探究鐵路側(cè)坡高度對(duì)火車(chē)的影響
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1不同路堤高度時(shí)測(cè)風(fēng)站位置及風(fēng)速相關(guān)性
為了解路堤高度對(duì)線路周?chē)L(fēng)速的影響，此處同時(shí)對(duì)cotγ=1.5，路堤高度h分別為6，8，10，12和14m這5種情況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取得軌面上方4.5m高度處水平線上速度分布曲線，同時(shí)給出了矢量風(fēng)速和水平風(fēng)速的大小)。可以看出：隨著路堤高度的增加，線路正上方及周?chē)L(fēng)速明顯增加，因此，路堤存在明顯的增速效應(yīng)。但線路周?chē)L(fēng)速分布總體趨勢(shì)保持一致，都是氣流在路堤前方受到阻擋風(fēng)速降低，在靠近路堤時(shí)風(fēng)速迅速上升，在線路上方風(fēng)速達(dá)到最大后在路堤背風(fēng)側(cè)降低。矢量風(fēng)速與水平風(fēng)速在路堤前方有一定差距，且這些差距均隨著路堤高度的增加而增大，說(shuō)明在路堤越高的線路上，使用水平風(fēng)速測(cè)量?jī)x引起的誤差將越大；但在背風(fēng)側(cè)兩者之間的誤差較小。還可以發(fā)現(xiàn)，在路堤的前方矢量風(fēng)速和水平風(fēng)速兩者基本一致，到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)兩者之間開(kāi)始出現(xiàn)分離，但出現(xiàn)駐點(diǎn)的位置基本一致，因此，測(cè)風(fēng)站可以安裝在駐點(diǎn)位置，避免測(cè)風(fēng)儀讀數(shù)受到垂向風(fēng)速的影響。在不同路堤高度下，同時(shí)考慮測(cè)風(fēng)站處于上風(fēng)區(qū)和下風(fēng)區(qū)2種情況，測(cè)風(fēng)站風(fēng)速、路堤上方風(fēng)速、氣象站風(fēng)速以及三者之間的關(guān)系見(jiàn)表2。從表2可以看出：隨著路堤高度的增加，駐點(diǎn)所處位置與“n”點(diǎn)的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，駐點(diǎn)處風(fēng)速及線路上方風(fēng)速以及Ur/Umu，Ur/Umd和Ur/Uα則越來(lái)越大。對(duì)Ur，Umu，Umd和Uα進(jìn)行擬合可得測(cè)風(fēng)站風(fēng)速、氣象站風(fēng)速與線路上方最高風(fēng)速的近似關(guān)系式：可以根據(jù)測(cè)風(fēng)站或氣象站風(fēng)速及風(fēng)向，判斷測(cè)風(fēng)站是位于上風(fēng)區(qū)還是下風(fēng)區(qū)，來(lái)推導(dǎo)線路上方風(fēng)速，進(jìn)而預(yù)測(cè)車(chē)輛的運(yùn)行安全性，指揮列車(chē)在風(fēng)區(qū)安全運(yùn)行。對(duì)測(cè)風(fēng)站與軌道左側(cè)“n”點(diǎn)的距離與路堤高度h之間的關(guān)系進(jìn)行線性擬合得到公式：X1.949h46.444r(6)式(6)中相關(guān)系數(shù)R2=0.9992，因此，可直接依據(jù)式結(jié)合路堤高度確定測(cè)風(fēng)站的安裝位置。
2結(jié)論
在軌面上方4.5m高度處的矢量風(fēng)速和水平風(fēng)速基本一致，采用水平風(fēng)速儀能夠反映真實(shí)風(fēng)速。測(cè)風(fēng)站應(yīng)當(dāng)安裝在線路前方風(fēng)速駐點(diǎn)處，其所在位置與線路左側(cè)端點(diǎn)的距離分別與路堤斜率和高度呈線性關(guān)系，但路堤高度對(duì)位置的影響較大。路堤邊坡斜率及路堤高度都會(huì)對(duì)線路周?chē)L(fēng)速分布產(chǎn)生較大的影響：當(dāng)路堤高度為10m時(shí)，線路上方風(fēng)速與測(cè)風(fēng)站風(fēng)速或氣象站風(fēng)速呈正比；當(dāng)路堤高度在6~14m間變化時(shí)，線路上方風(fēng)速與測(cè)風(fēng)站(或氣象站)風(fēng)速、路堤高度呈雙線性關(guān)系。當(dāng)測(cè)風(fēng)站位于下風(fēng)區(qū)時(shí)，其規(guī)律性與測(cè)風(fēng)站位于上風(fēng)區(qū)時(shí)的一致，僅是相關(guān)系數(shù)發(fā)生了變化。
作者：蘇見(jiàn)信單位：香港鐵路總公司
