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1 引言
1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
高铁是一个国家综合实力的象征，涉及到许多繁杂的领域，标准和对技术的要求都很高。在二战以后，日本的经济发展迅速，人员的流动和货物的运输对铁路运输提出了新要求，为了能满足日本重要发展中地区的工商和一些流通业务的交通需求，日本开创了时速可达到210km/h的高速列车，1964年10月1日世界第一条高铁新干线投入运行，日本新干线的开通，促使铁路沿线地区的经济发展。日本新干线高速铁路的高效、便捷等优势使法国、德国及欧洲其他国家对高速铁路高度重视和支持，纷纷对自己国家的高速铁路投入了大量资源。高铁的热潮卷席全球，从此高速铁路便迎来了新的发展[1]。
一般，高铁是指行驶速度能超过200km/h的铁路列车。随即日本新干线开通，英国也在1976年运行了时速能达到200km/h的高速列车。1981年9月，法国巴黎-里昂干线开通，列车运行速度可达到260km/h，2007年，法国的V150高速列车时速达到574.8公里创下了最快世界纪录。1988年5月，德国ICE/V型高速列车行驶速度达到了406.9km/h。
同样来说，在全球许多国家纷纷对高速铁路加快了研发，瑞典和意大利等那些有很多山的地理特征的国家，研发出了一款在公路网上能够具备有高速行驶的能力的摆式列车。在1989年，意大利ETRX500型列车时速创下了316km/h的速度。瑞典在1990年研发的X2000摆式列车正式投入使用，2002年，西班牙Talgo350型列车时速达到了359km/h的时速。
在中国地广人多、地形复杂，对铁路运输能力的需求普遍较大，而我国列车的运行速度相对较低，即使到1996年，全国铁路第五次在列车运行速度上进行了大提速，但对运输能力的需求还是难以满足。所以在我国提高列车速度变得尤为重要，发展中国的高速铁路势在必行。在2003年，我国研发出的高速列车正式运行，时速最高可达300km/h。2006年，在上海世界第一条磁悬浮列车投入运营，最高能达到430km/h。中国在高速铁路的发展与研发过程中吸收、引进、消化国外的经验与技术，相继研发引进出了适合我国国情的高速列车。2007年，我国对铁路时速进行了第优尔次调整，我国时速达200-250Km/h的高速铁路动车组CRH系列占据全国主要线路。与2011年，我国京沪高铁正式运行，最高时速可达486km/h，京沪高铁的开通让我国高速铁路的发展开启了新的里程碑。如今，我国高铁已覆盖经济发展较高的沿海地区，使沿海地区的经济发展日益增长。
要发展高铁，需要许多个领域和学科的知识支撑，在建设高铁时，铁路线路会经过高架桥、隧道、谷口、路堤等地形复杂的自然环境，而且，高铁运行系统建设是个十分复杂的事情，很容易受到外界环境的影响，对于如此重大的工程，运行之时受任意一个很小的外在因素的影响都会发生重大的事故，预计到2020年，中国铁路总长度会达到12万公里以上，我国高速铁路交通网络将占全球总长度的一半，因此高速铁路在各种恶劣天气、各种地形下的运营安全是必要解决的问题。根据有关数据显示，在兰州到新疆的铁路路段一年有200多天有8级以上大风，风速可高达64m/s，天气极其恶劣，平时会有沙尘暴天气伴随。从1960年～1993年间，在该路段一共发生13次由横风使列车吹翻的事故，导致经济与人员伤亡的重大损害，而且伴随的沙尘暴天气的影响，造成列车多次晚点和停止运营。在2008年的冬天，全国大范围内遇到十年一遇的暴雪，使国内多条线路停运，带来了严重的经济损失。如今，我国高速铁路以“四纵四横”为规划，将高速铁路建设在经济繁荣，人口较多的沿海区域，但经常受到如雷雨、台风等恶劣天气的影响，在大风天气风速达到大与30m/s时，列车的行驶速度超出200Km/h，很可能造成列车颠覆或脱轨。