初探风对铁路的影响

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1研究方法

在临策铁路K325+000～K651+000段路基断面形式调查的基础上，选择了4、8、12m3种不同路基高度，且边坡比均为1∶1.75的路堤作为研究对象，利用HO-BO风向风速自动记录仪对选定路堤断面进行野外风速流场纵向和垂向风速变化观测试验，风速观测高度分别为0.2、0.5、1、2m，路堤风速观测点位，路堤二维风速流场图绘制方法通过对野外实测数据的筛选，将旷野1m高处6、8m/s和10m/s风速确定为基准风速，并利用Surf-er8.8软件绘制不同高度路堤二维风速流场图。路堤风速流场数字化方法在Surfer8.8软件中利用数字化编辑的方法，对路堤二维风速流场1m高度层的模拟风速值进行数字化，将数字化数据导入Excel进行处理，得到路堤风速流场1m高处纵向风速变化曲线。趋势面分析方法由于利用趋势面分析方法分离数据中的趋势和局部异常时，趋势面次数过高会影响远离观测点的地方趋势面发生变形，同时，因拟合度高常造成丢失异常信息，拟合的效果变差。所以，本文利用多元回归法网格化数据，选用“SimplePlannerSurface”(简单平面)多元回归类型，将不同高度的路堤在不同旷野风速条件下的风速流场区域化。趋势面需要拟合精度来确定能否揭示空间趋势，趋势面拟合精度C用下式表示式中，zi为观测值;^zi为趋势值;珋zi为观测值的平均值。通常C为60%～70%时趋势面就能揭示空间。

2结果与分析

路堤高度为4m时，当旷野风速为6m/s，在迎风侧8H～10H和2H～5H(H表示路堤高度，下同)处形成涡流，同时在－2H～0处形成涡流，在背风侧观测区域内则形成大范围的弱风区;当旷野风速为8m/s时，涡流区较6m/s风速时逐渐向背风侧前移，并且涡流尺度变大，涡流区分别出现在1H～5H、6H～10H、－3H～0以及背风侧－10H～－6H处;当旷野风速为10m/s时，涡流区继续前移，在迎风侧涡流只出现在1H～4H，同时在－3H～0处形成涡流和弱风区，在背风侧－10H～－6H处出现的涡流相对于8m/s风速时尺度变小。当路堤高度为8m时，在迎风侧形成大范围的弱风区，而涡流区则全部转移至背风侧，并随着旷野风速的增大，涡流区在背风侧的范围逐渐增大，涡流尺度逐渐减小，涡流区个数由1个变为2个，涡流区分别出现在，同时，路面出现的紊流随着旷野风速的增大，逐渐变为涡流。当路堤高度为12m时，与4m和8m高度路堤相同，涡流区范围随着旷野风速的增大向背风侧转移，涡流尺度呈先变大后减小，但要远大于4m和8m高度路堤涡流区尺度，同时，路面涡流区范围随着旷野风速的增大逐渐增大。

3野外实测

在路堤背风坡路肩处，三种高度路堤风速廓线均呈上下层不均匀变化，相对于路堤迎风坡路肩，在1m和2m高度层呈现加速，0.2m和0.5m高度层呈减速变化，尤其在路堤高度为8m时，风速廓线各高度风速加速和减速幅度最大。在背风坡坡脚处，随着旷野风速的增大，风速廓线变化逐渐不均匀，其中，4m和8m高度路堤各高度层风速呈减速变化，8m路堤减速幅度最大，各高度层风速均降低至4m/s以下，而当路堤高度为12m时，6m/s风速廓线各层风速出现加速变化，8m/s和10m/s风速廓线则呈减速变化。路堤风速流场垂向变化选取不受路堤影响的旷野风速廓线作为参照，对比分析4、8m和12m高度的路堤在迎风坡坡脚、迎风坡路肩和背风坡坡脚、背风坡路肩处的风速廓线变化规律随着旷野风速的增大，3种高度路堤旷野风速廓线均呈“J”形变化。在路堤迎风坡坡脚处，随着路堤高度的增加风速廓线逐渐变均匀，但各高度层风速均呈减小变化，同时，随着旷野风速的增大，4m高度路堤各高度层风速均为减小变化，尤其在旷野风速为10m/s时，0.2、0.5m和1m高处风速降低幅度最大，分别降低了3、3.8m/s和2.1m/s;8m高度路堤，在旷野风速为6m/s和10m/s时各高度层风速呈减小变化，但当风速为8m/s时，0.2、0.5m和1m高处风速呈增加变化，分别增加了1.52、1.14m/s和0.75m/s;12m高度路堤，当旷野风速为6m/s时，各高度层风速均为增加，但当风速为8m/s和10m/s时，各高度层风速呈减小变化，并随着风速的增大减小的幅度加大，当风速为10m/s时，各层风速分别减小了3、3、4.6m/s和3.7m/s。在路堤迎风坡路肩处，4m和8m高度路堤风速廓线呈现不规律的变化，12m高度路堤风速廓线各层风速保持均匀变化，其中，8m高度路堤风速廓线各层风速增长幅度最大，尤其当旷野风速为8m/s时，各层风速分别增加了8.4、8.8、8m/s和7.6m/s。

作者：杨鹏单位：新疆第一工程局