大风环境下路堑形式对列车气动性能影响及减缓措施研究

摘要

我国新疆铁路常年遭遇大风的侵袭，且铁路沿线地形地貌复杂多变，形成多种不同形式的路堑地形。由于路堑坡度、路堑深度、路堑背风面地形式及下坡风坡度的不同使车辆气动力急剧增加。研究不同路堑形式对大风环境下列车气动性的影响以及危险地段防风设施的优化，对保证列车运行安全至关重要。
　　本文采用数值计算为主的方法，对不同形式路堑地形中大风环境下运行列车的气动性能进行分析，进而提出危险地段防风设施优化方案，得到以下结论:(1)对称型路堑中，车辆气动力随边坡斜率和深度的增加而减小;非对称路堑和水平风半路堑，随着背风侧地形由上坡变为平地再到下坡，车辆气动力急剧增大;下坡风路堑中，车辆气动力随下坡风坡度增大而增大，随路堑深度增加而减小;几种路堑地形中，车辆气动力均随风向角增大而增大。(2)得到了车辆气动力与风向角、下坡风坡度、路堑深度、路堑坡率、路堑背风侧地形的关系式:CMx=（aβ3+bβ2+cβ+d），不同的地形参数可通过不同的系数反应，从而为确定不同地形下的列车气动性能提供了依据。(3)得到了不同地形对应的合理挡风墙高度，全路堑和水平半路堑地段挡风墙合理高度为1m，5°、10°、15°和20°下坡风路堑对应的最佳挡风墙高度分别为1.5m、2.0m、2.5m和3m。
　　本文研究结果可为进一步合理确定列车在不同地形条件的临界倾覆风速-车速提供科学依据。