《山岳型景區(qū)纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級》編制說明

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《山岳型景區(qū)纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級》編制說明

一、工作簡況

1.任務(wù)來源

根據(jù)中國氣象服務(wù)協(xié)會(huì)**年發(fā)布的《中國氣象服務(wù)協(xié)會(huì)關(guān)于**年第**批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目立項(xiàng)

的通知》（中氣協(xié)發(fā)〔**〕*號）下達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)編制任務(wù)，本項(xiàng)目名稱為《山岳型景區(qū)纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等

級》。

2.起草單位和協(xié)作單位

起草單位：中國氣象局公共氣象服務(wù)中心。

協(xié)作單位：廣東省氣象公共服務(wù)中心。

3.主要工作過程

（1）預(yù)研究

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容基于國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2018YFC1507802）中相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)而制定。

2019年，項(xiàng)目組調(diào)研分析相關(guān)文獻(xiàn)，并實(shí)地前往黃山景區(qū)，與纜車運(yùn)營方進(jìn)行咨詢和座談，收

集整理了黃山地區(qū)大風(fēng)天氣案例以及纜車及其運(yùn)營特點(diǎn)等信息，確定了纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的影響指

標(biāo)因子，并基于天氣學(xué)、物理學(xué)等原理，設(shè)計(jì)給出了纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型以及不同風(fēng)險(xiǎn)等級閾值

劃分結(jié)果。

2020年-2021年6月，項(xiàng)目組采集黃山、華山等景區(qū)歷史大風(fēng)天氣案例數(shù)據(jù)以及景區(qū)纜車運(yùn)營

路線等信息，對大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型進(jìn)行了應(yīng)用檢驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)效果以及專家咨詢建議等對模

型進(jìn)行了逐步訂正和修訂。

（2）立項(xiàng)

2021年6月，本標(biāo)準(zhǔn)正式向中國氣象服務(wù)協(xié)會(huì)提交申請立項(xiàng)。

2021年7月13日收到中國氣象服務(wù)協(xié)會(huì)正式立項(xiàng)通知，啟動(dòng)本標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。

（3）完成征求意見稿

補(bǔ)充這期間的編制過程。

4.標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)由中國氣象局公共氣象服務(wù)中心王秀榮牽頭組織調(diào)研、立項(xiàng)申請、總體方案設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)

編制，公服中心相關(guān)人員以及廣東省公服中心部分人員參與本標(biāo)準(zhǔn)制定工作。標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及分

工見表1。

表1標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其分工

1

姓名工作單位主要工作

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，完成立項(xiàng)申請和主持，總體方案設(shè)計(jì)與技術(shù)把關(guān)，

王秀榮中國氣象局公共氣象服務(wù)中心

各項(xiàng)指標(biāo)等級劃分及評分細(xì)則制定和標(biāo)準(zhǔn)文本起草等

參加人，完成大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型設(shè)計(jì)和等級閾值劃分、標(biāo)準(zhǔn)文本

陳青昊中國氣象局公共氣象服務(wù)中心

編寫等

參加人，完成調(diào)研、資料收集分析以及大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型檢驗(yàn)分

靳奎峰廣東省氣象公共服務(wù)中心

析、標(biāo)準(zhǔn)文本編寫等

范曉青中國氣象局公共氣象服務(wù)中心參加人，協(xié)助完成部分調(diào)研和方案設(shè)計(jì)

張毅廣東省氣象公共服務(wù)中心參加人，協(xié)助完成部分調(diào)研和方案設(shè)計(jì)

慕建利中國氣象局公共氣象服務(wù)中心參加人，協(xié)助完成大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型的應(yīng)用檢驗(yàn)分析

參加人，協(xié)助資料整理和數(shù)據(jù)下載分析，參與標(biāo)準(zhǔn)文稿編寫、修

于涵中國氣象局公共氣象服務(wù)中心

訂等

王立聲中國氣象局公共氣象服務(wù)中心參加人，協(xié)助資料整理分析，參與標(biāo)準(zhǔn)文稿編寫、修訂等

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

1．編制目的

山岳型景區(qū)具有明顯垂直立體氣候和局地小氣候特征，大風(fēng)天氣在不同的地理高度或環(huán)境中，

其風(fēng)力、風(fēng)向變化多端，為山岳型景區(qū)內(nèi)影響旅客或纜車運(yùn)營的危險(xiǎn)要素之一，但已有研究成果或

服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)范等不能滿足山岳型景區(qū)中纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警實(shí)際需求。調(diào)查黃山、華山歷史纜車大風(fēng)

災(zāi)害影響等研究成果顯示，景區(qū)內(nèi)纜車運(yùn)行過程中因?yàn)榇箫L(fēng)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的大小一方面受特定環(huán)境、特

定海拔高度上的風(fēng)向、風(fēng)速本身大小影響，另一方面也受纜車自身重量以及纜車運(yùn)行方向與自然風(fēng)

向之間夾角大小等的影響。因此，本研究將基于氣象數(shù)值模式三維風(fēng)速風(fēng)向輸出結(jié)果以及雷達(dá)回波

大風(fēng)警示區(qū)監(jiān)測結(jié)果、景區(qū)內(nèi)大風(fēng)指標(biāo)站大風(fēng)監(jiān)測結(jié)果等，結(jié)合景區(qū)內(nèi)纜車自身重量和環(huán)境場風(fēng)阻

系數(shù)大小等特征，研究設(shè)計(jì)更有針對性的纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的制定將勢必能夠規(guī)范統(tǒng)籌山岳型景區(qū)中纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分，對指導(dǎo)山岳型

景區(qū)纜車運(yùn)營企業(yè)和作業(yè)人員提前準(zhǔn)備或啟動(dòng)相應(yīng)大風(fēng)防御措施、調(diào)整防御策略、綜合提升氣象災(zāi)

害防御能力等具有重要意義。

2．標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，對風(fēng)險(xiǎn)模型的設(shè)計(jì)基于科學(xué)性和客觀性以及模型易操作和可業(yè)務(wù)化原則。

（1）科學(xué)性和客觀性

2

大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型中各項(xiàng)指標(biāo)選取以及模型設(shè)計(jì)和其風(fēng)險(xiǎn)等級閾值劃分過程中，均依據(jù)相關(guān)文

獻(xiàn)和相關(guān)理論進(jìn)行了大量推導(dǎo)和論證。

（2）可操作性

風(fēng)險(xiǎn)模型各項(xiàng)指標(biāo)因子通過纜車運(yùn)營方以及大風(fēng)監(jiān)測實(shí)況數(shù)據(jù)或天氣數(shù)值模式預(yù)報(bào)輸出結(jié)果等

均可以很快獲取，具有可操作性。

（3）可業(yè)務(wù)化

對于不同的風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn)均給出了其可能造成的影響和相關(guān)防范建議，可為其應(yīng)用于纜車大風(fēng)

防范業(yè)務(wù)時(shí)提供防范決策參考依據(jù)。

2．確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中通過相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)閱分析、前往黃山等典型山岳型景區(qū)纜車運(yùn)營方進(jìn)行實(shí)地考

察和專家咨詢等形式，收集整理并分析黃山等山岳型景區(qū)中纜車常見類型、景區(qū)中大風(fēng)天氣發(fā)生規(guī)

律特征及其景區(qū)歷史纜車大風(fēng)災(zāi)害影響發(fā)生特征、纜車運(yùn)行路線以及纜車運(yùn)營過程中針對大風(fēng)天氣

相關(guān)工作人員采取的預(yù)警方案等情況。結(jié)合天氣學(xué)和力學(xué)、物理學(xué)等理論，參照中國氣象局相關(guān)陸

地大風(fēng)預(yù)警等級劃分和發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)等，選取風(fēng)速、風(fēng)向以及纜車車體重量、纜車車廂側(cè)面面積、纜車

側(cè)風(fēng)風(fēng)阻系數(shù)等指標(biāo)，研究設(shè)計(jì)了大風(fēng)天氣影響下纜車傾斜角指數(shù)大小的數(shù)學(xué)計(jì)算模型；在此基礎(chǔ)

上，設(shè)計(jì)纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)歸一化轉(zhuǎn)換函數(shù)和等級劃分閾值區(qū)間。最終得出對因不同風(fēng)向、風(fēng)速的大風(fēng)

天氣對纜車運(yùn)營可能造成的傾斜角及其風(fēng)險(xiǎn)大小界定和風(fēng)險(xiǎn)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。

（1）相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)外很多專家學(xué)者開展了大量針對山岳型景區(qū)纜車運(yùn)行安全的研究工作，如：GB

12352-2018客運(yùn)架空索道安全規(guī)范，規(guī)定了客運(yùn)架空索道的設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用與管理

等方面最基本的安全要求；福建農(nóng)林大學(xué)（盧秀琳，2015）基于客運(yùn)索道事故的發(fā)生狀況，調(diào)查篩

選了近年來國內(nèi)外客運(yùn)索道典型事故案例，剖析事故所屬類型及事故具體原因，歸納出機(jī)械設(shè)備、

電氣設(shè)備、人為因素、自然條件等導(dǎo)致客運(yùn)索道事故主要原因；北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限

公司（黃山，2018）通過理論方法對吊廂進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度計(jì)算，再通過UG建立結(jié)構(gòu)的三維模

型，使用有限元法對吊廂主要承重件進(jìn)行校核，驗(yàn)證理論計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。

同時(shí)，針對大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方面目前也積累了很多研究成果：GB/T27962-2011氣象災(zāi)害預(yù)警信號

圖標(biāo)和GB/T28591-2012風(fēng)力等級等標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了風(fēng)力劃分原則與風(fēng)力等級，并規(guī)定了大風(fēng)作為氣

象災(zāi)害相對普適的預(yù)警等級發(fā)布與傳播規(guī)范；西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（曹亞博，2013）

基于數(shù)值仿真計(jì)算，對強(qiáng)陣風(fēng)作用下高速車輛的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、脫軌機(jī)理及關(guān)鍵影響因素進(jìn)行深入的

研究，并給出考慮多種關(guān)鍵影響因素及脫軌評價(jià)準(zhǔn)則的高速車輛脫軌/安全域；GB/T27958-2011海

3

上大風(fēng)預(yù)警等級，規(guī)定了中國近海海上大風(fēng)預(yù)警等級及其發(fā)布規(guī)范。

在眾多研究成果中，纜車安全研究多針對纜車設(shè)計(jì)、制造等方向；大風(fēng)預(yù)警研究成果在海上、

鐵路等行業(yè)領(lǐng)域也已有明確的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有專門針對性的纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。

（2）本標(biāo)準(zhǔn)研究構(gòu)建思路

本標(biāo)準(zhǔn)中，主要基于大風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)向以及纜車重量和運(yùn)行方向等要素，通過研制大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，

設(shè)計(jì)給出了纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)及其等級劃分的計(jì)算方法。

根據(jù)力學(xué)原理，任意方向的風(fēng)可以按照纜車鋼纜的方向分解為縱向風(fēng)和側(cè)向風(fēng)。

當(dāng)纜車遇到縱向風(fēng)（順著鋼纜方向）時(shí)，在大多數(shù)情況下，鋼纜本身的拉力會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生

對抗風(fēng)力的因素，使得懸掛點(diǎn)的位置與無風(fēng)時(shí)幾乎相同。由于懸掛點(diǎn)的位置相對固定，車廂不容易

發(fā)生縱向搖擺。也就意味著縱向風(fēng)的危險(xiǎn)相對比較小。

而當(dāng)風(fēng)側(cè)面吹向纜車轎廂側(cè)向截面上時(shí)，鋼纜不會(huì)產(chǎn)生對抗側(cè)向風(fēng)力的因素，因此，只要有側(cè)

向風(fēng)力，纜車懸掛點(diǎn)的位置就會(huì)發(fā)生改變。

當(dāng)風(fēng)速為v時(shí)，側(cè)向風(fēng)的分量為v?sinα，其中α為風(fēng)夾角，即風(fēng)向與纜車鋼纜方向間的夾角。

根據(jù)《GB5009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄E中給出的風(fēng)壓計(jì)算方法，可得風(fēng)的側(cè)向基本風(fēng)

壓為：

橫向風(fēng)力FW為風(fēng)壓與迎風(fēng)面積S、風(fēng)阻系數(shù)n的乘積，即：

最終得到側(cè)向風(fēng)力的計(jì)算公式：

也即是側(cè)向風(fēng)力大小等于纜車運(yùn)行側(cè)面箱體迎風(fēng)面積、風(fēng)阻系數(shù)、風(fēng)速的平方以及風(fēng)夾角正弦

值的平方之間的乘積值的一半。

同時(shí)可以推導(dǎo)出在力平衡狀態(tài)下纜車轎廂的傾斜角θ0的正切值為側(cè)向風(fēng)力FW與纜車轎廂重量

Mg的比值：

所以在側(cè)向風(fēng)力的作用下，纜車轎廂在力平衡狀態(tài)下的傾斜角θ0為：

嚴(yán)格而言，當(dāng)纜車轎廂傾斜角為θ0時(shí)，側(cè)面迎風(fēng)面積會(huì)減小到S?cosθ0，但考慮計(jì)算簡便，以

及實(shí)際情況中即使纜車轎廂達(dá)到最高風(fēng)險(xiǎn)級別時(shí)，側(cè)面迎風(fēng)面積變化比例不大，且可以留出安全裕

度，因此在計(jì)算側(cè)向纜車轎廂受到的側(cè)向風(fēng)力大小時(shí)，忽略了纜車轎廂迎風(fēng)面積隨傾斜角的變化。

4

在忽略空氣阻力的情況下，當(dāng)纜車轎廂受到風(fēng)力的影響出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受鋼纜及懸掛系統(tǒng)的約束，

其運(yùn)動(dòng)發(fā)生在側(cè)向風(fēng)力方向與纜車轎廂重力方向構(gòu)成的平面內(nèi)，其軌跡為圍繞相鄰塔架鋼纜連接點(diǎn)

的連線與此平面交點(diǎn)為圓心的圓弧上。令相鄰塔架鋼纜連接點(diǎn)連線與此平面交點(diǎn)到纜車轎廂重心的

距離為l,當(dāng)纜車轎廂偏離力平衡位置且傾斜角為θ時(shí)，側(cè)向風(fēng)力FW與重力Mg的合力(其大小為

)產(chǎn)生使轎廂回到力平衡位置的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩Mb：

同時(shí)，由角動(dòng)量定理可得：

其中，為纜車轎廂傾斜角對時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)，即纜車轎廂擺動(dòng)的角加速度。

將以上兩式合并化簡后，即可得到纜車轎廂受側(cè)向風(fēng)力作用下的動(dòng)力學(xué)方程：

可以看出，此動(dòng)力方程與單擺的動(dòng)力方程[毛駿健,顧牡.大學(xué)物理學(xué).上冊[M].高等教育出版

社,2006.P116]：具有類似的形式，因此可以認(rèn)為，兩者具有類似的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。單

擺具有一個(gè)力平衡位置，位于垂直向下、擺角為0處，從之前的分析中也得知，受側(cè)向風(fēng)力影響的

纜車轎廂同樣有一個(gè)力平衡位置，為傾斜角θ0處；單擺是從一定的傾斜角開始運(yùn)動(dòng)，開始受側(cè)向風(fēng)

力影響的纜車轎廂從未受側(cè)向風(fēng)力影響的垂直位置開始運(yùn)動(dòng)，與力平衡位置的夾角為θ0；單擺運(yùn)動(dòng)

到另一側(cè)最遠(yuǎn)處與力平衡位置，也就是垂直位置的夾角大小與初始擺角的大小相同，由此可以推斷

出，受側(cè)向風(fēng)力影響的纜車轎廂在通過力平衡位置，也就是傾斜角為θ0的位置后，還會(huì)繼續(xù)擺動(dòng)一

定的角度，其大小與θ0相等，此時(shí)，纜車轎廂的傾斜角為2θ0，也就是當(dāng)纜車轎廂從垂直位置開始

受到側(cè)向風(fēng)力作用，可能出現(xiàn)的傾斜角θ在[0,2θ0]的范圍內(nèi)，亦即纜車轎廂從靜風(fēng)狀態(tài)下的垂直

位置開始受到側(cè)向風(fēng)力時(shí)，最大傾斜角會(huì)達(dá)到2θ0，此關(guān)系見圖1。

5

圖1側(cè)向風(fēng)力影響下纜車轎廂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與單擺運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對比圖

以調(diào)研所得數(shù)據(jù)，纜車轎廂質(zhì)量為M=160kg，側(cè)向迎風(fēng)面積S=2.4㎡，風(fēng)阻系數(shù)n=1，標(biāo)準(zhǔn)狀

況下空氣密度ρ=1.29kg/m3,可以繪制出纜車轎廂在力平衡狀態(tài)的傾斜角θ0、最大傾斜角2θ0與風(fēng)速

側(cè)向分量的關(guān)系見圖2。

圖2纜車轎廂傾角與風(fēng)速側(cè)向分量關(guān)系圖

GB12352-2018客運(yùn)架空索道安全規(guī)范的3.1.1.3中，關(guān)于纜車索道線路的選擇上也已經(jīng)指出，

需要避免容易出現(xiàn)橫風(fēng)的區(qū)域。因此，本風(fēng)險(xiǎn)評估模型設(shè)計(jì)中，僅考慮纜車對側(cè)向風(fēng)的敏感感應(yīng)，

在側(cè)向風(fēng)風(fēng)力越大（即是風(fēng)速與風(fēng)夾角正弦值的乘積v?sinα）、纜車重量（Mg）越小的情況下，纜

車側(cè)向搖擺角θ（）越大，造成的纜車風(fēng)險(xiǎn)相對越大。

6

參考航海人員對暈船程度的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)相關(guān)研究成果，按照纜車轎廂最大傾斜角θ分別為4°（部

分人群將有不適感）、10°（大部分人群可能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)暈動(dòng)癥），另外，參照GB12352-2018

等規(guī)定，20°（纜車轎廂存在與其它物體碰撞的可能）以及30°（纜車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在被大風(fēng)破壞的

風(fēng)險(xiǎn)）設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)級別，對應(yīng)的纜車轎廂最大傾斜角θ正切值分別為0.07、0.176、0.364和0.6，按照

纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的等級設(shè)定及實(shí)際應(yīng)用的需求，將對應(yīng)的纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)設(shè)定值（I0）確定為0、0.25、

0.5及0.75，見表2。

表2纜車轎廂最大傾角、最大傾角正切值和纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)相互對應(yīng)關(guān)系表

纜車轎廂最大傾角(θ)纜車轎廂最大傾角正切值纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)設(shè)定值（I0）

(tanθ0)

4°0.070

10°0.1760.25

20°0.3640.5

30°0.60.75

為便利計(jì)算，以描述纜車轎廂最大傾角的正切值(tanθ)與纜車大風(fēng)

風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（I）之間的對應(yīng)關(guān)系。通過擬合及調(diào)整，確定其中的系數(shù)a=0.93及b=0.35，函數(shù)曲線與

設(shè)定值的關(guān)系見圖3。

圖3纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與纜車轎廂最大傾角正切值關(guān)系圖

從圖3中可以看出，當(dāng)纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.25及0.5時(shí)（棕色及綠色點(diǎn)），函數(shù)曲線與設(shè)定點(diǎn)之間

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稍有偏差，位于設(shè)定點(diǎn)的左側(cè)，對應(yīng)著實(shí)際情況中，纜車轎廂最大傾角稍小的情況下提前達(dá)到了有

一定風(fēng)險(xiǎn)的級別，可以保障纜車運(yùn)行的安全，因此采用a=0.93及b=0.35。

（3）纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)模型設(shè)計(jì)

基于以上分析，以旅游景區(qū)常用的四人吊箱為對象，將纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)設(shè)計(jì)為如下公式：

其中R代表與風(fēng)速、空氣密度、纜車參數(shù)等有關(guān)的系數(shù)，其計(jì)算公式為：

其實(shí)際意義為纜車轎廂在側(cè)風(fēng)影響下達(dá)到力平衡狀態(tài)時(shí)的傾斜角θ0的正切值，傾斜角θ0的計(jì)算

公式為：

I：纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，取值范圍[0,1]；

ρ：空氣密度（單位：kg/m3）；

S：纜車轎廂側(cè)方迎風(fēng)面積（單位：m2）；

n：纜車轎廂側(cè)方風(fēng)阻系數(shù)（無量綱）；

v：風(fēng)速（單位：m/s）；

ɑ：風(fēng)夾角（單位：O），為風(fēng)向與纜車運(yùn)行方向的夾角；

M：纜車轎廂重量（單位：kg）；

g：重力加速度（單位：m/s2）。

上述各項(xiàng)參數(shù)中，S、M可以根據(jù)不同纜車實(shí)際情況獲取，本研究中根據(jù)黃山景區(qū)常用纜車調(diào)研

的車型確定；空氣密度ρ、風(fēng)阻系數(shù)n、重力加速度g這幾項(xiàng)參數(shù)由于在正常生活空間的大氣環(huán)境中

變化不大，因此取定常數(shù)值。風(fēng)夾角使用實(shí)際風(fēng)向數(shù)據(jù)計(jì)算與纜車運(yùn)行方向的夾角得到。常用各參

數(shù)的數(shù)值設(shè)定見表3。

表3纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)各參數(shù)默認(rèn)值

參數(shù)名稱默認(rèn)數(shù)值

ρ1.29kg/m3

S2.4m2

8

n1

M160kg

g9.8m/s2

計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)I后，給出大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分閾值見表4，包括：有一定風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)較高、風(fēng)險(xiǎn)

高和風(fēng)險(xiǎn)很高等四種等級。

表4纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分規(guī)則

等級級別含義判別指標(biāo)影響

I風(fēng)險(xiǎn)很高0.75<I≤1纜車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在被大風(fēng)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

Ⅱ風(fēng)險(xiǎn)高0.5<I≤0.75纜車轎廂存在與其它物體碰撞的可能。

Ⅲ風(fēng)險(xiǎn)比較高0.25<I≤0.5大部分人群可能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)暈動(dòng)癥。

Ⅳ有一定風(fēng)險(xiǎn)0<I≤0.25部分人群將有不適感。

（4）實(shí)際可操作性

本標(biāo)準(zhǔn)主要涉及給出纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)及其等級閾值劃分結(jié)果。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，實(shí)際涉及到的

需要采集的指標(biāo)要素主要有：景區(qū)纜車運(yùn)行過程中的平均海拔高度，纜車重量M與纜車側(cè)面面積S，

纜車運(yùn)營方向及其纜車運(yùn)營線路中心位置、纜車起點(diǎn)、纜車終點(diǎn)的經(jīng)緯度和相應(yīng)海拔高度，和對應(yīng)

位置上的大風(fēng)風(fēng)速v、和風(fēng)向。當(dāng)相應(yīng)位置沒有代表性風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測時(shí)，應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)氣象觀測或

預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，選用綜合考慮地形和下墊面的插值算法，計(jì)算分析得到纜車運(yùn)行路線的風(fēng)環(huán)境數(shù)據(jù)。應(yīng)

用采集分析的既定位置上的風(fēng)速、風(fēng)向的實(shí)況或預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并依據(jù)纜車運(yùn)行方向，換算得出大風(fēng)方

向與纜車側(cè)面的夾角ɑ，由于風(fēng)阻系數(shù)n、重力加速度g、空氣密度ρ為定常值，那么應(yīng)用公式

就可計(jì)算得出R值，再根據(jù)R值大小，可計(jì)算得出大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)I值，然后可判斷

得出大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

1.選定試驗(yàn)景區(qū)概況介紹

為驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的評估或預(yù)估效果，選取黃山地區(qū)歷史觀測數(shù)據(jù)案例進(jìn)行大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)分析。通過

整理黃山景區(qū)索道大風(fēng)事件手抄記錄，對數(shù)據(jù)記錄較多的S5、S8、S15塔架，利用殘差分析黃山景

區(qū)八個(gè)氣象自動(dòng)站與纜車記錄的風(fēng)速相關(guān)性，可知湯口西站和云谷寺站與纜車索道處的風(fēng)速相關(guān)性

最大，變化曲線相似，具有一定的指示意義，而云谷寺站相似性更強(qiáng)，因此選取云谷寺站作為代表

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站點(diǎn)。

黃山云谷索道全長2666米，為單線循環(huán)脫掛抱索器吊廂式索道設(shè)備，索道下起云谷景區(qū)北側(cè)，

上至白鵝嶺東北側(cè)。圖4所示為黃山云谷索道的空間布局，填色為地形?？梢婞S山纜車位于黃山主

峰西側(cè)，呈西北-東南走向；纜車起點(diǎn)和終點(diǎn)高差約800m左右。根據(jù)纜車坐標(biāo)，可計(jì)算得到纜車運(yùn)

行方向與正北夾角為130°。

圖4黃山索道空間布局，填色為DEM高程

根據(jù)歷史大風(fēng)觀測記錄，選取黃山地區(qū)則2019年3月20日和8月10日的大風(fēng)天氣過程作為研

究個(gè)例。所有數(shù)據(jù)均使用雙線性插值法統(tǒng)一插值到0.01°分辨率格點(diǎn)化網(wǎng)格中。

2、纜車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)檢驗(yàn)分析

圖5黃山索道2019年3月20日風(fēng)速（加重虛線）、風(fēng)夾角（淺色虛線）及大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（實(shí)線）

變化

圖5給出了2019年3月20日黃山索道坐標(biāo)點(diǎn)位置上的觀測陣風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)險(xiǎn)變化序列。根據(jù)風(fēng)

速的變化，可見當(dāng)日大風(fēng)主要集中出現(xiàn)在凌晨至上午時(shí)間段，纜車所在位置最大風(fēng)速超過了16m/s；

到了下午至夜間，風(fēng)速則逐漸趨于平緩。而根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的變化，可見定義的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較好地反應(yīng)

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了不同風(fēng)速大小帶來的風(fēng)險(xiǎn)等級。當(dāng)日最大風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到了二級，即纜車轎廂存在與其它物體碰撞的可

能；該風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)在04時(shí)，即當(dāng)日最大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)刻。而過了10時(shí)，當(dāng)?shù)仫L(fēng)速下降到4m/s以下，

此時(shí)雖然風(fēng)夾角較大，但由于風(fēng)速較小，纜車的大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級也降至最低等級。

圖6黃山索道2019年8月10日風(fēng)速（加重虛線）、風(fēng)夾角（淺色虛線）及大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（實(shí)線）

變化

圖6給出了2019年8月10日黃山索道坐標(biāo)點(diǎn)位置上的觀測陣風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)險(xiǎn)變化序列。和圖5

一樣，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)也較好地反應(yīng)了風(fēng)速帶來的影響。當(dāng)日最大風(fēng)速約20m/s，出現(xiàn)在07時(shí)；此時(shí)的纜

車大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)也達(dá)到二級。而根據(jù)圖中風(fēng)夾角的變化，可知單純較大的風(fēng)夾角并不能帶來更大的風(fēng)險(xiǎn)

指數(shù)，只有當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)夾角都較大時(shí)，大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)才會(huì)較高。

3、風(fēng)速、纜車重量對大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的影響模擬

圖7a）--d）給出了風(fēng)夾角分別為20°、40°、60°和80°時(shí)，不同纜車重量及風(fēng)速對纜車大風(fēng)風(fēng)

險(xiǎn)指數(shù)的影響，計(jì)算時(shí)其他纜車參數(shù)保持默認(rèn)不變。可以看出，當(dāng)風(fēng)夾角為20時(shí)（圖7a），纜車的

風(fēng)險(xiǎn)等級較小，風(fēng)速達(dá)到30m/s時(shí)也未超過三級風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)隨風(fēng)速和重量增加的變率也

較小。而當(dāng)風(fēng)夾角越大，則大風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)對纜車重量和風(fēng)速的大小就越敏感。

對于最大風(fēng)夾角（90°，圖8），當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)（風(fēng)速小于9m/s），質(zhì)量大于100kg的纜車可始

終保持四級風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)風(fēng)速超過19m/s時(shí)，質(zhì)量低于400kg的纜車均會(huì)處于一級風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速不

變時(shí)，纜車質(zhì)量越大，風(fēng)險(xiǎn)越小；而質(zhì)量越大的纜車，則需要越強(qiáng)的陣風(fēng)才能造成風(fēng)險(xiǎn)等級的上升。