《沿海地区市域铁路高影响天气要素监测与预警技术规程》编制说明

《沿海地区市域铁路高影响天气要素监测与预

警技术规程》（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

本文件由浙江省交通投资集团有限公司智慧交通研究分公

司提出，经中国技术市场协会标准化工作委员会批准，正式列入

2023年团体标准制修订计划，标准名称为《沿海地区市域铁路

高影响天气要素监测与预警技术规程》。

（二）项目背景

本文件是积极落实党中央、国务院关于加快建设交通强国重

大战略决策部署，响应中国气象局、公安部、交通运输部、国家

铁路局、国家邮政局联合制定的《“十四五”交通气象保障规划》

（气发〔2021〕112号），以及国家铁路局、自然资源部、水利

部、应急管理部、中国气象局、中国地震局和中国国家铁路集团

有限公司，联合制定了《关于加强铁路自然灾害监测预警工作的

指导意见》(国铁安监[2021]42号)的相关要求，提升市域铁

路尤其是面临台风等特殊自然灾害的沿海地区市域铁路在面向

高影响天气的应对能力，保障线路安全运营和服务品质升级，加

强对市域铁路对沿线周边突发高影响天气要素的监测与预警能

力而特别提出。

（三）目的意义

制定本文件的目的是为提高沿海地区市域铁路应对台风、暴

雨、强对流等极端天气的能力，增强市域铁路在运营官过程中对

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突发性气象风险的感知、预警能力，为有关单位开展气象风险监

测，获取科学、可用的监测数据提供支撑，推动市域铁路沿线气

象监测、预警技术的发展，并帮助运营人员从多维度开展合理、

高效的安全决策，保障沿海地区市域铁路列车的正常运行，减少

因极端天气带来的损失和影响。

（四）起草单位及起草人名单

本文件起草单位：上海交通大学、浙江省轨道交通运营管理

集团有限公司、浙江省轨道交通建设管理集团有限公司、浙江海

宁轨道交通运营管理有限公司、上海申浙数智轨道科技有限公司

等。

本文件主要起草人：赵闻强、陈昌进、XXX、XXX、XXX。

（五）主要起草过程

1.文本调研

浙江省交通投资集团有限公司智慧交通研究分公司于2023

年6月启动了文本的调研工作，并与2023年8月完成了相关资

料的收集和分析工作。

2.标准立项

浙江省交通投资集团有限公司智慧交通研究分公司向中国

技术市场协会标准化委员会提出申请，于2023年9月获得中国

技术市场协会标准化工作委员会批准立项。

3.组建标准起草工作组

2023年9月21日，召开项目启动会。

2023年10月8日，成立了上海交通大学、浙江省轨道交通

运营管理集团有限公司、浙江省轨道交通建设管理集团有限公司、

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浙江海宁轨道交通运营管理有限公司、上海申浙数智轨道科技有

限公司等单位相关技术人员组成的标准起草工作组，并讨论标准

调研工作事项。

4.形成标准草案

2023年10月31日，起草组对资料收集情况进行汇报，并

对进行了线上讨论。

2023年11月25日，开展组内讨论，确定了标准框架和主

要内容。

2023年12月10日，对赵闻强、陈昌进、张志鹏、黄煜傑、

谢烨等起草的标准初稿进行现场讨论，并提出修改意见。

2023年12月22日，起草组根据修改意见进行修改，形成

标准草案。

5.形成征求意见稿

2023年12月29日，对标准草案进行讨论，起草组对草案

内容进行了修改，形成标准征求意见稿。

二、确定标准主要内容的论据

（一）编制原则

1.规范性原则

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：

标准化文件的结构和起草规则》以及《中国技术市场协会团体标

准工作程序》的规定起草。

2.一致性原则

在编写过程中着重参考了交通运输领域气象监测预警相关

的国标、地标、团标等技术专业标准并在技术上尽量保障与现有

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标准的一致性。

（二）标准主要内容及适用范围

本文件规定了沿海地区市域铁路高影响天气气象要素监测

预警系统的监测内容、监测布点方法、监测预警后台系统、报警

预警规则等技术要求。

本文件适用于我国东南沿海地区市域铁路开展高影响天气

安全风险监测与预警工作。

（三）确定标准主要内容的论据

1.术语和定义

本文件使用的术语和定义包括从现有标准中引用的通用型

标准和本文件中新定义的概念。其中，关于“高影响天气”以及

“风速”、“降雨强度”等具体监测对象的术语，主要参考国家气

象行业标准QX/T334-2016高速铁路运行高影响天气条件等级

以及国家推荐性标准，如GB/T35227-2017地面气象观测规范

风向和风速、GB/T35228-2017地面气象观测规范降水量、GB/T

35224-2017地面气象观测规范天气现象等。此外，本文件为了

区分数据来源和类型，以及数据所导向的风险等级，定义了“气

象监测”、“气象预测”、“警戒状态”、“报警”、“预警”等术语，

其中“气象监测”、“预警”是气象部门的常用概念，在GB/T

36742-2018气象灾害防御重点单位气象安全保障规范中有相应

的描述。采用“警戒状态”作为“报警”、“预警”两种状态的统

称，定义“气象预测”用以和传统的“气象监测”中实时监测进

行区分，作为监测数据提前预测的描述。

2.监测内容

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本文件中的监测内容包括监测项目与对应的传感器的性能

要求，主要依据中国气象局、交通运输部、国家铁路局在各个应

急预案指导文件中提出的环境风险点，结合运营实践经验和各类

事故教训，从中筛选出市域铁路运营中对应的气象风险，规定了

风、雨、冰雪、能见度、温度等监测项目，并结合行业成熟度、

市场成熟度等给出了详细的技术参数指标。针对线路运营单位自

身难以获取的气象监测项目进行了说明，并给出了相关建议。在

表格形式、内容分类、指标描述等行文细节部分参考了现行国家

标准GB/T33697-2017公路交通气象监测设施技术要求。

3.监测点布设

本文件中规定了气象监测点的布设原则、安装方法和注意事

项，以及数据采集与传输要求。依照在杭海城际等沿海地区高架

线路及地下线路的监测实践，提出了考虑气象风险和数据相似性

的监测布点原则，以及各个监测项目传感器的安装位置、采样能

力等相关指标，尤其针对需要具备预测能力的项目提出了相关的

边缘计算能力规定。同时部分内容描述参考了地方标准DB

61/T487-2010高速公路自动气象观测系统设置规范，DB14/T

2370-2021高速公路气象观测站建设规范。

4.监测预警后台系统

本文件规定了市域（郊）铁路气象监测预警后台系统的主要

功能及要求。参考了GB/T38637.2-2020物联网感知控制设备

接入第2部分：数据管理要求、QX/T480-2019公路交通气象

监测服务产品格式、T/CITSA21-2022高速公路交通气象系统架

构及技术规范等标准，并结合市域铁路现场的既有气象监测实践

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经验和使用人员反馈，对系统部署、预测预警功能、数据存储管

理和数据传输安全等条目进行了规定

5.警戒规则

本文件主要规定警戒状态进入和退出的条件，以及针对强风

和暴雨两种高影响天气设置警戒等级。主要参考气象行业标准

QX/T334-2016高速铁路运行高影响天气条件等级，并在此基础

上结合市域铁路运营实践，发现监测点和第三方网格状预报之间

数据整体趋势相同，但在局部会有差异，同时在引入监测点数据

提前预测能力后，从风险发生概率角度能够提升当前沿线监测系

统的预警能力，可对现有警戒状态进行进一步细化，以适应风险

预警的需求。

三、主要试验[或验证]情况分析、技术经济论证、预期经济

效果

1.试验分析与综述报告

编写组基于杭海城际等东南沿海地区的典型市域（郊）铁路

（包括长距离高架线与长距离地下线）沿线气象监测系统的历史

微观监测数据与邻近的气象站宏观预报数据，开展预测预警、风

险分析等技术验证。我国东南沿海地区的气候主要为亚热带和热

带季风气候，线路易受梅汛期暴雨、台风天气等影响。部分线路

运营单位为应对频繁发生的高影响天气，已在线路部署了气象监

测系统，例如编写组前期在东南沿海某市域铁路上开展了气象监

测实践，线路共13个站点，目前在其中的8个地面站点（高架

站点）站台或辅助建筑物处布设了风雨监测传感器，在线路的运

行控制中心（OCC）部署了气象监测后台系统。目前系统采样和

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存储数据的频率为1min一次，即每个站点每年产生超过52万个

气象采集样本，每个样本中有风速、各个时间尺度的累积雨量等

多元特征。因此，市域铁路的气象监测数据集具备进行大数据分

析和相关功能开发的基础，能够在现有的监测系统上拓展预警、

风险分析等模块。

（1）监测内容的试验分析、综述

在监测内容方面，本文件规定了沿线监测点的具体气象要素

监测内容和非局部的宏观监测气象要素内容。其中，沿线监测内

容是基于编写组对东南沿海高影响天气场景下的市域（郊）铁路

风险致灾链建模，提取其中风险事件发生概率较高的气象诱因作

为监测内容。如图1所示为强风天气风险链模型示例，编写组按

照同样的方法对暴雨、强风、高温、低温、低能见度五种极端天

气情况下，不同的轨道交通类型（包括无砟轨道、有砟轨道、地

上段、地下段等）进行了安全风险机理分析。

图1强风天气风险链模型

此外，参考现有的公路或高速铁路气象监测相关标准，梳理

出具有一定影响但无法在市域铁路沿线进行监测的气象要素（如

雷电、台风等大范围影响天气），提出引入第三方气象服务或气

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象部门信息辅助实时监测。

（2）监测点布设方法的试验分析、综述

在监测点布设方面，本文件规定了监测点布设原则、监测设

备安装的规定、以及数据采集和传输的规定。

其中监测点布设原则在现有相关标准中规定高风险区段“监

测点间隔”的基础上，提出采用半定量半定性方法评估全线各个

区间和站点的风险大小，以求更加精准地定位气象风险监测点。

编写组在前期针对该问题构建了一种模糊贝叶斯网络，基于线路

沿线的环境要素和专家的先验知识评估沿线气象风险大小，验证

了该方法的可行性。

图2按照输入条件对线路进行区段划分

编写组对某市域铁路线路进行了多次添乘，记录了沿线用地

类型、轨道线性等信息，本项目基于添乘获得的信息对杭海线沿

线划分为28个不同环境的连续区段，如图2所示。区段编号a-b，

a代表原有的行车区间，b代表在行车区间内根据环境条件进一

步划分的行车区段。

将每个区段对应的父节点状态分别输入到模糊贝叶斯网络

中就可得到区段在常态天气和高影响天气下的风险（概率）大小。

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横向比较区段在常态天气和预警级别天气下的各类风险概率值

变化，即可分析哪些区段对某种类型的极端天气风险敏感性更高。

相关案例如图3和图4对比所示。

桥梁浅基暴雨天气低洼地势排水标准

非浅基桥...100%常态天气100%非低洼地势0%排水能力低0%

浅基桥梁0%预警级别...0%低洼地势100%排水能力...100%

桥墩失稳风险道床板顶面积水风...雨水倒灌风险

低风险97%低风险100%低风险100%

中风险2%中风险0%中风险0%

高风险2%高风险0%高风险0%

图3模糊贝叶斯评估结果（区段1-1，常态雨天气）

桥梁浅基暴雨天气低洼地势排水标准

非浅基桥...100%常态天气0%非低洼地势0%排水能力低0%

浅基桥梁0%预警级别...100%低洼地势100%排水能力...100%

桥墩失稳风险道床板顶面积水风...雨水倒灌风险

低风险79%低风险38%低风险89%

中风险20%中风险54%中风险10%

高风险2%高风险7%高风险2%

图4模糊贝叶斯评估结果（区段1-1，暴雨预警天气）

此外，考虑实践中存量项目和新建项目的差异性，本文件特

别提出了已有监测点情形下利用已有的历史监测数据来辅助监

测点补设（加密）的原则，标准编写期间，编写组验证了通过两

个已有监测点间的历史报警相似度和监测数据趋势相似度来评

估监测点之间增设新监测点的必要性。

监测设备安装的规定旨在避免因设备安装的不规范而导致

监测数据系统性误差或监测设备失效。编写组通过分析相邻监测

点之间的数据异常性差异，结合实地调研勘察监测点的布设周围

环境是否存在问题，以及结合现有的标准和文献中对于高度和横

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向距离等参数的规定与研究，确定最终本文件中推荐的一般性规

定。如图5所示，为编写组前期获得的某线路各个站点的风速监

测数据，整体上各站点的气象数据变化趋势一致，但相邻站点间

监测数值具有恒定存在的差异，如图6所示。因此，需要实地勘

察布设环境与监测设备是否存在问题，并对布设做出相应规定，

以减少此类因素对数据精确度的影响。

图5某线路各站点气象要素时变趋势一致性

图6某线路各站点气象要素空间差异性

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在数据采样与传输方面，文件规定了数据的采集频率，预处

理能力和要求等事项。编写组首先对市域铁路运行特点分析，确

定气象要素采集和分析的有效时间颗粒度，根据时间颗粒度倒推

数据的采集频率。基于对不同气象要素的数据时空特性的分析，

规定不同气象要素的数据预处理规则，旨在以尽量小的数据量保

留更多的数据信息，以风速数据为重点，编写组验证了在一定时

间颗粒度内采用滑动平均方法处理原始风速序列，对原始数据信

息的损失程度不影响后续的分析和预测等。

（3）监测预警后台系统的试验分析、综述

气象监测预警后台系统的主要功能包括气象要素的可视化、

预测预警以及数据存储管理等。

编写组重点对风速和累积雨量两种气象要素的预测预警方

法进行了研究。采用传统的时间序列预测模型、机器学习模型、

深度学习模型，基于历史数据进行模型训练、调参、测试。经对

比验证，对于风速预测任务，当时间颗粒度为5min以上时，可

以基本消除脉冲风对预测误差的影响，实现未来5min以上的平

均平稳风速预测，其中深度学习模型能够获得更好的预测效果

（图7）。对于累积雨量预测，对比分钟累积雨量和小时累积雨

量数据特征，发现小时累积雨量的预测算法（图8）效果要优于

分钟累积雨量，且小时累计雨量和积水、内涝等水害联系更加密

切。根据目前的预测模型对比结论，由于目前采样只采集瞬时值，

尤其对于风速这种具有高频随机振动性质的数据，预测分析的时

间颗粒度越低时，噪声信号占比越大，不利于获得精确的预测结

果。因此，本文件中规定了传感装置需要边缘计算能力，通过预

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先滑动平均处理数据等手段，提取有效数据信息，提升预测精度。

图7深度神经网络风速预测效果（10min平均）

图8深度神经网络小时累积雨量预测效果

针对其他市域铁路气象风险监测预警所需的能力，编写组在

前期开发了气象监测和预警系统样机，通过样机测试各项功能的

必要性、可行性，在基于现有气象监测系统架构规范提出后台系

统的相关规定。其中，数据存储管理方面的要求主要基于对现有

标准的梳理和分析。辅助决策建议库是基于对车辆（司机）、列

控中心、车站、工务、供电、电务等专业部门的调研，结合气象

风险链模型，梳理出全风险链的风险规避措施，作为本文件的资

料性附录。

（4）警戒规则的试验分析、综述

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本文件规定了强风和暴雨两种典型的东南沿海地区高影响

天气预警规则。通过对比分析高速铁路、普速铁路、地方铁路等

相关高影响天气等级标准和应急预案文件，筛选、调整了合适的

气象要素阈值作为市域铁路的警戒等级阈值。此外，本文件考虑

了预测数据、气象部门预报数据等多源数据，在现有等级划分基

础上进一步细化了警戒规则子等级。编写组基于历史气象监测数

据与极端天气模拟数据对系统样机进行了实时警戒测试，验证了

警戒规则设置的有效性和合理性。

2.技术经济论证和预期经济效果

据不完全统计，2022年1月我国31个省（自治区、直辖市）

和新疆生产建设兵团共有51个城市开通运营城市轨道交通线路

270条（包括以城市轨道交通制式运营的城际轨道交通），运营

里程8759公里，实际开行列车285万列次。在已经运营的线路

中，很大一部分的线路制式是直接受气象环境影响的地面线路，

郑州地铁的经验教训也表明，即使是受影响程度相对较低的部分

地下线路，也会在高影响天气下发生严重的线路灾害，城市及城

际轨道交通的气象防灾能力已经越来越受到人们的重视。

本文件中规定的算法及系统等成果封装后可作为技术服务

产品面向铁路气象服务用户，根据不同线路特点提供个性化、精

准化的气象预报预警服务，可有效补充传统铁路气象预报服务偏

广域，而线路时空呈带状分布的矛盾冲突。

本文件的形成能够有效提高市域铁路调度运行部门应对高

影响天气的能力。运营部门可根据气象要素的时间、落区、强度

等有针对性地对重点路段设备设施进行巡查，做好安全保护措施

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及出现损失时及时做好应对措施，在最大程度上减小高影响天气

对线路、列车及周边设备造成损失。当预测到出现即将抵达阈值

时，将对用户进行决策建议，例如列车减速、暂停等，提升线路

的安全性和智能化程度。上述工作都是无法通过常规的短期气象

预报服务来实现的。

此外，在揭示气象风险时空分布规律的基础上，利用科学的

辅助决策功能，可有效降低应急巡检人员的工作量，及时为运营

人员提出相应的巡道建议。

系统积累的历史检测数据和预测数据，及对应的风险处理报

表记录，也能为后续运营提供大量的经验案例，将预防性维护转

为预测性维护，对提升线路全寿命周期管理质量有着重要的意义。

四、采用国际标准和国内外先进标准的程度

本文件为首次自主制定，参考了GB/T32630—2016非结构

化数据管理系统技术要求、GB/T33697—2017公路交通气象监

测设施技术要求、GB/T35224—2017地面气象观测规范天气现

象、GB/T35227—2017地面气象观测规范风向和风速、GB/T

35228—2017地面气象观测规范降水量、GB/T36742-2018气

象灾害防御重点单位气象安全保障规范、GB/T37025—2018信

息安全技术物联网数据传输安全技术要求等国家标准相关内容

要求。本文件不涉及国际国外标准的采标情况。

五、重大分歧意见处理经过及依据

本文件在制定过程中未出现重大分歧意见。

六、与现行相关法律、法规及相关标准的协调性

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本文件贯彻落实《中华人民共和国气象法》、《中华人民共和

国行政许可法》、《中华人民共和国突发事件应对法》等文件要求。

本文件符合现行的相关法律、法规的规定，与相关国家标准、

行业标准、地方标准相兼容。

七、知识产权情况说明

本文件未涉及专利等知识产权的问题。

八、其他应予说明的事项

无。

《沿海地区市域铁路高影响天气要素监测与预警技术规程》

团体标准起草组

2024年1月2日

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《沿海地区市域铁路高影响天气要素监测与预

警技术规程》（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

本文件由浙江省交通投资集团有限公司智慧交通研究分公

司提出，经中国技术市场协会标准化工作委员会批准，正式列入

2023年团体标准制修订计划，标准名称为《沿海地区市域铁路

高影响天气要素监测与预警技术规程》。

（二）项目背景

本文件是积极落实党中央、国务院关于加快建设交通强国重

大战略决策部署，响应中国气象局、公安部、交通运输部、国家

铁路局、国家邮政局联合制定的《“十四五”交通气象保障规划》

（气发〔2021〕112号），以及国家铁路局、自然资源部、水利

部、应急管理部、中国气象局、中国地震局和中国国家铁路集团

有限公司，联合制定了《关于加强铁路自然灾害监测预警工作的

指导意见》(国铁安监[2021]42号)的相关要求，提升市域铁

路尤其是面临台风等特殊自然灾害的沿海地区市域铁路在面向

高影响天气的应对能力，保障线路安全运营和服务品质升级，加

强对市域铁路对沿线周边突发高影响天气要素的监测与预警能

力而特别提出。

（三）目的意义

制定本文件的目的是为提高沿海地区市域铁路应对台风、暴

雨、强对流等极端天气的能力，增强市域铁路在运营官过程中对

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突发性气象风险的感知、预警能力，为有关单位开展气象风险监

测，获取科学、可用的监测数据提供支撑，推动市域铁路沿线气

象监测、预警技术的发展，并帮助运营人员从多维度开展合理、

高效的安全决策，保障沿海地区市域铁路列车的正