高速铁路有砟轨道飞砟现象是制约有砟轨道发展的重要原因。飞砟问题不仅制约车速的进一步提高,还会损坏道床和车体结构,危及行车安全,目前对飞砟问题的研究不够全面深入。针对高速铁路飞砟问题,本论文采用风洞试验和CFD数值仿真方法,对道床表面流场特性、列车底部绕流特性、道砟颗粒风动特性以及道床结构对飞砟影响等进行深入研究。根据有砟道床结构和特级道砟规范,设计加工1:1半结构道床模型,筛选标准级配道砟、小粒径道砟和低密度道砟,开展风洞试验测试道床表面风压和飞砟影响因素,并且建立有砟道床数值模型,采用能够精确模拟近壁面自由流动和约束流动的k-ω SST湍流模型,对风洞试验结果进行仿真验证与补充。试验和仿真结果表明:在均匀来流条件下,道床中心风压较大,风速较高,但相对平稳;轨枕槽内风压沿来流方向存在负压变为正压的过程;钢轨附近风压和风速波动较大,两侧轨枕槽内存在空腔涡流。降低砟肩堆高和道床顶面位置,可明显降低飞砟几率。在风荷载作用下,小粒径道砟相较于普通道砟,轨枕表面道砟相较于轨枕槽内道砟,更易发生移动;轻质道砟容易受到涡旋影响,移动所需风速也更低。在道床表面喷涂道砟胶具有良好的防飞砟效果。为准确模拟列车高速行驶时车体周围尤其是道床表面流场特性,基于Realizable k-ε湍流模型,采用滑移网格技术,建立CRH3型高速列车及不同形式有砟道床模型,对单车明线工况下列车绕流特性和道床空气动力学特性进行了分析,结果表明:1、车头、车尾和转向架区域,风速和风压在都出现不同程度的波动,发生飞砟几率较高。车头位置存在正负压的急剧变化,中部区域风速与风压波动较小,靠近车体的尾流区存在低速涡流区域,列车经过后道床表面承受较大正压。2、列车速度是影响飞砟的关键因素。随着车速增加,风压峰值随之变大,中间波动也变大,列车时速在250 km/h以上时,车速每增加100 km/h,风压峰值增加约一倍,飞砟几率明显增加。3、道床结构形式也是影响飞砟的重要因素。砟肩堆高越高,越靠近列车底部,越容易受到列车风影响,所受风压越大;平肩式较尖肩式砟肩风压波动大,负压值大,从防飞砟角度考虑,尖肩式效果更好;降低道床顶面位置并不能改善道床表面风场特性,但可显著减少道砟颗粒滚落到轨枕表面概率。