丁東，李杰，王辰永，井國慶

(1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064；2.包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學院 鐵道工程系，內(nèi)蒙古 包頭 014060；3.中國鐵路北京局 石家莊電力機務(wù)段，河北 石家莊 050000；4.北京交通大學 土木建筑工程學院，北京 100044)

有砟軌道作為一種重要的軌道結(jié)構(gòu)，在世界各國高速鐵路建設(shè)中得到了充分應(yīng)用，法國、西班牙和意大利等國全部采用有砟軌道的型式，其中法國高速鐵路(TGV)東部線、巴黎—里昂線、地中海線運營速度超過320 km/h，東部線試驗速度574.8 km/h[1?2]。目前我國高速鐵路建設(shè)處于世界領(lǐng)先水平，既有線改造和新建時速250 km/h的鐵路主要采用了有砟軌道型式，如膠濟、福廈、石太、銀西等線路；300 km/h及以上的高速鐵路也在部分地段采用有砟軌道，如在長大橋梁、過渡段、地下有采空區(qū)以及舊河湖等特殊地段。值得一提的是，2020年底開通的設(shè)計速度250 km/h的銀西高鐵是我國第一條以高速有砟軌道為主并預留進一步提速條件的長大干線高速鐵路，建立了時速300 km/h速度級的新型軌道結(jié)構(gòu)試驗段。而飛砟問題是影響有砟軌道運營安全，限制列車速度提高的主要原因。飛砟問題是飛濺的道砟顆粒擊打車身或鋼軌軌頭，從而引起瞬時或進一步損壞的現(xiàn)象[3]。飛砟一般可分為在負壓作用下飛起、在空氣湍流中飛行、與列車底部結(jié)構(gòu)碰撞或與道床碰撞引起連鎖反應(yīng)等階段，其復雜的演化過程和潛在的復雜性大大增加了研究難度[4]。從21世紀初到現(xiàn)在，世界各地的一些制造商、運營商和研究人員使用數(shù)值模擬、現(xiàn)場和實驗室測試以及車載/軌旁測量等方法對飛砟現(xiàn)象進行研究[5?7]，主要目的是研究列車底部的空氣動力學特性，模擬道砟的運動，并評估飛砟風險。本文旨在追溯飛砟問題研究歷程，系統(tǒng)闡述飛砟問題主要影響因素和國內(nèi)外研究進展，簡要介紹飛砟風險評估規(guī)范和標準指南，為高速鐵路有砟軌道問題的研究和防治提供借鑒。

1 影響因素

高速鐵路有砟軌道飛砟現(xiàn)象可分為道砟遷移和道砟飛濺2個過程[4]，首先列車在運行條件、軌道條件、軌道振動和列車風載綜合作用下，道砟脫離原位置，滾落在道床表面或軌枕表面，導致道砟顆粒之間咬合力大大降低，然后，在列車高速風載和振動作用下，極易發(fā)生道砟顆粒飛起擊打列車底部和周邊設(shè)施的現(xiàn)象。其中，容易激發(fā)飛砟問題的運行條件有冰雪、隧道、路橋過渡段等，影響飛砟現(xiàn)象的軌道條件包括：道砟粒徑與級配、道床型式和軌枕結(jié)構(gòu)等，而列車風載和軌道振動都與列車運行速度、列車結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。本節(jié)基于現(xiàn)有的研究進展和方法對飛砟問題的幾個重要影響因素從定量和定性方面進行闡述[4](見圖1)。

圖1 飛砟影響因素Fig.1 Ballast influence factors

1.1 運行速度

一般認為列車時速超過300 km/h后容易發(fā)生飛砟現(xiàn)象[8?9]，當列車速度達到250 km/h左右時道砟在列車運行引起的振動和列車風的共同作用下，可能會發(fā)生小距離的移動，極個別情況會發(fā)生道砟飛濺。京滬高速鐵路濟南黃河特大橋和石武客運專線鄭州黃河特大橋的聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗時，當動車組列車速度達到330～350 km/h時，曾發(fā)生過飛砟[1]。LAZARO等[10]進行了全尺寸試驗測試發(fā)現(xiàn)，當列車速度超過260 km/h時，道砟顆粒從其靜止位置發(fā)生振動進而產(chǎn)生移動的可能性急劇增加。韓國現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn)[11]，列車運行速度與軌道風速呈正相關(guān)，當列車運行速度為300 km/和350 km/h時，軌道上方風速分別約為25 m/s和30 m/s，同時，軌道中心風速最大，向兩側(cè)逐漸遞減。郄錄朝等[12]通過現(xiàn)場測試和CFD仿真發(fā)現(xiàn)，運行速度越高軌道表面風壓越大，車頭和車尾通過時，會出現(xiàn)明顯的壓力梯度，其中，當列車運行速度達350 km/h時，道床表面最大負壓可達1 000 Pa左右。JING等[13]利用風洞試驗測試了單體道砟顆粒的風動特性，研究表明立體狀道砟臨動速度與質(zhì)量呈正相關(guān)，對于標準級配道砟臨動速度范圍在15～30 m/s之間，但試驗未考慮道砟間咬合力的影響。

當列車運行至特殊路段，如路橋過渡段、橋梁、隧道；或遭遇極端天氣，如大風天氣、冰雪天氣等，在時速250 km/h甚至更低情況下也會發(fā)生飛砟現(xiàn)象。美國聯(lián)邦鐵路管理局(FRA)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，速度低于160 km/h時，相鄰列車通過時會誘發(fā)飛砟[4]。但需要指出的是，列車高速運行并不一定會引起飛砟問題，通過采取一定措施是完全可以避免的。比如，法國在2007 年TGV V-150 成功實現(xiàn)世界速度記錄(574.8 km/h)的測試運行期間，沒有觀察到或記錄到道砟飛濺。

1.2 列車結(jié)構(gòu)

根據(jù)AOA項目 (Aerodynamics in Open Air)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)[14]，在法國高速鐵路上，德國ICE3型列車產(chǎn)生了道砟飛濺現(xiàn)象，而法國列車沒有發(fā)生飛砟。這主要是因為法國列車車體之間密封更為嚴密，空氣渦流動力較小，而高速列車底部周圍高湍流度空氣渦流是形成飛砟問題的直接原因，道砟顆粒受高速運行列車振動的影響，易于在空氣渦流作用下產(chǎn)生遷移和飛濺現(xiàn)象。傳統(tǒng)的普速客運列車在底部安裝了空調(diào)和水箱，而忽略了空氣動力學效應(yīng)。隨著高速列車的出現(xiàn)，列車的空氣動力學特性變得越來越重要。因此，列車底部結(jié)構(gòu)必須保證平滑無大凸起，以盡量減少湍流的影響。同時，列車頭部鼻錐下方應(yīng)設(shè)置導流板，轉(zhuǎn)向架和其他部位應(yīng)裝配全封閉底罩，以優(yōu)化列車底部環(huán)境，降低飛砟概率[9]。另外，西班牙和意大利研究表明，列車長度對道砟顆粒的初始位移也起著主要作用[15]。

1.3 道床結(jié)構(gòu)

道床結(jié)構(gòu)是影響飛砟的重要因素之一，因此可以作為解決問題的出發(fā)點。國內(nèi)外大量試驗與工程實踐證明砟肩堆高對道床空氣動力學特性造成不利影響，會引起道砟顆粒遷移，進而誘發(fā)飛砟問題。對于高速鐵路來說，砟肩堆高越高，則越靠近列車底部，更易受到列車風影響，在一定程度上會增加飛砟概率；但是若降低砟肩堆高則會降低道床橫向阻力，因此需要協(xié)同研究兩者關(guān)系。法國和意大利研究表明道床頂面位置是影響飛砟的一個重要因素，采用了降低道床頂面位置2～3 cm的緩解措施[16]。

近年來軌枕設(shè)計也成為降低橫向阻力、延緩道床劣化和防治飛砟的主要方法。西班牙采用的空氣動力學軌枕[17]具有頂部表面與側(cè)面過渡平緩、圓順且無棱角的結(jié)構(gòu)特征，軌枕頂面不易停留道砟顆粒，同時，從空氣動力學角度有效降低了軌枕槽的臺階空腔繞流效應(yīng)，從而預防了飛砟問題。聚氨酯固化道床也逐漸成為一種防治飛砟的新型高速軌道工程技術(shù)[3]，基于飛砟發(fā)生的區(qū)域和養(yǎng)護維修的考慮，現(xiàn)主要有2種方案：局部固化和表層固化。局部固化方案是在道床中心、砟肩等飛砟發(fā)生概率大的區(qū)域，按照一定的深度進行噴涂。表層固化方案，指的是采用黏結(jié)強度低的聚氨酯噴涂半個道砟粒徑左右，達到噴涂后既防飛砟又不影響搗固作業(yè)的效果。

1.4 道砟粒徑與形狀

高速鐵路需要使用最優(yōu)質(zhì)的道砟材料。世界上大多數(shù)高鐵運營商都要求使用的道砟滿足嚴格的等級規(guī)范。JING等[18]基于道砟顆粒受力建立的飛砟機理模型明晰指出低密度、扁平道砟、小質(zhì)量顆粒更容易飛砟。KWON等[19]研究了高速鐵路飛砟概率與道砟形狀、質(zhì)量間的相互關(guān)系，結(jié)果表明質(zhì)量與表面積之比越大，發(fā)生飛砟的概率越高。

我國現(xiàn)行鐵路道砟標準規(guī)定道砟的針狀指數(shù)不大于20%，片狀指數(shù)不大于20%，需要特別指出的是，我國現(xiàn)行道砟材質(zhì)標準中針片狀指數(shù)總值40%，也是合格的[1]。這一指標超過了基本上所有其他國家針片狀指標，在材質(zhì)和資源一定情況下，可以考慮提高標準，延長道床維修周期和防治飛砟。

1.5 軌道振動

由列車運行通過引起的地面運動效應(yīng)或道床振動本身不會引發(fā)道砟顆粒的運動。然而，當與空氣動力學效應(yīng)相結(jié)合時，它可能是飛砟的一個促成因素。KRYLOV[20]提出了列車“臨界速度”的概念，即列車的運行速度與瑞利波(一種沿固體表面?zhèn)鞑サ谋砻媛暡?的速度相匹配時的速度。KRYLOV分析了不同速度的列車在不同類型的土壤上行駛的影響。例如，柔軟的沙質(zhì)土壤的瑞利波速度在90～130 m/s之間，對于以300 km/h(83 m/s)的速度行駛的列車，會發(fā)生顯著的地面振動，地面響應(yīng)會與來自列車的輸入振動產(chǎn)生共振。據(jù)觀察，當列車速度不斷提高時，路基與軌道的位移幅度也會隨之增加，當列車達到或超過臨界速度時，列車通過產(chǎn)生的輸入波與瑞利波發(fā)生共振，容易引發(fā)有砟道床流化現(xiàn)象，極大增加飛砟概率。LUO等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在某些載荷條件下，軌道表面的道砟顆粒將變得失重，這意味著施加在道砟顆粒上的反作用力將非常大，足以克服重力。因此，道床振動加速度與飛砟概率呈正相關(guān)，通過降低振動加速度可以有效緩解或避免飛砟現(xiàn)象的發(fā)生。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 研究項目

2005年，德國聯(lián)邦鐵路公司(DB)和法國國營鐵路公司(SNCF)啟動了一個關(guān)于列車明線空氣動力學的研究項目，名為AOA項目(Aerodynamics in Open Air)[8,14]。AOA聯(lián)盟機構(gòu)包括列車制造商、意大利基礎(chǔ)設(shè)施管理公司、線路運營商和英國鐵路安全標準機構(gòu)等。AOA項目的目標是進一步研究飛砟問題，并解決鐵路側(cè)風安全問題，該項目一直持續(xù)到2008年10月，在此期間，研究了飛砟發(fā)生機理與動態(tài)過程，包括負壓導致道砟顆粒移動飛起，以及道砟與列車和有砟道床的動態(tài)撞擊過程。

2009年6 月，在歐盟處理鐵路互聯(lián)互通技術(shù)框架方案的呼吁下，啟動了3個合稱為TrioTRAIN的鐵路項目。這3個相關(guān)的項目包括：高速列車空氣動力學(AeroTRAIN項目)，車輛-軌道動力學(Dyn‐oTRAIN項目)，受電弓和接觸網(wǎng)相互作用(Panto‐TRAIN)。其中，AeroTRAIN項目[22]中的一個重要研究領(lǐng)域就是飛砟問題，研究內(nèi)容包括：1) 評估氣動載荷與飛砟風險的關(guān)系；2) 測量不同型號列車在軌道上引起的空氣動力載荷；3) 開發(fā)測量和后處理程序，捕捉飛砟問題的基本參數(shù)；4) 測量標準軌道的空氣動力學特性；5) 提出歐盟鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范(TSI)飛砟標準的框架。

2.2 研究歷程

對于飛砟問題的關(guān)注興起于21世紀初，隨著高速鐵路的發(fā)展和列車提速，飛砟現(xiàn)象廣泛出現(xiàn)在高速鐵路有砟軌道上，歐盟主要有砟軌道國家不斷摸索，在多個科研項目的推動下，陸續(xù)開展對飛砟問題機理研究；同時，一些飛砟緩解措施也在工程實踐中開始應(yīng)用。本節(jié)系統(tǒng)梳理有砟軌道國家的飛砟研究歷程和進展。

1) 法國

2003年和2004年，ICE3型列車在法國測試運營期間出現(xiàn)了非常嚴重的飛砟問題，列車和軌道受到了不同程度的損壞，其嚴重程度是在其他TGV線路上(甚至更高運營速度)從未見過的。隨后，法國和德國的工作人員根據(jù)這個現(xiàn)象，展開了一系列的研究工作，最終發(fā)現(xiàn)列車底部結(jié)構(gòu)不平緩引起的渦流是導致飛砟問題的主要原因，隨后，對ICE3型列車的底部結(jié)構(gòu)進行了改進優(yōu)化。2005年，在列車運行期間，利用風速測量設(shè)備和視頻監(jiān)控設(shè)備等對軌道表面的風場環(huán)境和飛砟破壞情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)飛砟頻率和強度大大降低[16]。由于受飛砟現(xiàn)象的影響，自2004年以來，法國SNCF對所有新運營的高速列車或速度超過320 km/h的列車，進行一些特定監(jiān)測，包括振動加速度、麥克風記錄道砟撞擊數(shù)、視頻監(jiān)控和列車風速測量等。

同時還需值得注意的是，冬季線路冰雪積聚與脫落，引起的飛砟問題經(jīng)常出現(xiàn)，因此，法國SNCF建立了天氣預報、冰雪飛濺警報和限速運營管理系統(tǒng)[23]。如圖2所示，控制中心根據(jù)天氣預報向列車發(fā)布指令，將不同速度下的運行分為：正常運行、謹慎運行和不可運行3種類型。例如，在2013年3月12日11時降雪量很大，列車需要降速到170 km/h，隨著天氣條件改善和線路除雪作業(yè)，14時列車恢復320 km/h的謹慎運行狀態(tài)。

圖2 法國天氣預報與列車限速方案[23]Fig.2 French train speed limit plan based on weather forecast[23]

2) 西班牙

西班牙對于飛砟問題的關(guān)注開始于2005年，發(fā)展部向議會提交的報告中，闡述了馬德里—巴塞羅那高速線馬德里—萊伊達段，當列車以超過300 km/h運行時，會出現(xiàn)道砟由于負壓作用被吸起、移動甚至碰撞列車的現(xiàn)象[23]。隨后，馬德里大學和西班牙鐵路設(shè)施管理公司(ADIF)展開飛砟現(xiàn)象的研究和評估工作，2008～2010年進行了初步研究，隨后是AeroTRAIN項目(2010～2012年)，然后是Aurigidas項目(2012～2014年)。在上述研究項目的支持下，通過對道床表面風壓荷載和道砟響應(yīng)研究分析預測飛砟風險。西班牙鐵路設(shè)施管理公司(ADIF)研究發(fā)現(xiàn)，軌枕部位容易引起風壓分布不均勻以及渦流現(xiàn)象，通過優(yōu)化軌枕形狀，開發(fā)空氣動力學優(yōu)化軌枕“Aerosleeper”，如圖3所示，優(yōu)化軌枕已安裝在馬德里—巴塞羅那高速鐵路部分線路段上，與常規(guī)軌枕道床相比，安裝優(yōu)化軌枕的軌道所受到的風壓降低21%[17]，該解決方案仍在開發(fā)中。另外，研究發(fā)現(xiàn)道砟顆粒密度的增加會有效降低表層道砟顆粒的飛濺概率，因此西班牙開展了高密度道砟的研發(fā)工作[3]。通過多個項目的積累，西班牙鐵路設(shè)施管理公司進行了飛砟問題規(guī)范定義與發(fā)展的研究，現(xiàn)正在編寫一份關(guān)于飛砟問題的國家指南。

圖3 空氣動力學防飛砟軌枕[17]Fig.3 Aerosleeper to control ballast pick-up phenomena[17]

3) 意大利

2004 年，意大利ETR 500 列車在當時新建的羅馬—那不勒斯高速線上首次運行期間，發(fā)生了道砟飛濺現(xiàn)象。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，線路采用整體式軌枕，道砟與軌枕頂面平齊，大量道砟顆粒散落在軌枕上側(cè)。另外，在都靈—米蘭路線上，ETR 500列車以300 km/h的速度運行時也曾出現(xiàn)過飛砟問題[4]。

因此，意大利提出了降低道砟頂面高度2～3 cm的措施，如圖4所示，同時注重道床表面的清潔，取得了良好的效果；但降低道砟層厚度會降低道床橫向約束力，進而增加振搗次數(shù)。采用相應(yīng)的措施后，意大利鐵路并未出現(xiàn)進一步的飛砟問題，但隨著高速鐵路發(fā)展，對于運行速度超過300 km/h的ETR 1000列車和相應(yīng)高速線路的軌道配置都提出了更高的要求，意大利正在開展相關(guān)的研究。

圖4 降低道砟頂面高度[4]Fig.4 Lowered ballast profile[4]

3 標準前沿

基于飛砟問題的研究項目和研究進展，部分國家和組織也在標準制定中聚焦飛砟問題，如提出評估飛砟風險的測試方法或發(fā)布飛砟標準研究指南，致力于飛砟評估和防治標準化，本節(jié)對相關(guān)標準和技術(shù)指南進行梳理，并與我國標準進行對比，以提供標準設(shè)計的新思路。

3.1 飛砟測試標準(EN 14067-7:2021和SAMX012)

3.1.1 標準進展

EN 14067-4“鐵路應(yīng)用-空氣動力學-明線鐵路空氣動力學的要求和測試程序”是評估列車空氣動力學特性的主要歐洲標準[24]。2013年，根據(jù)Aer‐oTRAIN項目的結(jié)果，將一種通用的空氣動力學測試方法作為附件引入歐盟標準，其目的是制定統(tǒng)一、可實施的程序和方法，以統(tǒng)計更廣泛的歐洲列車空氣動力學數(shù)據(jù)，進而能夠在今后修訂標準時考慮不同國家的經(jīng)驗和要求。這種方法的評估重點是高速列車，并未提出對軌道基礎(chǔ)設(shè)施的評估方法。法國國家鐵路安全局(EPSF)于2015年發(fā)布了規(guī)范SAMX012：道砟飛濺(Envols de ballast)[25]，該規(guī)范描述了評估高速列車飛砟概率的方法。具體來說，該規(guī)范是對軌道進行全尺寸的風速測量，根據(jù)測試數(shù)據(jù)計算出由列車高速運行導致的飛砟風險參數(shù) PCEB(Paramètre caractéristique du envol de ballast)，以此衡量飛砟風險。EN 14067-7“鐵路應(yīng)用—空氣動力學—列車引起飛砟問題的研究要求和試驗程序”，旨在對EN 14067標準進行補充，于2021年4月發(fā)布了標準最新補充文件：EN 14067-7:2021，標準借鑒了法國標準的方法，明確了軌道空氣動力學特性測試和飛砟概率計算程序[16]。

3.1.2 測試程序

規(guī)范EN 14067-7:2021規(guī)定了時速250 km/h以上列車經(jīng)過時，軌道上的空氣速度的測量程序[16]。法國SAMX012規(guī)范與歐盟EN 14067-7現(xiàn)場試驗布置如下，其中，法國有砟軌道空氣動力測試系統(tǒng)由6個空氣速度傳感器(皮托管)組成，2個位于軌道中心位置，4個位于鋼軌內(nèi)側(cè)175 mm處；而歐盟規(guī)范要求布置3個空氣速度傳感器，分別位于軌道中心、以及中心兩側(cè)200 mm處，如圖5所示。測試要求使用盡可能長的列車配置進行，對于非對稱列車組合，應(yīng)在2個運行方向上進行測試。測試要求至少采集20組獨立且可比較的試驗數(shù)據(jù)，參考速度是列車的最高速度，但最高限制為320 km/h。

圖5 飛砟測試配置[16, 25]Fig.5 Test configuration for train-induced ballast projection[16, 25]

3.1.3 飛砟概率計算

根據(jù)現(xiàn)場軌道風速測量數(shù)據(jù)，可計算給定時間間隔內(nèi)所有皮托管信號能量的平均分布，即全局功率PT：

其中：N是皮托管的數(shù)量；v(t)是空氣流量；t1和t2代表火車通過的時間間隔。然后可以計算某型號列車全局信號功率PT的平均值μtrain和標準偏差σtrain，求和可得到評估飛砟風險的參數(shù)PCEB：

規(guī)范中根據(jù)工程經(jīng)驗，給定了運行速度250 km/h和參考速度320 km/h的飛砟參數(shù)PCEB的閾值為9 200 m2/s2。

3.2 歐盟鐵路互聯(lián)互通技術(shù)(TSI)規(guī)范

歐盟鐵路互聯(lián)互通技術(shù)(TSI)規(guī)范并未發(fā)布飛砟評估標準，但在多個研究指南中對飛砟問題進行了展望，指出目前的技術(shù)水平還不能夠規(guī)定統(tǒng)一的要求或評估方法，TSI允許采用不同國家規(guī)則。但需要考慮飛砟發(fā)生的情況和相應(yīng)的安全影響，目標是制定適用于全歐盟的經(jīng)濟有效的方法[26]。

基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范：INF TSI是對最高速度大于或等于200 km/h的線路的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)標準。在2019年5月實施的歐盟實施細則(EU)2019/776(修訂)中，補充了3條對有砟軌道空氣動力學影響的研究指南：

1) 機車車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的空氣動力相互作用會引起道床上道砟顆粒移動甚至飛起，應(yīng)考慮減少這種風險。

2) 應(yīng)對運行速度250 km/h以上的線路評估飛砟風險。

3) 飛砟機理仍不明確，缺乏系統(tǒng)深入的研究。

3.3 我國技術(shù)標準

我國并沒有專門針對飛砟問題的技術(shù)標準，但從列車空氣動力學和軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面，出臺了相應(yīng)的規(guī)定，對緩解飛砟問題起到了重要的作用。

《高速列車空氣動力學性能計算和試驗鑒定暫行規(guī)定》[27]基于列車動力學性能和聲學要求對時速200～350 km/h的列車外形進行了規(guī)定。要求：列車頭部鼻錐下方應(yīng)設(shè)置導流板；車體底部應(yīng)設(shè)置全封閉底罩；不同截面車體混編時，應(yīng)設(shè)置平滑過渡段；列車外形設(shè)計時應(yīng)考慮避免在車頭、車頭底部和車輛連接處等處產(chǎn)生渦流。該規(guī)定通過優(yōu)化列車結(jié)構(gòu)，改善列車底部和軌道表面的流場特性，可以達到減少飛砟風險的目的。

《高速鐵路有砟軌道線路維修規(guī)則》(TG/GW 116—2013)[28]規(guī)定時速250 km/h以上高速鐵路有砟軌道砟肩應(yīng)采用尖肩式且砟肩堆高為100 mm，較時速200 km/h的線路降低砟肩堆高50 mm；同時要求道床頂面位置在軌底處應(yīng)低于軌枕承軌面40～50 mm，在道岔區(qū)應(yīng)低于岔枕頂面以下40～50 mm。該規(guī)則通過降低砟肩堆高以優(yōu)化軌道空氣動力學特性，通過降低道床頂面位置以限制道砟在負壓作用下移動和飛濺。

查閱國內(nèi)外規(guī)范[19?31]，將道床斷面尺寸要求整理如表1所示，世界各國都根據(jù)列車運行速度對道床結(jié)構(gòu)進行了相應(yīng)的要求。由于高速鐵路對軌道彈性和穩(wěn)定性的嚴格要求，時速250 km/h以上的線路在道床厚度、砟肩寬度和頂面寬度等指標上有了不同程度的提高。然而為優(yōu)化砟肩處流場特性，減低飛砟風險，中國率先將降低砟肩堆高和道床頂面位置的措施在維修規(guī)則中體現(xiàn)出來。

表1 各國高速鐵路道床尺寸要求[29?31]Table 1 Track bed geometry requirements of high-speed railways in different countries[29?31] cm

4 結(jié)論與建議

1) 目前對于有砟道床散體動力學特性與氣動優(yōu)化協(xié)同的研究不足，飛砟安全性和道床穩(wěn)定性的矛盾尚未解決，需要進一步協(xié)同研究；解決好列車與軌道之間的相互關(guān)系，優(yōu)化列車和軌道結(jié)構(gòu)，是預防飛砟問題的關(guān)鍵。

2) 歐盟標準和鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范發(fā)布了評估飛砟風險的規(guī)范和相關(guān)技術(shù)指南，致力于評估飛砟風險和指導研究方向，但世界各國高速鐵路飛砟問題評估與運維仍落后于建設(shè)發(fā)展的需求，需要進一步建立完善的標準體系。

3) 我國并沒有專門針對飛砟問題的技術(shù)標準，但從列車空氣動力學優(yōu)化和軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面，出臺了相應(yīng)的技術(shù)要求，率先在時速250 km/h的高速線路暫行規(guī)則中明確采用降低砟肩堆高和道床頂部位置的方法，對緩解飛砟問題起到了重要作用。