山区峡谷地形风场下柔性接触网风振特性研究

2021-06-17吴凡平刘志刚

铁道学报 2021年5期

吴凡平，徐钊，刘志刚，宋洋，杨佳,3

(1.西南交通大学国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心，四川成都 610031；2.挪威科技大学结构工程系，挪威特隆赫姆 7491；3.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

接触网是电气化铁路的重要组成部分，是列车获取电能的惟一途径。接触网长跨距、大柔性的特点，在风载荷的作用下，极易发生非线性风致振动。一方面影响受电弓的受流质量[1]，另一方面也会造成零部件风振疲劳[2]，在极端情况下，还会引起接触网结构的气动失稳，严重威胁电气化铁路的运营安全[3]。川藏铁路沿线属于高原山地地带，山峦重叠、地表起伏不定，来流风在山体扰动的影响下，较易产生大风速、大风攻角的强气流，俗称“峡谷风”[4]。架设在山谷间的接触网极易受到峡谷风的干扰。如何保证峡谷风下接触网良好的服役特性，是川藏铁路建设过程中亟需攻克的关键科学问题之一。

一般认为，自然风由平均风和脉动风组成[5]。接触网传统抗风设计中，通常仅校验静态风偏，而忽视了脉动风的影响。针对接触网复杂的气动特性，文献[6]采用计算流体力学方法重现了接触线周边流场的绕流现象，计算了接触线的气动系数；文献[7]在风洞试验中构建大比例接触线模型，测量了三分力系数的变化规律，并通过计算邓哈托系数确定其失稳区域。针对铁路沿线风场的随机性，文献[8]基于AR模型构建了接触网沿线的随机风场，并在商业软件中重现了接触网的风振现象。文献[9]基于离散小波变换构建了接触网沿线的横向风场，研究了接触网横向风振现象。文献[10-11]采用Davenport风速谱建立了具有时间和空间相关性的接触网脉动风场，并引入受电弓模型分析了接触网抖振对弓网接触力的影响；文献[12-13]采用Von Karman形式的风功谱模拟横向和纵向的脉动风场，并给出了脉动风作用在接触网上的抖振力；针对接触网风振的大变形非线性，文献[14]考虑梁单元变形时的几何非线性，采用动坐标迭代法进行求解，计算接触网平衡状态，并指出几何非线性在接触网风偏求解中的贡献；文献[15]基于柔性索单元构建了接触网三维空间模型，分析了结构参数对风致振动的灵敏性；针对随机风场下接触网的服役特性，文献[16]采用Monte Carlo法分析了风载荷下接触网结构动力可靠性；文献[17]以兰新线百里风区为例，分析了接触线在强风作用下的疲劳可靠性。

然而，以往的研究均是在平原风条件下进行的，没有考虑过峡谷地形下风场的变化。现有的接触网抗风模型仅适用于平原地区的风场，川藏铁路沿线的地形随机多变，地面的粗糙度系数难以确定，受“峡谷效应”影响山谷风剖面较平原更复杂，传统模型的适用性需要进一步评估。因此，研究峡谷风下接触网风振问题，首要的是明确峡谷风的空间分布特性，并基于此构建峡谷风的脉动风场。一些学者在该领域已做出了一定的贡献，如：文献[18]通过Global Mapper等软件建立真实峡谷模型，运用现场实测和数值模拟研究了峡谷平均风特性；文献[19]对由等高线地形图建立了空间三维梯田模型，通过CFD模拟揭示了峡谷风的空间分布特性，推算出了峡谷的复合风速计算模型；文献[20-21]通过设计典型峡谷模型，数值仿真揭示了一般峡谷中的空间风场特性；文献[22]构建高斯型典型峡谷模型，采用POD法重构生成输电线路沿线各点的三维脉动风速时程，研究峡谷风对输电线风偏的影响。这些研究均为研究峡谷风下接触网的风振特性提供了有益借鉴，本文将在此基础上进一步采用计算流体力学方法研究峡谷风的空间分布特性，分析峡谷地形对风速的放大作用；采用我国典型客运专线的接触网设计参数，在Ansys中构建接触网有限元模型；采用流体力学软件Fluent模拟接触线周围的空气流场，计算其在不同风速和风功角下的气动参数；充分考虑峡谷风的时间相关性和空间相关性，采用AR模型反演Davenport经验风功率谱，构建峡谷中接触网沿线的随机风场；将峡谷风载荷施加到接触网有限元模型，研究峡谷风对接触网风振响应的影响；考虑真实峡谷地形的复杂性，采用我国西南山区某真实峡谷地形等高线地形图建立真实峡谷模型，分析真实峡谷下接触网的风振特性。

1 峡谷地形风场的数值模拟

目前对峡谷风场的研究主要有现场实测[23-24]、风洞实验[25]和数值模拟[26-27]。其中现场实测最直接且最有效，但实验条件难以控制，时间成本投入大。风洞实验虽然具有多工况，可重复等优点，但无法保证来流方向与实际一致，容易丢失脉动信息，且风洞本身尺寸有限，难以重现峡谷的完整地貌。本文采用计算流体力学方法对峡谷风的空间分布特性进行研究。采用Ansys DM构建流动区域地表的几何模型，以ICEM设定边界类型以及生成网格，并输出Fluent求解器计算的网格格式，然后选择合适的计算模型和计算参数进行数值模拟计算。

1.1 典型峡谷山脉模型

本节首先对简化的典型峡谷模型进行研究，针对峡谷的主要地貌特点，将实际地形简化为由半椭圆扫略得到的类似于明渠地形的模型。由于接触网尺寸相对整个峡谷要小几个数量级，可暂时忽略接触网模型。该模型由2个对称的山体构成，见图1。每个山体前后对称，山体截面为半椭圆，具体尺寸见图2。峡谷中间段由图2中两个半椭圆截面扫略得到，并各自归于一点。

图1 典型峡谷模型

图2 峡谷俯视图(单位：m)

1.2 峡谷模型网格划分

将上述模型导入CFD前处理软件ICEM划分网格，为了避免计算域上方边界对峡谷顶端的辐散作用造成影响，计算域高度取山脉高度的5倍，选定的计算区域大小为400 m×120 m×200 m。计算域采用非结构化网格划分，共生成四面体结构单元1 034 558个，网格分布上疏下密，兼顾计算精度和计算效率。

构建峡谷坐标系，以峡谷地面中心为原点，沿峡谷方向为x轴，竖向为z轴，水平方向为y轴。图3为峡谷风场区域网格划分。

图3 峡谷风场区域网格划分

1.3 分析参数及边界条件的设定

本仿真参考文献[20-21]的仿真参数，具体为：基于压力的求解方式，计算模型采用Launder and Spalding所提出的标准Standardk-ε模型；压力和速度耦合采用Smple算法；采用不可压缩空气，空气属性默认；无滑移壁面的摩擦系数设定为0.5，摩擦高度设定为0.1 m；入口风速设定为10 m/s，设定残差值为10-5。边界条件设定见表1。

表1 Fluent边界条件设定

1.4 测点分布

为定量表现峡谷地形对风速的影响，需要在地形模型中设置一系列面监视器用于测量监视器所在点的风速和风攻角的大小。分别设置三组面监视器来分别研究沿峡谷方向、竖向和水平方向的风速和风攻角变化。图4为面监视器设置图。

图4 面监视器设置图

(1)为研究沿峡谷方向风速和风攻角变化，在z=10、20、30、40、70、150 m 6个高度分别均匀设置40个面监视器，每个面监视器相隔10 m。

(2)为研究峡谷风剖面，在x=-150、-100、0、100、150、200 m(x=200 m处远离峡谷，假定为平原处风速)6个位置的截面中心处竖向分别设置25个面监视器。

(3)为研究峡谷内部水平方向的风速、风攻角变化，在x=-150、-100、0、100、150 m 5个位置的截面处和z=10、20、30、40 m 4个高度，根据峡谷宽度设置足够多测点。

1.5 典型峡谷风特性的空间分布

计算收敛后可得到各观测点的风速值，风攻角α定义为

(1)

式中：u、v、w分别为水平方向、沿峡谷方向、竖向的风速分量。

沿峡谷方向6个高度的风速分布见图5。由图5可以看出，由于峡谷内z=10 m中心处最窄，峡谷压缩作用最强，对风速放大作用最强；同时前后对称，说明峡谷长度对风速影响很小；峡谷出口处和进口处风速变化剧烈；随着高度上升，峡谷对风的影响越来越小。

图5 沿峡谷方向6个高度的风速分布

沿峡谷方向各断面中心与平原的竖向风速分布见图6。由图6可以看出，峡谷内部风剖面相比于平原有较大差距。平原风的竖向风速先是以不变的增速增大，最后保持10 m/s不变。由于峡谷的压缩作用，峡谷风风速的增长速度比平原风快得多，到达一定高度后缓慢增大，达到极大值后开始缓慢减小，最后风速保持在10 m/s左右。同时x=0 m处峡谷宽度最小，其竖向风速分布的极大值最大，-150 m和150 m处由于是峡谷入口，受折减效应影响，上坡风速变化较大。

图6 峡谷5个位置的竖向风速

在峡谷内x=-150、-100、0、100、150 m 5个位置的z=10、20、30、40 m 4种高度的测点测量其风速大小。峡谷高度z=20 m处5个位置的风速水平分布见图7。

图7 峡谷z=20 m位置的水平方向风速分布

峡谷内各观测点的气流受到的压缩程度不同，峡谷壁的摩擦作用由两侧向峡谷中心减小，峡谷内水平方向的风速由两侧向中心先迅速增大；在某一距离时，摩擦作用对气流的影响变小，但压缩作用仍较强，此时风速达到极大值。之后压缩作用也开始变弱，风速略微下降。从图7可知，峡谷风水平方向的风速分布为从峡谷两侧到峡谷中央先迅速增大，达到极大值后略微减小，以上分析与文献[20]结论相符。

5个不同位置的4种高度平缓风速段的风力放大系数平均值及其均方根见表2。高度较低时，V型峡谷中峡谷宽度越窄，对气流的压缩程度越大，峡谷的风力放大能力越强。同时高度较低时也比较贴近地面，受到的摩擦作用也较强，受地形干扰严重，因此风速的波动性也较大。由表2可知，4种高度中，高度为10 m时风速放大作用最强，且风力放大系数的均方根也较大。

表2 风力放大系数平均值及其均方根

沿峡谷方向风攻角分布见图8。峡谷方向断面中心与平原的纵向风速分布见图9。峡谷高度z=20 m处5个位置的风攻角水平分布见图10。

图8 峡谷4个高度沿峡谷方向风攻角变化

图9 峡谷5个位置中心竖向风攻角变化

图10 峡谷z=20 m位置的水平方向风攻角变化

由图8～图10可知，峡谷的“峡谷效应”不仅仅体现在风速的放大上，同时也会改变风攻角的大小。具体表现为：①在水平方向上，刚进入峡谷时，在峡谷过渡段风攻角迅速增大，达到极大值后开始下降，在峡谷内风攻角变为零，之后继续下降，在峡谷出口处，风攻角变化程度加剧；②在竖向上，风攻角随高度的增加，先增大，在峡谷内30 m附近处达到极大值后开始下降，最后接近于零;③在水平方向上，峡谷内部的风攻角基本不变，绝对值从峡谷两侧到峡谷中心略微减小。该现象与文献[21]中结论相符。

典型峡谷y=0 m处和z=20 m处的风速矢量图见图11。由图11可知，峡谷内平均风的空间分布没有出现涡流，峡谷内风速与风攻角的空间分布与之前所得规律一致。

图11 典型峡谷y=0 m和z=20 m平面风速矢量图

2 峡谷间接触网及风场建模

2.1 接触网有限元模型建立

利用有限元分析软件Ansys建立了10跨京津城际客运铁路接触网有限元模型。其中，采用三维铁木辛柯梁单元模拟接触线承力索的空间大变形非线性，采用非线性弹簧单元模拟吊弦的不光滑非线性，基于非线性有限元求解，计算接触网的风振响应。构建的三维接触网模型见图12。

图12 三维接触网有限元模型

由于目前峡谷风下接触网风振研究尚处于空白阶段，任何一个铁路行业标准均没有涉及接触网风振的验证，因此我们暂时采用目前国内外公认的最权威的弓网仿真验证标准BS EN 50318—2018[28]作为验证接触网模型准确性的一个依据，该研究方法已经取得了国内外权威同行的广泛认可[1,3,14-15]。标准中的参考接触网参数见表3，静态结果验证见表4，动态结果验证见表5。由表3～表5可知，本文中建立的模型满足标准要求，可以用于接触网系统仿真的进一步分析。

表3 接触网结构参数

表4 静态参数验证

表5 动态仿真结果

2.2 风载荷模型推导

文献[29]对接触网的气动力模型进行推导，得到绝对风轴坐标系下的气动阻力FD和气动升力FL为

(2)

(3)

式中：ρair为空气密度；U为风速；L为单元长度；D′为线索迎风直径；CD(α0)为线索阻力系数；CL(α0)为线索升力系数；u(t)为沿峡谷方向(横向)脉动风时程；w(t)为竖直脉动风时程。2个式子的第一项为脉动风载荷，第二项为平均风载荷，将上述2个式子转换到体轴坐标系，可得

FX=FDcos(α0)-FLsin(α0)

(4)

FY=FDsin(α0)+FLcos(α0)

(5)

式(4)和式(5)得到的气动力可以直接施加到有限元模型上。为了确定接触线和承力索上的气动力，需要确定气动力系数CD(α0)、CL(α0)，横竖向脉动风时程u(t)、w(t)。

2.3 气动力系数计算

采用计算流体力学方法模拟接触线周围流场，计算接触网的气动力系数。接触线参数选取CuAg0.1AC120典型接触线，接触线截面见图13。参数见表6。

图13 CuAg0.1AC120型号接触线截面

表6 CuAg0.1AC120型号接触线截尺寸

由第1节可知，峡谷中风速和风攻角变化最大的是峡谷入口处过渡段，由于峡谷模型并非为实际模型，所以不考虑接触网实际建造高度，而是选取实验所得数据中，峡谷风风速和风攻角变化最大的位置进行计算。以此为原则选择x=-150 m、z=20 m处作为接触网所在地点。峡谷风与平原风的不同点为平原风全程风速相同，风攻角为零；而峡谷风不同位置的风速与风攻角不同。由图7和图10可知，典型峡谷内风速和风攻角关于y=0平面对称，为减小计算量，将风载荷简化为集中风载荷离散施加到各跨，且风载荷关于接触网中点对称。各跨中的风速及风攻角见表7。

表7 峡谷风下各跨中风速和风攻角值

为了描述不同方向上的风载荷的作用，风攻角的变化范围选取为-90°～90°。进行接触线截面CFD仿真时，具体仿真参数和计算模型的选取参考文献[30-31]：网格采用结构化网格划分，网格分布内密外疏。模型求解采用基于压力的求解器，采用二维空间、隐式算法。耦合计算N-S方程、湍流方程。模型采用能很好反应全湍流流动的k-ε模型，整个流场的边界定义为Velocity-Inlet，接触线边界定义为不偏移的Wall。残差收敛值为10-5，同时利用阻力系数和升力系数来监测计算是否收敛，一直计算到阻力系数和升力系数都不变为止。接触线阻力系数和升力系数变化见图14。

图14 接触线各风攻角气动力系数

承力索的气动参数也按照同样的方法得到，由于承力索的截面为圆形，所以阻力系数与升力系数在相同风速下改变风攻角不会变化，具体数据见表8。

表8 承力索气动力系数表

2.4 脉动风时程仿真

对于横向脉动风采用Davenport谱描述，对于竖直向脉动风采用Panofsky谱描述。Davenport谱表示为[32]

(6)

Panofsky谱表示为[33]

(7)

以往研究表明，四阶AR模型模拟脉动风的功率谱密度函数和目标谱非常吻合[34]。本文亦采用这种方法模拟脉动风速。采用AR模型模拟脉动风时程时，Q个点空间相关脉动风速时程v(X,Y,Z,t)列向量可表述为[35]

式中:(xi,yi,zi)为空间点i的坐标;W为AR模型的最大阶数;Δt为模拟脉动风的时间步长;φk为k阶AR模型自回归系数矩阵;N(t)为独立随机过程向量。

以接触网有限元模型为研究对象，考虑地形影响，峡谷地形取k=0.015[36]，通过各跨中点的相对位置和风速，编写Matlab程序同时模拟各跨离散点的脉动风横向和竖直风速，保证各点脉动风的点相关性和空间相关性。风场模拟参数为时间步长 0.1 s，仿真时长50 s，最小频率为0.01 Hz，最大频率为20 Hz。峡谷风作用下，第3、5跨跨中的脉动风时程见图15。

图15 峡谷风下脉动风时程

平原脉动风载荷用相同方法并改变地表粗糙系数为0.005[36]即可得出。

3 接触网风振分析

作用在接触网上的风载荷分为平均风载荷和脉动风载荷。接触网的位移包括平均风载荷作用下的静态风偏和脉动风载荷作用下的抖振位移。

3.1 接触网风偏计算

暂时忽略脉动风的影响，研究峡谷中平均风引起的接触网风偏。将式(4)、式(5)中的脉动风速置为0，计算求得作用在接触网上的平均风载荷，将其施加到有限元模型中，考虑峡谷地形参数和风向角的影响，通过Ansys的非线性求解模块进行求解。

3.1.1 不同峡谷地形参数

为了研究山峰高度对峡谷风场特性的影响，在原峡谷几何外形的参数基础上，增加山峰高度H1=20、40、50 m工况。不同山峰高度时峡谷内x=-150 m，z=20 m处风速和风攻角的水平分布曲线见图16。由图16可以看出，随着峡谷山峰高度的增加，峡谷内“峡谷效应”越明显。

图16 不同峡谷高度水平方向风场空间分布特性

为了研究峡谷两峰之间宽度对峡谷风场特性的影响，在原峡谷几何外形参数的基础上，增加峡谷两峰之间宽度B1=60、80、100 m工况。不同两峰宽度时峡谷x=-150 m，z=20 m处风速和风攻角的水平分布曲线见图17。由图17可以看出，峡谷宽度越大，峡谷内“峡谷效应”越不明显。

图17 不同峡谷宽度水平方向风场空间分布特性

综上所述，峡谷2个参数与“峡谷效应”均有关系。不同峡谷参数下接触线最大平均风偏与平原风偏比值见表9(风偏比)。

表9 不同高宽比下风偏比

当H1=30 m，B1=100 m时，风速极大值恰好由作用在两跨交界处移到对接触网风振位移影响较大的跨中附近，导致第一跨和最后一跨拉高了接触网最大位移值。表中括号内数据为该工况下去掉第一跨和最后一跨特殊数据后的风偏比。由表9可以看出，峡谷山峰高度与峡谷宽度之比(高宽比)越大，横向和竖直风偏比越大，风经“峡谷效应”作用后对接触网位移的增大作用(峡谷放大作用)越明显。当H1=B1时，横向和竖直风偏比达到最大，最不利于接触网与受电弓的接触。

3.1.2 风向角的影响

为研究峡谷入口处来流风与峡谷轴线夹角(风向角)对峡谷平均风特性的影响，在原峡谷风向角为0°的基础上，增加风向角β=30°、60°工况。不同风向角时峡谷x=-150 m，z=20 m处风速和风攻角的水平分布曲线见图18。由图18可以看出，增大风向角会减小“峡谷效应”的影响，降低水平方向上风速和风攻角的大小；过大的风向角会导致峡谷风弱于平原风。不同风向角下接触线最大平均风偏与平原风偏比值见表10。由表10可以看出，峡谷风偏角越大，风偏比越小，“峡谷放大作用”越不明显。

图18 不同风向角峡谷水平方向风场空间分布特性

表10 不同风向角下风偏比

3.2 接触网风振响应分析

将经验风功谱模拟得到的横向、竖向的脉动风时程，代入式(4)、式(5)，得到作用在接触网上的脉动风载荷，最后将其施加到有限元模型中。原始典型峡谷模型(H1=30，B1=50，α=0°)各跨中点处的风致响应位移见图19。对位移采用傅里叶变换进行频域分析，结果见图20。

图19 典型峡谷风振响应位移

图20 典型峡谷风振响应频域分析

由图20可以看出，横向和竖向风振频谱的峰值出现在1.50、1.42 Hz附近，分别对应接触网的横向、纵向一阶固有频率，峰值共振特征十分明显，因此，峡谷风下接触网风振主导频率为接触网的一阶固有频率。

不同峡谷参数和风攻角下接触网各跨中的最大位移值见图21。由图21(a)可知，随着峡谷山峰高度变大，接触网横向和竖向上的最大位移值均变大，峡谷山峰高度的增加导致“峡谷放大作用”更为明显。

图21 不同山峰高度、两峰宽度和风向角下接触网最大位移

随着峡谷两峰之间宽度变大，峡谷中部风速与风攻角因压缩程度变小不断降低。在其他因素不变的情况下，增大峡谷宽度使图17中风速极大值作用位置向两侧移动，由作用在第一跨悬挂点附近移动到第一跨跨中附近，导致B1=100 m时第1、10跨位移较大。由图21(b)可知，随着宽度的增大，接触网的最大位移值变小，峡谷两峰之间宽度的增加会减小“峡谷放大作用”。

由图21(c)可知，随着来流风风偏角变大，接触网横向和竖向最大位移值均变小，“峡谷放大作用”越不明显，甚至低于平原风作用状态。

综上可知：①平原风作用下各跨接触网的抖振位移最大值基本一致，峡谷风作用下接触网各跨抖振位移最大幅值差异较大；②峡谷的高宽比越大，“峡谷放大作用”越明显，接触线风偏位移越大，当宽度较大时，可能会引起接触网两侧风速极大值过大；③峡谷入口风速越大，入口风偏角越小，接触线的风偏均会增大，当风偏角过大时，可能会导致峡谷风偏小于平原风偏。总体而言，峡谷风相比于平原风会造成接触网产生更大的风偏，增加接触网刮弓和脱线事故的发生几率，严重威胁弓网运行安全。

4 真实峡谷中接触网风振响应分析

采用我国西南山区某真实峡谷地区的等高线地形图，构建真实峡谷模型，进一步分析峡谷风下接触网的风振响应。

4.1 建立真实峡谷模型

根据等高线地形图制作的空间三维梯田模型，生成地形模型，模型大小为3.5 km×3.5 km×2 km。其高度为地表上方气流的自由变化预留了充足的空间。网格划分采用结构化网格划分，竖向设置节点数为70，设置方法为Exponential1，Spacing1为10，网格下密上疏。六面体单元数量为334 603。进出口边界参数设置参照第1节经典峡谷模型设置。

4.2 真实峡谷数值模拟

真实峡谷所在位置的等高线地形图见图22。假设接触网架设高度为100 m，沿峡谷低洼处沿线每隔150 m设置测点到峡谷壁为止，以正整数从右向左依次命名，探究沿峡谷风空间分布特性，于测点13位置(x=-1 800 m，峡谷中心)设置竖向和水平方向测点。

图22 沿峡谷方向测点位置

测得的沿峡谷方向及测点13处竖向的风速与风功角见图23。由图23可以看出：①沿峡谷方向风速开始基本不变，保持在10 m/s附近，与典型峡谷中的结论相符。在峡谷宽度大致不变的情况下，风速基本不变。末端靠近峡谷壁导致风速下降，整体风速略低于10 m/s。风攻角波动较为剧烈，在0°上下波动。②竖向风速趋势与典型峡谷一致，由于真实峡谷高宽比相较典型峡谷小得多，竖向风速峰值较小，仅略高于入口风速10 m/s，且沿峡谷方向和竖向的风功角都比较小。

图23 真实峡谷风场数据

为考察不同来流方向对水平方向风速的影响，入口来流取9种方向，见图24。图中x，y代表地形坐标系，峡谷位于x负半轴，原点为测点1所在位置，数字代表计算工况号，每种工况相隔15°。9种工况下峡谷内测点13处风速和风攻角的水平分布，见图25。

图24 峡谷入口处不同来流方向的9种工况

图25 9种工况下水平方向风场分布

通过张癑等[37]的研究，选择最不利的来流方向工况5，以及来流风与谷口轴线夹角更大的工况7和工况9，输出其100 m高的风速云图，见图26。

图26 100 m高度风速云图

当风从峡谷外沿河道走向吹入峡谷内时，峡谷的断面收缩会导致来流风速的放大和风功角的变大，即“峡谷效应”。但当峡谷高宽比过小时，“峡谷放大作用”不是很明显。同时当有山体遮蔽在风流经过的路径上时，还造成来流风沿山壁加速上升，在山顶处达到极大值再越过山坡减速下降，称为“折减效应”[38]。

由图26可以看出，风刚进入峡谷时，因峡谷口两侧山壁阻挡，受折减效应影响，风速沿山坡变大，导致峡谷口水平方向风速两边较大，中间较小。在不同工况下，来流风会遇到山壁阻碍，测点13处于下坡减速区，导致某些工况风速放大系数小于1。

由图23、图25和图26可知：①真实峡谷模型和典型峡谷模型具有相似的风场特性，其风速和风攻角的走向趋势基本相同，但因真实峡谷地表地貌更加复杂，会出现一些复杂的风场特性。②并非所有峡谷地形都会有明显的“峡谷放大作用”。在典型峡谷中，山高与谷宽之比较大，风速放大作用较为明显，能明显观察到接触网中部位置来流风的风速和风攻角比平原来流大得多。而真实峡谷中，谷宽比山高大得多，风速放大作用不明显。同时在某些工况下，接触网前有山峰阻挡，受折减效应影响，风速放大能力变得更弱，峡谷内部风速放大系数大约为1甚至更低。③同时对比图26可知，在不同工况下，当来流风与峡谷口轴线夹角变大时，峡谷内风速明显降低，当夹角为60°时(工况9)，峡谷内100 m高度各点风速放大系数均小于1。