前风速；

车速计算模块，与安全阈值确定模块连接，用于由当前风速及第一关系式计算第一车速，由当前风速及第二关系式计算第二车速，由当前风速及第三关系式计算第三车速；

安全阈值确定模块，用于比较第一车速、第二车速、第三车速，确定最小的车速为当前风/车/路/网/墙/地形耦合状态下的列车运行的安全阈值。

上述方案中，所述第一关系式确定模块还执行下述操作：当列车倾覆系数D达到预定值时，得到不同风速下相对的车速，并进行数值拟合，得到第一关系式。

上述方案中，所述列车倾覆系数D通过下式计算得出：

                          （1）   

其中，

为列车倾覆系数；

为轮对两侧接触斑间距的1/2；

为车体重心侧向位移量，=++其中为引起的侧向位移、为引起的侧向位移，为外轨超高引起的侧向位移；

为车体的重力；

为转向架的重力；

，其中为车体离心力、为车体振动侧向惯性力；

为车体的重心距轨面高；

为转向架的重心距轨面高；

为转向架离心力；

为倾覆力矩，， 为空气密度、为车速与风速的合成速度、为迎风侧面积、为参考高度、为气动倾覆系数。

上述方案中，所述第二关系式确定模块还执行下述操作：

判定列车升重比达到临界状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第二关系式；

其中，

所述列车升重比通过下式计算：

                                              （2）

式（2）中，

为车体的气动升力；

为车体重量；

当=时，判定列车升重比达到临界状态；其中为升重比临界状态判定常数。

上述方案中，所述第三关系式确定模块还执行下述操作：

判定风致网偏导致弓网失效状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第三关系式；

其中，所述风致网偏导致弓网失效通过网偏量进行判断，所述网偏量通过下式计算：

                      （3）

其中，

为风速下的最大网偏量；

F表示与括号内因素相关的多项式;

和为接触网几何参数的跨距和结构高度；

为接触网力学参数的纵向承力索；

为接触网力学参数的横向承力索；

为导线的单位比重；

为导线的单位张力；

为风负载计算的体型系数;

为风负载计算的风速不均匀系数；

表示受电弓气动载荷力；

为环境风速, 表示链形悬挂限制因子。

本发明提供的风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法，首先确定不同因素的影响条件下即不同状态下风速与车速的关系式，包括路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式、列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式以及确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式，对于列车运行中的任意风速，均可通过上述三个关系式得出三个车速，比较三个车速，则最小的车速即为当前风速下综合考虑了风/车/路/网/墙/地形等因素耦合下的列车运行安全阈值。在当前条件下，当列车以小于安全阈值的速度行驶时，是安全的。通过上述方式确定的列车运行的安全阈值，充分考虑了列车运行环境的复杂性，对环境中的多元因素均进行了加权考虑，更有利于列车运行环境中的多种隐患的排除，所得到的安全阈值可以更接近列车运行的实际环境，从而对列车运行速度的选择更具有参考价值，使列车在各种环境中均能在保证安全的前提下以最佳的速度行驶。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例中所确定的第一关系式的风速-车速关系曲线图；

图3是根据本发明优选实施例中列车横截面表面压力分布图；

图4是根据本发明优选实施例中列车横截面表面及周围流线分布图；

图5是根据本发明优选实施例中所确定的第二关系式的风速-车速关系曲线图；

图6是根据本发明优选实施例中所确定的第三关系式的风速-车速关系曲线图；

图7是根据本发明优选实施例确定列车运行的安全阈值的风速-车速关系谱；

图8是根据本发明优选实施例风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是根据本发明优选实施例的风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法流程图。

如图1所示本发明实施例的风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法，包括如下步骤：

步骤S1，确定路况－车型，载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式；

步骤S2，确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式；

步骤S3，确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式；

步骤S4，检测列车运行状态下的当前风速；

步骤S5，由当前风速及第一关系式计算第一车速，由当前风速及第二关系式计算第二车速，由当前风速及第三关系式计算第三车速；

步骤S6，比较第一车速、第二车速和第三车速，确定最小的车速为当前风/车/路/网/墙/地形耦合状态下的列车运行的安全阈值。

步骤S1中的所述耦合状态中个参数含义说明如下：路况，包括列车运行路线是直线还是曲线，沿线是否有防风沙工程，所运行的路线是否为平地，是否有桥梁、路堤、路堑等；车型及载重，包括列车类型（如货运列车、客运列车）和列车自身参数（如列车自身悬挂结构包括抗侧滚扭杆、横向档、弹簧、减震器等参数）、列车载重（如满载、空载）；风速及风向，包括不同地域如内陆地区（如兰新线）、沿海地区（如温福线）、高原地区（如青藏线）铁路沿线的风的特性（包括风速廓线、风湍流度、风速与风向、频谱及功率谱等）。

在综合考虑上述因素的前提下，通过结合风洞模拟试验、数值计算等方法，建立大风环境下，列车空气动力与路堤高度、桥梁高度、路堑深度的关系式，空气动力与风速、风向、车速的关系式，根据上述关系为风速-车速数值拟合计算进行适当取值，根据从所测的风速中进行适当取值并测试和记录相应的车速，并根据所得的相对应的风速-车速，通过数值拟合方法如最小二乘法或函数插值法拟合出路况－车型及载重－风速及风向－车速多元耦合状态下风速-车速的第一关系式，并根据第一关系式绘制风速-车速关系曲线图；或者，根据所得的相对应的风速-车速，在风速-车速关系曲线图中绘制点值，连线后得到风速-车速关系曲线图，通过数值拟合如插值法得到风速-车速的第一关系式及曲线图。

在数值拟合计算的取值中，从所测的风速中进行适当取值，主要考虑列车倾覆的临界状态下的风速取值。这里列车倾覆的临界状态通过列车倾覆系数D来描述。

大风环境下列车倾覆系数D的计算，需考虑下述作用力的影响：

列车以速度通过曲线时的离心力；

列车重力；

列车侧向振动惯性力；

轮轨作用力；

侧风作用在列车上产生的侧向气动力：列车以速度运行时，将大风引起列车迎风面和背风面的车体表面分布压力和粘性力进行积分后再进行力的合成，得到侧向气动力；

列车受到的气动升力：列车以速度运行时，将大风引起列车顶部和底部车体表面分布压力和粘性力进行积分后再进行力的合成，得到气动升力。

本实施例中，列车倾覆系数D，通过下式进行计算：

                          （1）   

其中，

为列车倾覆系数；

为轮对两侧接触斑间距的1/2；

为车体重心侧向位移量，=++其中为引起的侧向位移、为引起的侧向位移，为外轨超高引起的侧向位移；

为车体的重力；

为转向架的重力；

，其中为车体离心力、为车体振动侧向惯性力；

为车体的重心距轨面高；

为转向架的重心距轨面高；

为转向架离心力；

为倾覆力矩，代表侧向气动力和气动升力的影响，并通过下式计算得到：，其中 为空气密度、为车速与风速的合成速度、为迎风侧面积、为参考高度、为气动倾覆系数。

通过式（1）得到列车倾覆系数，将此倾覆系数与预设值进行比较，当达到预设值时，表示列车已达到倾覆临界状态，此时进行风速和相应车速的取值，进行数值拟合计算。

图2是根据本发明优选实施例中所确定的第一关系式的风速-车速关系曲线图。

如图2所示，图a为本发明实施例列车空载情况下的路况－车型及载重－风速及风向－车速多元耦合状态下风速-车速的第一关系式的曲线图，图中斜线表示的区域即为路况－车型及载重－风速及风向－车速多元耦合状态下，列车空载时运行的安全速度区间，安全阈值即为斜线区域的临界处所表示的速度值；图b为本发明实施例列车满载情况下的路况－车型及载重－风速及风向－车速多元耦合状态下风速-车速的第一关系式的曲线图，图中斜线表示的区域即为路况－车型及载重－风速及风向－车速多元耦合状态下，列车满载时运行的安全速度区间，安全阈值即为斜线区域的临界处所表示的速度值。步骤S2中，列车的升重比在大风环境下会有所变化。当列车在大风环境下运行时，由于车体表面空气的流动分离作用和漩涡非对称脱落现象会对侧向力、升力和倾覆力矩产生影响，列车顶部的负压与底部的负压叠加而产生的空气升力约为大风风压力的5倍左右；当有路堤时，路堤的斜坡将改变路堤下方气流的方向，增加气流攻角，如此也会使列车周围的升力显著增加。

图3是根据本发明优选实施例中列车横截面表面压力分布图。图4是根据本发明优选实施例中列车横截面表面及周围流线分布图。如图3和图4所示，列车在运行过程中，列车顶部的负压远远大于风压，顶部负压和底部负压的叠加，也远远大于风压。

因此，在确定列车运行的安全阈值时，有必要考虑列车升重比对安全阈值的影响。通过风洞模拟实验和数值计算结果拟合，可得出下式：

                       （4）

其中，为气动升力系数，、、为与路况相关的系数，为偏航角。这一公式是经过现场在线实车验证的，可应用于列车运行的各种环境。

由式（4），可计算在一定路况下运行的列车，包括列车运行路线为曲线时，风压所形成的列车周围的气动升力，并由此计算列车的升重比。

列车升重比可通过下式计算：

                                              （2）

式（2）中，

为车体的气动升力；

为车体重量；

当=时，判定列车升重比达到临界状态；其中为升重比临界状态判定常数。为一常数，可根据列车底部结构的不同选取，通常情况下，的取值范围为0.75~0.85。

另外，这里在计算升重比时，仅考虑了气动升力，在实际情况中，列车垂向振动产生的垂向惯性力也会对列车的升力产生一定的影响。当垂向惯性力对列车升力的影响较大时，需要在计算升重比时，将垂向惯性力与气动升力进行合并，作为。

通过升重比临界状态的判断，选取合适的用于进行数值拟合的点值，从而通过数值拟合方法如最小二乘法或函数插值法拟合出列车升重比临界状态下风速-车速的第二关系式，并根据第二关系式绘制风速-车速关系曲线图；或者，根据所得的相对应的风速-车速，在风速-车速关系曲线图中绘制点值，连线后得到风速-车速关系曲线图，通过数值拟合如插值法得到风速-车速的第二关系式及曲线图。如图5所示。图5是根据本发明优选实施例中所确定的第二关系式的风速-车速关系曲线图。

步骤S3中，所述风致网偏指的是大风导致弓网系统中的受电弓或接触网出现偏离的现象。当风的影响很明显，以至于使得弓网系统失效时，列车无法正常运行，这也是列车运行中的一个很大的隐患。因此，很有必要对弓网系统进行实时的监测，确定安全阈值时也要充分考虑这一因素。

这里，本发明实施例还通过基于机器视觉的非接触式风致网偏检测方法建立了风致网偏与风速的理论模型，确定了风致网偏导致的弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式。

风致网偏导致弓网失效可以通过网偏量进行判断。当网偏量达到预设值时，即可判断会导致弓网失效，在此临界状态下，及时调整列车车速，控制网偏量。

所述网偏量可通过下式计算：

                      （3）

其中，

为风速下的最大网偏量；

F表示与括号内因素相关的多项式;和为接触网几何参数的跨距和结构高度；

为接触网力学参数的纵向承力索；

为接触网力学参数的横向承力索；

为导线的单位比重；

为导线的单位张力；

为风负载计算的体型系数;

为风负载计算的风速不均匀系数；

表示受电弓气动载荷力；

为环境风速；

 表示链形悬挂限制因子；这里，对于承力索，取值为1.919；对于接触导线，取值为1.757。

通过所确定的网偏量，确定风致网偏导致弓网失效的临界状态，选取合适的用于进行数值拟合的点值，从而通过数值拟合方法如最小二乘法或函数插值法拟合出列车弓网失效临界状态下风速-车速的第三关系式，并根据第三关系式绘制风速-车速关系曲线图；或者，根据所得的相对应的风速-车速，在风速-车速关系曲线图中绘制点值，连线后得到风速-车速关系曲线图，通过数值拟合如插值法得到风速-车速的第三关系式及曲线图。如图6所示。图6是根据本发明优选实施例中所确定的第三关系式的风速-车速关系曲线图。

上述三个关系式，是在分别考虑了列车倾覆、升重比超限、弓网失效的情况下所得出的，但在列车实际运行中，需综合考虑上述三个因素的影响，需在各种条件进行耦合的情况下，确定列车运行的安全阈值。

图7是根据本发明优选实施例确定的列车运行安全阈值的风速-车速关系谱。

图7是本发明实施例在风/车/路/网/墙/地形耦合下的风速-车速关系谱,这一关系谱是在上述三个关系式及曲线图的基础上得到的，综合考虑了列车倾覆、升重比超限、弓网失效等因素在列车运行中对车速的影响。

如图7所示，AB段反映接触网跨距、高度、承力索张力等特征对确定安全阈值的影响；BC、DE段反映车辆外形、路况、线路等特征对确定安全阈值的影响；CD段反映车体重量、底部结构、顶部形状等特征对确定安全阈值的影响。从而得出列车运行的车速安全区。

步骤S4至步骤S6给出了对这一关系谱的利用。当列车在一定环境中运行时，监测出列车运行环境的当前风速，从这一关系谱中，可以看出当前风速下，对列车倾覆、升重比超限、弓网失效三个因素的影响权重，也可以通过第一关系式、第二关系式、第三关系式的计算得出当前风速下单独考虑三个因素时各自的临界车速，从所得的三个临界车速的比较中得出三个因素的影响权重排序，从而通过影响最大的一个因素，来确定此时的安全阈值，使列车在该阈值范围内运行，从而更好的达到安全运行的目的。

图8是根据本发明优选实施例风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定系统结构示意图。

如图8所示，本发明实施例还提供了一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定系统,所述系统包括：

第一关系式确定模块1，与车速计算模块5连接，用于确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式；

第二关系式确定模块2，与车速计算模块5连接，用于确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式；

第三关系式确定模块3，与车速计算模块5连接，用于确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式；

风速监测模块4，与车速计算模块5连接，用于检测列车运行状态下的当前风速；

车速计算模块5，与安全阈值确定模块6连接，用于由当前风速及第一关系式计算第一车速，由当前风速及第二关系式计算第二车速，由当前风速及第三关系式计算第三车速；

安全阈值确定模块6，用于比较第一车速、第二车速、第三车速，确定最小的车速为当前风/车/路/网/墙/地形耦合状态下的列车运行的安全阈值。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式，其中，所述确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式进一步包括：当列车倾覆系数D达到预定值时，得到不同风速下相对的车速，并进行数值拟合，得到第一关系式；

确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式；

确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式；

检测列车运行状态下的当前风速；

由当前风速及第一关系式计算第一车速，由当前风速及第二关系式计算第二车速，由当前风速及第三关系式计算第三车速；

比较第一车速、第二车速、第三车速，确定最小的车速为当前风车路网墙地形耦合状态下列车运行的安全阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述列车倾覆系数D通过下式计算得出：

                        （1）   

其中，

为列车倾覆系数；

为轮对两侧接触斑间距的1/2；

为车体重心侧向位移量，=++其中为引起的侧向位移、为引起的侧向位移，为外轨超高引起的侧向位移；

为车体的重力；

为转向架的重力；

，其中为车体离心力、为车体振动侧向惯性力；

为车体的重心距轨面高；

为转向架的重心距轨面高；

为转向架离心力；

为倾覆力矩，，其中为空气密度、为车速与风速的合成速度、为迎风侧面积、为参考高度、为气动倾覆系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式进一步包括：

判定列车升重比达到临界状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第二关系式；

其中，

所述列车升重比通过下式计算：

                                              （2）

为车体的气动升力；

为车体重量；

当时，判定列车升重比达到临界状态；其中为升重比临界状态判定常数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式进一步包括：

判定风致网偏导致弓网失效状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第三关系式；

其中，所述风致网偏导致弓网失效通过网偏量进行判断，所述网偏量通过下式计算：

                      （3）

其中，

为风速下的最大网偏量；

F表示与括号内因素相关的多项式;

和为接触网几何参数的跨距和结构高度；

为接触网力学参数的纵向承力索；

为接触网力学参数的横向承力索；

为导线的单位比重；

为导线的单位张力；

为风负载计算的体型系数;

为风负载计算的风速不均匀系数；

表示受电弓气动载荷力；

为环境风速, 表示链形悬挂限制因子。

5.一种风车路网墙地形耦合下列车运行安全阈值的确定系统，其特征在于，所述系统包括：

第一关系式确定模块，与车速计算模块连接，用于确定路况－车型及载重－风速及风向－车速耦合状态下风速与车速的第一关系式；

第二关系式确定模块，与车速计算模块连接，用于确定列车升重比临界状态下的临界风速与车速的第二关系式；

第三关系式确定模块，与车速计算模块连接，用于确定风致网偏导致弓网失效状态下的临界风速与车速的第三关系式；

风速监测模块，与车速计算模块连接，用于检测列车运行状态下的当前风速；

车速计算模块，与安全阈值确定模块连接，用于由当前风速及第一关系式计算第一车速，由当前风速及第二关系式计算第二车速，由当前风速及第三关系式计算第三车速；

安全阈值确定模块，用于比较第一车速、第二车速、第三车速，确定最小的车速为当前风车路网墙地形耦合状态下列车运行的安全阈值。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述第一关系式确定模块还执行下述操作：当列车倾覆系数D达到预定值时，得到不同风速下相对的车速，并进行数值拟合，得到第一关系式。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述列车倾覆系数D通过下式计算得出：

                     （1）   

其中，

为列车倾覆系数；

为轮对两侧接触斑间距的1/2；

为车体重心侧向位移量，=++其中为引起的侧向位移、为引起的侧向位移，为外轨超高引起的侧向位移；

为车体的重力；

为转向架的重力；

，其中为车体离心力、为车体振动侧向惯性力；

为车体的重心距轨面高；

为转向架的重心距轨面高；

为转向架离心力；

为倾覆力矩，， 为空气密度、为车速与风速的合成速度、为迎风侧面积、为参考高度、为气动倾覆系数。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二关系式确定模块还执行下述操作：

判定列车升重比达到临界状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第二关系式；

其中，

                                                （2）

式（2）中，

为车体的气动升力；

为车体重量；

当时，判定列车升重比达到临界状态；其中为升重比临界状态判定常数。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三关系式确定模块还执行下述操作：

判定风致网偏导致弓网失效状态时，得到不同风速下相对应的车速，并进行数值拟合，得到第三关系式；

其中，所述风致网偏导致弓网失效通过网偏量进行判断，所述网偏量通过下式计算：

                      （3）

其中，

为风速下的最大网偏量；

F表示与括号内因素相关的多项式;

和为接触网几何参数的跨距和结构高度；

为接触网力学参数的纵向承力索；

为接触网力学参数的横向承力索；

为导线的单位比重；

为导线的单位张力；

为风负载计算的体型系数;

为风负载计算的风速不均匀系数；

表示受电弓气动载荷力；

为环境风速, 表示链形悬挂限制因子。