風屏障對橋上列車及橋梁氣動特性影響數值模擬研究

鄒思敏，何旭輝，王漢封

（1.中南大學 土木工程學院，湖南 長沙 410075；2.中南大學 高速鐵路建造技術國家工程研究中心，湖南 長沙 410075）

隨著高速列車速度逐步提高，列車在強風環境下的氣動特性對其行車安全性和穩定性至關重要。目前，許多調查研究已表明，強風可能導致列車在運行過程中發生傾覆，甚至脫軌［1］。特別是在日本馀部橋事故調查中發現，當列車在橋上運行時，這種風險會進一步增加，因此須將列車與橋梁作為耦合系統進行研究［2］。此外，隨著高速鐵路網絡的不斷延伸，沿海地帶、深切峽谷、山區埡口等強風路段越來越多，為滿足列車在強風路段的安全性和穩定性，風屏障是重要的防護措施之一［3］，但伴隨著風屏障的安裝，列車-橋梁系統氣動特性變得更為復雜。

近年來，國內外眾多專家學者在風屏障對列車-橋梁系統氣動特性影響方面進行了研究［4-8］。何瑋等［9］研究了在風屏障透風率均為30%的情況下，不同風屏障高度（2.5，3.0，3.5 及4.0 m）對列車-橋梁系統氣動特性的影響，發現風屏障對行駛在上游迎風處的列車保護作用十分明顯，且隨風屏障高度增加保護效果越強；王玉晶等［10］研究了高度為3.5 m、透風率為30%的風屏障對列車的影響，驗證了風屏障在迎風側的重要性；鄒云峰等［11］對典型高速鐵路列車與橋梁進行了風洞試驗，討論了不同風屏障高度和透風率對列車-橋梁系統氣動特性的影響，發現風屏障可減小列車的平均氣動力，但特征紊流的產生會使最大氣動力增大；……