[实用新型]一种减小大风环境下列车气动载荷的铁路桥梁挡风屏障

说明书

本实用新型公开了一种减小大风环境下列车气动载荷的铁路桥梁挡风屏障，包括外翻部，所述外翻部包括外翻板和两个外翻柱，所述外翻板固定设置于两个所述外翻柱之间，所述外翻部呈朝迎风侧方向弯曲的弧形。本实用新型具有良好的挡风效果，能有效减小大风环境下列车气动载荷，外翻部使车辆周围的流场发生很大变化，车顶区域的负压明显减小，还有效减少了车辆在受力较大的一线位置的横向力、升力和倾覆力矩，具有结构简单、方便加工、改造工作量小、对桥梁影响小等优点。

技术领域

本实用新型属于防风技术领域，尤其涉及一种减小大风环境下列车气动载荷的铁路桥梁挡风屏障。

背景技术

大风严重影响列车运行安全。对于一些特殊的风环境，如桥梁、路堤、丘陵及山区的风口区域、侧向气动力与离心力叠加的曲线路段，列车周围绕流流场突变，气动力显著增大，导致列车倾覆的可能性大大增加。我国铁路风环境复杂，兰新铁路、南疆铁路年均大风150天以上，最高风速达64m/s；京沪、福厦、沪杭、海南东环等高速铁路，年均大风50天以上，最高风速达60m/s。1960年至今，我国新疆境内铁路运输因大风造成的行车安全事故30多起，迫使列车经常停轮；国外铁路发达国家也均发生过大风吹翻列车的事故，如日本铁路曾经发生强风导致的重大事故有29起。

随着列车运行速度的提高，大风给行车安全带来的影响更为严重：(1)流动分离加剧，在背风侧产生大尺度的脱体涡，急剧改变流场结构，造成列车空气动力性能恶化；(2)动车组自重轻，抗倾覆能力低。因此，为了保证大风条件下的行车安全，通常在铁路两侧修建挡风结构，如目前南疆线在桥梁来风侧修建了如图1和图2所示挡风结构，现有的挡风结构整体有一定的弯曲度，挡风结构的底部固定安装在铁路桥梁的侧面，且由下至上向背风侧的方向弯曲。图3和图4分别为在现有的铁路桥梁挡风结构条件下动车组位于一、二线时表面压力云图和流线图，图中可以看出，桥梁挡风结构下，大多数横向来流被阻挡在挡风结构外，挡风板迎风侧区域受到较大正压。列车位于一线时，车体迎风侧为较小负压区域，这是由于挡风板为开孔板，仅少部分沿开孔进入线路内，形成负压区域，车体顶部靠近迎风侧区域为明显负压，顶部靠近背风侧区域负压逐渐消失，这是由于挡风板并非直板，而是有一定的弯曲度，气流跃过弧形挡风板后恰好作用于列车迎风侧与车顶过渡处，气流加速。列车位于二线时，与一线不同，车体迎风侧正压和车顶负压基本消失，这是由于列车位于二线时，车体距离线路较远，通过开孔进入线路内以及跃过挡风结构进入线路内的气流到达车体时强度减小，对列车作用较弱，因此对于桥梁挡风结构，列车位于一线时更加危险。同时通过现场试验发现，现有的挡风结构对于动车组的防护效果不足，不能满足动车组在南疆铁路的运营需求，需要对其进行优化改造。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种能有效减小大风环境下列车气动载荷的铁路桥梁挡风屏障。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种减小大风环境下列车气动载荷的铁路桥梁挡风屏障，包括外翻部，所述外翻部包括外翻板和两个外翻柱，所述外翻板固定设置于两个所述外翻柱之间，所述外翻部呈朝迎风侧方向弯曲的弧形。如图5和图6所示，在挡风屏障高度不变，桥梁结构承受气动载荷没有大幅变化的情况下，将向背风侧方向内弯的挡风屏障改成朝迎风侧方向外翻的形状，使车辆周围的流场发生很大变化，特别是在车顶区域的负压，改造前车顶靠近迎风侧的负压区域很大，改造后明显减小，从而使列车升力大幅减小；另外改造后车辆背风侧的负压也有所减小，所以车辆的侧向力也有较好的改善。

上述的铁路桥梁挡风屏障，优选的，所述挡风屏障还包括内弯部，所述内弯部包括内弯板和两个内弯柱，所述内弯板固定设置于两个所述内弯柱之间，所述内弯部呈朝背风侧方向弯曲的弧形。现有的挡风屏障常采用内弯部的形式，在其基础上进行施工即可实现外翻部的结构，具有施工方便等优点。

上述的铁路桥梁挡风屏障，优选的，所述外翻部的一端与所述内弯部的一端固定连接。将外翻部和内弯部固定连接，方便加工，简化结构，减少了改造的工作量。