高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)

高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)北京交通大學(xué)隧道及地下工程試驗(yàn)研究中心報(bào)告人：駱建軍5/27/20231、定義高速鐵路：一般定義為列車運(yùn)行速度在200km/h及以上的鐵路干線。高速鐵路是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多種學(xué)科的技術(shù)支持。許多在低速時(shí)可以忽略的現(xiàn)象，在高速時(shí)卻變得非常重要。例如高速列車與空氣的相互作用就是一個(gè)突出的例子。5/27/2023隧道空氣動(dòng)力學(xué)：是指高速列車通過(guò)隧道時(shí)，所誘發(fā)的一系列與空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象而逐步形成的一門分支學(xué)科。高速鐵路空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題可以分為明線空氣動(dòng)力學(xué)和隧道空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題兩大部分。兩者的區(qū)別：明線：列車氣動(dòng)阻力；橫向風(fēng)下列車氣動(dòng)特性；列車表面壓力分布；列車空氣繞流。隧道：與隧道通風(fēng)問(wèn)題的區(qū)別5/27/20232、問(wèn)題的提出

什么是隧道空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題？最常見(jiàn)的最容易感覺(jué)的：耳膜不適；列車風(fēng)最早出現(xiàn)：出現(xiàn)在1964年10月1日日本東海道新干線高速鐵路隧道（速度為210km/h，阻塞比為60.5～63.4m2）。隧道空氣動(dòng)力學(xué)包括下列幾個(gè)方面5/27/2023隧道空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)問(wèn)題隧道滑流及列車風(fēng)隧道洞口微氣壓波（聲爆）隧道內(nèi)熱環(huán)境，通風(fēng)運(yùn)營(yíng)及防火壓力波動(dòng)，隧道內(nèi)人體舒適性，隧道凈空斷面設(shè)計(jì)參數(shù)的確定隧道列車“活塞風(fēng)”對(duì)隧道內(nèi)工作人員及設(shè)備安全性的影響列車空氣阻力、運(yùn)行速度、運(yùn)行能耗乘客人體舒適性、列車內(nèi)環(huán)境（壓力變化及空調(diào)通風(fēng)）、列車外表面壓力變化氣動(dòng)噪音車頭、車尾的空氣動(dòng)力特性5/27/20233、產(chǎn)生隧道空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的根本原因

產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的原因比較多，但最根本的原因就是列車速度過(guò)高，隧道凈空斷面面積比較小造成的。國(guó)內(nèi)外的研究表明：隧道內(nèi)最大壓力變化值與列車的速度的平方成正比，與阻塞比的冪指數(shù)成正比，這個(gè)冪指數(shù)的取值范圍在1.3±0.26之間。5/27/20234、隧道空氣動(dòng)力學(xué)的特性隧道內(nèi)空氣流動(dòng)物理特征（1）當(dāng)列車駛?cè)胨淼浪查g，由于空氣的壓縮性及列車壁和隧道壁限制了空氣側(cè)向流和向上流的空間，使緊貼車頭前的空氣受到壓縮并隨列車向前流動(dòng)，造成列車前方的空氣壓力突然升高，產(chǎn)生壓縮波。被列車排擠的另一部分空氣則通過(guò)環(huán)狀空間向列車后方流動(dòng)。隨著列車的進(jìn)一步駛?cè)胨淼?，環(huán)狀空間長(zhǎng)度逐步增大，使車前隧道空間的空氣壓力繼續(xù)升高，即壓縮波的強(qiáng)度繼續(xù)增大，直到列車全部進(jìn)入隧道為止。該波以聲速向前傳播。波前方的空氣流速為零，而波后方的空氣以一定的流速隨著列車向前流動(dòng)。壓縮波傳播到出口后，一部分以膨脹波形式反射回來(lái)，另一部分以微氣壓波形式傳出隧道出口。5/27/2023壓縮波與微壓波形成機(jī)理5/27/2023（2）當(dāng)列車尾端進(jìn)入隧道后，由于車尾產(chǎn)生的負(fù)壓低于大氣壓力，原先經(jīng)過(guò)環(huán)狀空間流到隧道入口外的空氣改變流向，流入列車后方的隧道空間，而且隧道外的空氣也流入該空間。由于經(jīng)環(huán)狀空間流入車后隧道空間的空氣流量小于列車所排擠開(kāi)的空氣流量，于是在列車尾端形成了低于洞口外大氣壓的壓力，即產(chǎn)生膨脹波，該波沿隧道以聲速向出口方向傳播。傳播到出口端后，大部分以壓縮波形式反射回來(lái)，沿隧道長(zhǎng)度方向向進(jìn)口端傳播。5/27/2023

（3）由于壁面摩擦不斷消耗波的能量，以及波在隧道兩端和列車兩端處多次反射和傳遞使得壓縮波和膨脹波相互重疊，所以壓縮波和膨脹波的強(qiáng)度逐漸衰減。同時(shí)，各種傳遞波和反射波的疊加，形成了隧道內(nèi)空氣壓力隨時(shí)間變化而波動(dòng)。（4）對(duì)于一系列前后相繼的隧道空氣壓縮波，后面的波速比前面的波速快，最終可能疊加在一起而形成激波。5/27/20235、國(guó)內(nèi)外對(duì)高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀

對(duì)于高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)的研究，我國(guó)起步比較晚，日本及許多西方國(guó)家對(duì)此做了大量研究，其研究范圍主要集中在如下四個(gè)方面：（1）壓力波的變化梯度及乘客的舒適度的研究；（2）壓力波和微壓波的傳播和形成機(jī)理及其計(jì)算方法的研究；（3）削減壓縮波和微壓波的各種方案的研究；（4）實(shí)驗(yàn)方法的研究5/27/20235.1、壓力波的變化梯度及乘客的舒適度的研究列車提速是為了滿足乘客快捷、舒適、安全的需要，必須將乘客的感受和要求放在第一位。列車車速的提高，會(huì)使列車在進(jìn)出隧道時(shí)引起車內(nèi)的較大壓力變化，造成乘客耳膜的疼痛不適，因此在車速提高的同時(shí)，必須采用一定的標(biāo)準(zhǔn)，保證列車在進(jìn)入隧道時(shí)車廂內(nèi)壓力的變化不能超過(guò)一定的限度。乘客舒適度（comfortstandardofpassenger）指隧道內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，在極短的時(shí)間內(nèi)傳到人體時(shí)，使人體產(chǎn)生生理上的不適-即耳膜壓感不適時(shí)的最大壓力變化值。通常采用特定時(shí)間（3s或4s）內(nèi)壓力單調(diào)變化值作為乘客舒適度的特征參數(shù)。（3s或4s，正是人體自動(dòng)或人為地完成一次吞咽動(dòng)作，建立中耳和外界的壓力平衡所需要的時(shí)間）5/27/2023影響旅客舒適度的壓力指標(biāo)有兩個(gè)：一是壓力變化的最大值，另一個(gè)是壓力變化率的最大值。日本:1000Pa，300Pa/1.0s。美國(guó)：800Pa,410Pa/1.7s5/27/20235.2、壓力波傳播和形成機(jī)理及其計(jì)算方法的研究

初期，采用一維流。采用特征線理論來(lái)得到隧道軸線方向壓力、速度等指標(biāo)。M.Schultz等人對(duì)短隧道進(jìn)行研究，指出：在隧道直徑與隧道長(zhǎng)度的比值不是很小時(shí)，隧道斷面上的壓力幾乎為常數(shù)，可用一維理論分析，但在車頭和車尾處要考慮三維效應(yīng)，并提出了改進(jìn)措施。5/27/2023在小沢智通過(guò)對(duì)列車沖出隧道形成微氣壓波的大量測(cè)試表明，微壓波與列車移動(dòng)速度的三次方成比例，并建立了微氣壓波變化的曲線方程。微氣壓波的最大值和微氣壓波曲線方程。5/27/2023隧道壓縮波的最大值與列車移動(dòng)速度的二次方成比例。并確定了波形變化的曲線。5/27/2023隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計(jì)算方法的不斷發(fā)展，各國(guó)學(xué)者對(duì)高速列車進(jìn)入隧道所誘發(fā)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象已經(jīng)從一維數(shù)值模擬上升到二維和三維數(shù)值模擬。S.Aita等人采用三維可壓縮等熵歐拉方程進(jìn)行了隧道單車壓力波數(shù)值模擬。國(guó)內(nèi)采用了非定常的三維可壓縮不等熵的Navier-Stokes方程進(jìn)行了計(jì)算，獲得了非常好的結(jié)果。

5/27/2023列車速度與最大壓力變化之間的關(guān)系（國(guó)內(nèi)）Pmax（Kpa）V車（m/s）5/27/2023有緩沖結(jié)構(gòu)時(shí)壓力波的變化規(guī)律（國(guó)內(nèi)）5/27/2023列車進(jìn)出隧道過(guò)程的實(shí)現(xiàn)要很好地模擬列車進(jìn)出隧道的過(guò)程可以采取兩種方法：移動(dòng)網(wǎng)格法和網(wǎng)格重劃分法。5/27/2023移動(dòng)惹網(wǎng)格慘法的露原理滑移墻滑移墻內(nèi)部區(qū)域非周期飼移動(dòng)所埋產(chǎn)生的夸區(qū)域單元區(qū)域1交接區(qū)域1交接區(qū)域2單元區(qū)域2二維網(wǎng)格交接關(guān)系圖5/6膛/20母23列車隧道滑移面無(wú)限遠(yuǎn)域

列車、隧道初始位置圖地面列車剛進(jìn)隧道位置關(guān)系圖滑移墻滑移面5/6革/20時(shí)23列車頭漏部流場(chǎng)梁壓力變扭化分布婚（國(guó)內(nèi)蓋）列車隧道道床5/6推/20致23隧道列車道床272m5/6右/20族23數(shù)值計(jì)鄉(xiāng)豐算壓力亭變化曲寺線（國(guó)串內(nèi)）5/裝6/土20籃235/蟻6/它20說(shuō)235.烏3、琴削減抽壓縮割波及現(xiàn)噪聲閱的各姻種方天案的紛研究微壓波肌問(wèn)題主姻要發(fā)生尤在日本溉的新干扁線隧道堪上，在肆七十年邪代末，左由于最蠟初的隧央道斷面否較?。?），阻宋塞比（腐列車斷蛋面與隧紗道斷面捆的比值衫）大于委0.2暗，在列暫車提速槍到20齒0km油/h后妙，出現(xiàn)裹了較明接顯的空挑氣噪聲倘問(wèn)題，炭由于隧望道已經(jīng)俱建成，籌無(wú)法擴(kuò)語(yǔ)大斷面造，于是梨就提出織了多種抵修建附駝屬構(gòu)筑掠物的改正造措施請(qǐng)。微氣戀壓波爐（m納ic碌ro畫c計(jì)om須pr蛇es下si懼on駐w淺av切e）高速卻列車雖進(jìn)入潔隧道股產(chǎn)生由的壓振縮波牛以聲者速傳良播到指隧道謙出口橡時(shí)，思一部侄分壓別縮波浴以膨竄脹波桃的形釋式反先射回謹(jǐn)隧道沿，另歇一部須分壓蠅縮波沖以球膏面波工的形菜式向姿隧道呢外空餃間輻遺射出鳴去，批并伴劑有爆遼炸聲律，造伶成對(duì)戀周圍辨環(huán)境沿的污堂染。贏輻射瘡出去厚的壓卷力脈防沖波棟形狀漲為尖昏三角鋼形，扔三角目形的漏高度傲（壓唉力脈支沖的厚最大殿值）高與列貝車速翁度的援三次央方成范正比年，與動(dòng)距離價(jià)隧道鼓出口竊處的述外部攔距離字成反負(fù)比。5/浸6/窯20論23控制措俗施一增大澆隧道鈔斷面汪積削減槍壓縮鑄波及論噪聲獲的最韻主要靜的解餃決方彩案是孫選取穗較大徹的隧藍(lán)道斷雅面，眉減低呀阻塞修比。根據(jù)各婚國(guó)高速代鐵路的胖分析可山以得到風(fēng)這樣的餓結(jié)論，搏當(dāng)阻塞馬比小于就0.1旦5（德沉、法等楊國(guó)）時(shí)尺，高速匆列車進(jìn)矮洞誘發(fā)勸的空氣稱動(dòng)力學(xué)絮問(wèn)題基刑本上可博以緩解禮。由此怎得出滿折足壓力怒變動(dòng)的廚臨界值脹（3.兵0kP漠a(chǎn)/3疲s）的終阻塞比猶：車速郊為25幣0km冰/h，白阻塞比嶺為0.醫(yī)14；載車速為捷350吐km/沃h，阻服塞比為沿0.1滔1。5/濟(jì)6/經(jīng)20郵23線路列車速度(Km/h)隧道橫斷面積(m2)阻塞比日本東海新干線210640.21日本山陽(yáng)新干線230640.21日本上越新干線240640.21巴黎-大西洋干線270710.15漢堡-慕尼黑干線250820.13羅馬-米蘭干線250760.185/6艇/20沙23綜合年各國(guó)崖的隧可道斷抗面圖延，高香速鐵春路隧膚道斷籌面由憑下列都空間噴構(gòu)成扯：隧臥道建平筑界餓限、膀軌道斷數(shù)量娘、線坡間距違、預(yù)狹留空假間、柴減小來(lái)空氣驗(yàn)動(dòng)力短學(xué)效釀應(yīng)的吩空間貢、設(shè)次備安圈裝空巾間等塑。根查據(jù)各罵國(guó)高母速鐵畫路隧采道斷闖面經(jīng)體驗(yàn)和多我國(guó)端具體墻情況富的要辦求，呢我國(guó)滾初步憲確定費(fèi)京滬市高速跌鐵路習(xí)隧道懲斷面魔參數(shù)剖如下辮圖（映10糕0m罵2）掉。高速納鐵路樂(lè)隧道握斷面纏示意刪圖單位：賊cm5/激6/濁20姑23控制措朵施二對(duì)于導(dǎo)既有箭線路呆上，部隧道竭已經(jīng)框建成須，無(wú)取法擴(kuò)踏大斷席面，口所以熟必須霜在不村改變凝隧道案斷面嫂積的濕情況煤下，善來(lái)予謊以解扎決。經(jīng)過(guò)艷多年屬的研雜究和回探索滲以及便大量忍的理施論和補(bǔ)實(shí)驗(yàn)獵研究萍，人僑們已尿經(jīng)有飽了許饞多減奮小壓籍力波尸和噪哨聲的錯(cuò)方法裁。解絕決方在法主穴要分帶為兩蘋種：修建靈附屬說(shuō)構(gòu)筑憐物的乳改造餅措施頌：無(wú)開(kāi)機(jī)口全刪封閉滋緩沖千結(jié)構(gòu)有窗蹲口的檔緩沖鋪結(jié)構(gòu)開(kāi)槽逼式緩絡(luò)沖結(jié)肌構(gòu)人為控橫制車內(nèi)王壓力5/6砌/20觸23無(wú)開(kāi)峰口全揪封閉釘緩沖南結(jié)構(gòu)D5/6擁/20借23緩沖搏結(jié)構(gòu)畢降低淚微氣崖壓波寫的效著果L11L21L31L21L22L32L31L32L33第一褲個(gè)標(biāo)體記代桐表緩沃沖結(jié)儀構(gòu)長(zhǎng)臟度選肉項(xiàng)；犬第二閣個(gè)標(biāo)挽記代羽表緩桑沖結(jié)幣構(gòu)入販口面踐積選冰項(xiàng)。直線為汗母線的紛緩沖結(jié)輩構(gòu)形式欺可以將否微氣壓撐波降低兆到30障%左右句。5/6榆/20飲23有窗口挽的緩沖會(huì)結(jié)構(gòu)

開(kāi)窗式隧道緩沖結(jié)構(gòu)模型6368153132151515321401525窗口單位：mm；比例：1/143列車突入側(cè)洞口對(duì)于暖有窗承口的遮緩沖丑結(jié)構(gòu)夏，需棕確定掃合適舍的窗趙口面斧積的掙大小襲。窗乞口部磁分設(shè)擺在緩尿沖結(jié)悲構(gòu)的煌側(cè)面倡，其歐長(zhǎng)度市可以雨等于池或小急于緩桑沖棚捷全長(zhǎng)殃。同識(shí)全封踢閉式鈔的緩代沖結(jié)肅構(gòu)相示比，她帶窗謝口的迎緩沖隊(duì)棚具幕有更贊好的沉降壓桑效果睬。該緩紡沖結(jié)午構(gòu)可病以將咽微氣世壓波糊降低登到無(wú)帶緩沖產(chǎn)結(jié)構(gòu)秋時(shí)的者0.歇45葉。5/扁6/哭20茫23開(kāi)槽吵式緩封沖結(jié)藥構(gòu)開(kāi)槽撈式緩錢沖結(jié)借構(gòu)的醬橫截梢面積狀與隧羽道截狡面相南同，遠(yuǎn)通過(guò)編在緩尿沖結(jié)魄構(gòu)頂泄部開(kāi)鍬槽，廢起到將緩沖吉作用爹，可銷將微文壓波君峰值舞降至混20董-3歐0%孝。5/6五/20芒23人為控軋制車內(nèi)殲壓力通風(fēng)守系統(tǒng)躬通過(guò)切調(diào)節(jié)現(xiàn)風(fēng)流洪的進(jìn)員入和僚排出沒(méi)，從噸而實(shí)填現(xiàn)對(duì)冊(cè)車內(nèi)伸壓力逆的調(diào)晴節(jié)。災(zāi)K.壘Ak猾ut顛su鼠等人鞭對(duì)此天方法言進(jìn)行懲了研會(huì)究，免用風(fēng)非機(jī)來(lái)漫調(diào)節(jié)伴壓力筋，消石除瞬糾變壓旱力所左造成猶的危飼害。擁它只象能消毯除列搭車內(nèi)冠部的橫壓力鋪?zhàn)兓?，不膚能削懼減對(duì)由周圍逐環(huán)境肉的影受響。但是揭，該導(dǎo)方法然仍然殃存在制一定巷的問(wèn)鼓題。陜首先親，它棉對(duì)列理車的芳?xì)饷苡啃砸埱筝^腎高。太它的需首要草目的熟就是吩調(diào)節(jié)俯列車永內(nèi)外謊的壓錯(cuò)差。裂氣密硬性差帝，就補(bǔ)無(wú)法詢實(shí)現(xiàn)仁對(duì)車背內(nèi)壓桌力的濕調(diào)節(jié)員。實(shí)國(guó)際上唐，正炒是由尸于氣竹密性怪差才墻會(huì)引傷起列甜車在信進(jìn)出浴隧道駕時(shí)，糟引起自車內(nèi)突的壓紛力變饞化。5/趕6/銹20煎235.忍4、仰實(shí)驗(yàn)石方法浮的研披究實(shí)驗(yàn)侍室方攤法研究奴高速未列車霞的實(shí)絨驗(yàn)方霸法主毀要有水槽剛式、發(fā)擠射式及風(fēng)小型列陰車模型輛實(shí)驗(yàn)裝喇置，還圈有現(xiàn)場(chǎng)凡實(shí)測(cè)方牽法。現(xiàn)場(chǎng)剖實(shí)驗(yàn)場(chǎng)法5/迎6/退20派235.4求.1裂水槽法水槽臭法是懲在二革十世衫紀(jì)六重十年泊代中款期在菌美國(guó)采興起刮的。壇當(dāng)時(shí)撤，美垃國(guó)的廉一些框技術(shù)鋸人員酸利用醫(yī)可壓枝縮氣縱體與態(tài)自由花表面局流體芝的相梢似性議，采妙用水級(jí)作為宰工作酸流體貿(mào)來(lái)研敢究高碧速列馳車通坦過(guò)隧連道的輩問(wèn)題蝕。這匆種方斬法的康優(yōu)點(diǎn)繁是高騙速運(yùn)屆行的丑列車位可以膨用很功低的鉤速度工來(lái)模菠擬?；秩欢R，考牌慮到類很淺底的水親深，擁實(shí)驗(yàn)偏結(jié)果腫是令匯人失絕望的友。5/龜6/婆20捎23153426789101.撥測(cè)控破計(jì)算竹機(jī)掀2.姓監(jiān)測(cè)庫(kù)計(jì)算詳機(jī)溫3.疤視頻沉分配劇器遵4.慘反光竄鏡煮5.內(nèi)縫隙蘋光源廈6申.C藏CD幼鏡頭飲7.借模社型列努車店8.匆模貌型隧密道退9.淺驅(qū)動(dòng)加電機(jī)默1羅0滅淺水黑槽.西南交夫大水槽羨法模型醒實(shí)驗(yàn)裝吩置示意下圖5/6杯/20丑235.4骨.2完小型列淘車模型成實(shí)驗(yàn)裝杠置為了尿保證襯模型旨可靠仍實(shí)用諷，根久據(jù)雷尖諾相振似性枝，要浴求?；糜裥偷馁Y尺寸摧不能劇小于慌1/臣36齒。同科時(shí)，皺模型細(xì)的速辱度與鼻全尺齡寸列驕車的掠速度接相同噸。根貿(mào)據(jù)這慮些限撕制條噸件，跨英國(guó)僵的C注.鉆W.蕩P武op吵e建姨造了芝1/仗25矮的小怪比例淘列車崇模型貓實(shí)驗(yàn)杠裝置濱，模罵型的醉車速偵達(dá)到味55廈m/晶s，爺模型侍的質(zhì)祖量為秤10明kg敘。5/6錦/20敞23英國(guó)崇建成期的模命型實(shí)鋼驗(yàn)臺(tái)5/五6/丑20美235.4仍.3牢發(fā)射式景列車模鉤型實(shí)驗(yàn)挖裝置日本品的小呀?jīng)g智槽采用課長(zhǎng)3貞0m禮m的之鋁管塌（前順頭為贏半圓域形）天模擬如列車頸，以梯橡膠聯(lián)彈弓軌方式淋發(fā)射器，實(shí)泰驗(yàn)時(shí)艦的速緞度通杯常為餓25腐m/退s。在佐宗鍛章弘介許紹的改撞進(jìn)模型隔中，采胸用的尺致寸相似塘比為1襯/30參0的模培型，以彎壓縮空嘆氣為動(dòng)殊力。發(fā)百射式列鑰車模型旬，發(fā)射晃速度可孤達(dá)到1寇00m鴿/s。5/6柱/20駁23佐宗常章弘765431281.高壓氣體存儲(chǔ)室；2.加速管3.列車助推片脫離裝置4.敞開(kāi)段5.入口6.實(shí)驗(yàn)隧道段7.出口8.回收裝置圖3列車突入隧道模型實(shí)驗(yàn)裝置5/6殺/20蛋23日本嫁的婦S.冬Oz四aw芳a5/6較/20氏235.4元.4中國(guó)內(nèi)壓符縮空氣街式高速績(jī)列車模舉型實(shí)驗(yàn)青系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)印臺(tái)的仔設(shè)備赴配置高速列目車模型胳實(shí)驗(yàn)測(cè)腎試系統(tǒng)列車模土型實(shí)驗(yàn)5/6勵(lì)/20根23實(shí)驗(yàn)遭臺(tái)的稻設(shè)備蹈配置1.發(fā)射炮2.列車加速片回收機(jī)構(gòu)3.實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座4.隧道模型支架5.隧道模型6.導(dǎo)向鋼絲繩7.列車模型回收機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)物理結(jié)構(gòu)示意圖24761321751310210005270011405/墨6/隆20議23高速列車模型發(fā)射炮裝置圖5/踩6/檔20絲式23列車外模型袋實(shí)驗(yàn)聚乙陣烯管脂作隧扁道模探型、釣?zāi)景逭魹榫弽u沖結(jié)底構(gòu)5/陽(yáng)6/巧20仿232.22.212.222.232.242.252.262.272.282.292.301.9m3.4m6.8m7.6m壓縮波膨脹波車頭車尾-4-2024P/KPa-4-2024P/KPa-4-2024P/KPa模型隧道長(zhǎng)度（米）高速列車在單孔單線隧道中運(yùn)行的瞬變壓力波動(dòng)情況及波形圖5/號(hào)6/兼20穿230.6m0m1.9mmm3.4m6.8m7.6m壓縮波膨脹波車頭運(yùn)動(dòng)軌跡緩沖結(jié)構(gòu)壓力測(cè)試歷時(shí)變化（緩沖結(jié)構(gòu)長(zhǎng)：60cm，阻塞比：0.272，模型列車速度：71.4m/s）列車緩沖段長(zhǎng)度（米）模型隧道長(zhǎng)度（米）5/戶6/隨20榮23有、株無(wú)緩欺沖結(jié)蜂構(gòu)時(shí)捷的車民速與狐最大監(jiān)壓力只的關(guān)救系曲蛇線5/敗6/棋20縣23緩沖結(jié)致構(gòu)對(duì)壓時(shí)力變化漫率的影創(chuàng)響5/披6/塵20枝235.藏5趟現(xiàn)場(chǎng)爬量測(cè)現(xiàn)場(chǎng)量在測(cè)是研洗究隧道肅空氣動(dòng)尋力學(xué)問(wèn)返題最直廣接的手航段，還會(huì)可對(duì)數(shù)誕值計(jì)算任和室內(nèi)寄模型試孟驗(yàn)方法榴和結(jié)論側(cè)的正確默性進(jìn)行蒜了檢驗(yàn)繩。我國(guó)在班200共5年，刃在遂渝聚鐵路進(jìn)炎行了高袖速列車遍的隧道摘空氣動(dòng)光力學(xué)效尸應(yīng)的現(xiàn)幕場(chǎng)實(shí)地紐奉試驗(yàn)。5/6膽/20編23松林坡壟隧道V藥=20帶0km腳/h或Lt=輝132晨0m覺(jué)At=胃48.滅6m2凈周長(zhǎng)2晝6.3謹(jǐn)m夠測(cè)點(diǎn)位畜置22喬3m長(zhǎng)白鍛山動(dòng)訓(xùn)車組餐Av鉗=1疊2.勵(lì)49將m2陶周長(zhǎng)膀10躺.7堂8m垃列膝車長(zhǎng)喝度為份25寨6.皇5者m吉阻塞余比為晌0.吸245/雅6/木20葬236、峽高速叼鐵路炊隧道伏空氣番動(dòng)力軌學(xué)主告要影雜響及掠效應(yīng)6.優(yōu)1罰列車組速度向及阻勾塞比研究表蜻明，諸餅因素中包，列車許速度V籌和阻塞兔比β是我影響最救大的因顛素ORE完曾經(jīng)系蛾統(tǒng)地研壓究了各按種因素份對(duì)壓力堵波動(dòng)的膜影響，聞?dòng)孟铝胸?fù)公式表孔達(dá)列車啟速度V語(yǔ)和阻塞攪比β的遇影響：?jiǎn)我涣形贶囋谒淼康乐羞\(yùn)窮行：考慮桐列車浮交會(huì)消：5/6楊/20價(jià)23隧道長(zhǎng)片度對(duì)壓因力波動(dòng)孤程度的掉影響隧道訂長(zhǎng)度難對(duì)壓蒜力變恩化的軌影響墓也很凍大，洽而且瓶，壓粉力波互動(dòng)程許度并罰非單孩調(diào)地努隨著患隧道橫長(zhǎng)度停的增添加而蓄加劇差。5/6掌/20炕23法國(guó)專磨家認(rèn)為裁，碎石姜道床隧想道壓力冷波動(dòng)的勻最大值惜出現(xiàn)在墾對(duì)應(yīng)隧焦道長(zhǎng)度棟分別為圈0.8佩，1.半2及3壞.5倍臂列車長(zhǎng)5/6桶/20椅23車輛的哀密封性車輛蛇內(nèi)部率的瞬樣變壓辭力同幻玉旅客輛乘車憐舒適材度有鄭直接魄關(guān)系鋒。隧結(jié)道內(nèi)維的瞬煎變壓嫁力向簡(jiǎn)車輛少內(nèi)傳倦遞規(guī)狠律一榴般來(lái)梁說(shuō)取體決于臺(tái)二個(gè)特因素色：車讀輛的炕密封悅性和引車體攏的剛漲度。對(duì)列車紡氣密性瀉的描述按通過(guò)列黑車的密嫂封度來(lái)鏈實(shí)現(xiàn)。指其物理滾意義在誕于：將火車內(nèi)外盡壓差降煙低到初愉值的3芒8%所痰需的泄諸露時(shí)間仗。5/踩6/往20拋23車輛旦密封淋性對(duì)趴緩解借壓力棗波動(dòng)駱程度困的作宮用可編以歸敘為“盜滯后創(chuàng)”和沫“衰意減”您。采嘗用不宴密封釘?shù)摹肮窐?biāo)準(zhǔn)泳”車開(kāi)輛，圓車內(nèi)掩壓力賢的變緒化情農(nóng)況同紗車外蓮基本隆一致而，而死采用撐密封形車輛夸后車爆內(nèi)壓誘力的碗峰值鑰滯后綿。同煮時(shí)，唯壓力游變化物幅度鑰減小缸。5/河6/親20屬23不同密唉封程度妹車輛對(duì)都?xì)鈮翰迍?dòng)的緩延沖效果5/市6/隔20猶23當(dāng)列判車在最大于敏臨界容長(zhǎng)度妙的長(zhǎng)童隧道義中行陷駛時(shí)累，隧粉道中輩及列句車外驅(qū)部壓留力波踢動(dòng)的平程度比同短槍隧道守相比啞，會(huì)熄有所舅緩解代。但可是，例如果煩采用膀密封晃車輛辛，車殼內(nèi)壓竊力波乳動(dòng)幅氣度卻濟(jì)往往宿比短希隧道照大，蕩這是篇由于注長(zhǎng)隧生道壓名力波駱之間剖的時(shí)魯間間兔隔較格大，紡使得穿車內(nèi)張壓力跨有足略夠的很時(shí)間涉對(duì)外鎮(zhèn)部壓府力波野動(dòng)作兼出響宋應(yīng)。浪可以慈說(shuō)，怕相同京密封鑰指數(shù)匯的車瀉輛，丑在短搜隧道蜂中的萌“動(dòng)階態(tài)”耽密封側(cè)效果葡比長(zhǎng)朋隧道綠好5/6焦/20虎235/6束/20羨23作用在畝隧道襯賤砌或固著定設(shè)備舟上的氣杜動(dòng)荷載按照德訊國(guó)聯(lián)邦踐鐵路“能鐵路隧遙道的設(shè)覆計(jì)，施坦工和養(yǎng)暮護(hù)”標(biāo)該準(zhǔn)DS伏853破（19儉93）鏟的規(guī)定膠，認(rèn)為祥隧道內(nèi)啦空氣動(dòng)篩力荷載朗最大值遺都為k貌Pa量惱級(jí)，對(duì)捧隧道襯戴砌的安烘全性不替會(huì)產(chǎn)生罩明顯影腰響，但垂對(duì)隧道凝襯砌結(jié)糧構(gòu)的瑕芽疵和缺掌陷的反炭應(yīng)較為軌靈敏，春同時(shí)對(duì)錫隧道內(nèi)滑的設(shè)備晃和設(shè)施顧可能會(huì)婆有一定疏影響。車輛隨結(jié)構(gòu)教所承勒受的株氣動(dòng)益荷載根據(jù)國(guó)孕際鐵盟釣UIC善活頁(yè)文召件56躬6中條橫規(guī)定，找客車車犬身和門掛窗須承育受變化栗幅度為區(qū)±25池00N美/m2骨，頻率法為3H污Z的交強(qiáng)變荷載兼100外000究0次。寒按該條繳文設(shè)計(jì)屬的車輛匆當(dāng)壓差瘋小于2咸.5k汪Pa時(shí)遇是不會(huì)寇受到損挎害的。5/單6/斥20裙237、沫壓力屠波動(dòng)程度的述評(píng)估和差相關(guān)舒焰適度準(zhǔn)張則7.礎(chǔ)1霸人體鹽的舒沸適度人的獲鼻咽罰腔通鑼過(guò)一兩個(gè)稱涂為耳吼咽管跳的器驚官同嘗中耳邪相連捕。通賢常耳劉咽管勤是關(guān)厭閉的棟。當(dāng)夢(mèng)鼻咽淘腔的美壓力住比中腰耳的妹壓力渴低將余近2鞭kP崗a時(shí)劫，耳蚊咽管暢會(huì)因卷收縮場(chǎng)而自更動(dòng)打柿開(kāi)，殲在外享界氣則壓降紡低的受情況歉下，滲中耳菠和外悔部氣濁壓不嗽平衡那即得啟以消財(cái)除，韻則不律會(huì)作藏用于游鼓膜婆的兩牲邊?？硕?dāng)剃外界遷氣壓燒增高債時(shí)，呆鼻咽炒腔隨支之增飲高的府氣壓節(jié)不會(huì)門自動(dòng)杯傳到醬中耳滴。因耍此在糖耳膜嚇的兩紐奉邊產(chǎn)鋒生壓斯力差撈。在極這種醬情況摧下必右須通救過(guò)吞蠢咽、苦打呵冬欠或佳擠捏艷鼻子迫等動(dòng)添作來(lái)克人為距地開(kāi)步啟耳鬼咽管梢，以邁消除濟(jì)耳膜銜兩邊詢的不身平衡厚壓力纏。因鵲此，育也有玩采用駛特定閣時(shí)間富內(nèi)（姜3s漂或4移s）宵壓力君單調(diào)伶變化章值作語(yǔ)為瞬祖變壓炎力波檢動(dòng)特慶征參五數(shù)，須其“準(zhǔn)特定礎(chǔ)時(shí)間讀”，杏即3劫s或螞4s薦，正各是自島動(dòng)或六人為歲地（潮通過(guò)織生理寸反應(yīng)址）開(kāi)靈啟耳培咽管慈，建逝立中炮耳和仁外界封的壓歷力平撈衡所泥需要凝的時(shí)琴間。5/碰6/嬌20限23時(shí)間（s）壓力變化ΔP（kPa）單線隧道雙線隧道10.500.8540.851.35101.402.10202.003.00302.403.60402.804.20503.204.80荷蘭采撲用的舒塌適度標(biāo)豎準(zhǔn)5/述6/瀉20姓23ERR被I和像UIC酸采用的嚼舒適度宣準(zhǔn)則壓力變化（Pa）時(shí)間（s）ERRI基本舒適度準(zhǔn)則UIC活頁(yè)文件660新型高速列車110005003——80041600——102000100060300020005/困6/肺20壯23舒適研度準(zhǔn)梅則旅行類型壓力變化閥值不適率η極端場(chǎng)合正常場(chǎng)合A.常規(guī)，隧道占10%，不密封車輛4.0kPa/4s2.5kPa/4s4.5B.常規(guī)，隧道占25%以上，不密封車輛3.0kPa/4s2.0kPa/4s3.5C.高舒適度服務(wù)，隧道占25%以上，密封車輛1.25KPa/4s0.8kPa/4s2.5D.地鐵，隧道占50%以上，不密封車輛1.0kPa/4s0.7kPa/4s2.05/6安/20快23我國(guó)高臺(tái)速鐵路圓舒適度耍準(zhǔn)則的痛建議(西南鐵權(quán)科院)鐵路類型隧道長(zhǎng)度（占線路比例）隧道密集程度（座/小時(shí)）瞬變壓力（kPa/3s）A（平原)單線＜10%而且＜42.0B（平原)雙線＜10%而且＜43.0C（山丘）單線＞25%或者＞40.8D（山丘）雙線＞25%或者＞41.255/槽6/互20淚23輔助坑陪道對(duì)壓余力變化責(zé)的作用合理味設(shè)置歸的輔朵助坑虎道（系斜井忙、豎沙井和吼橫洞牢）能臣緩解聰壓力憶波動(dòng)碑的程鍬度。計(jì)算表聚明，豎長(zhǎng)井位置靈對(duì)減壓腹效果的闊影響很笨大，并汽不是設(shè)歉置在任添何位置甚的豎井牛都能有均很好的疑效果根亡據(jù)壓力名波疊加旺的情況孟可以理好論地得泥到豎井研的最佳浙位置：5/6濫/20毅23隧道捷口的拜微氣盾壓波涉問(wèn)題搞速列概車進(jìn)入荷隧道，鹽前方的姑空氣受論到擠壓惑，這種笨擠壓狀熟態(tài)以聲洽速傳播公至隧道浪出口，弦驟然膨沸脹，產(chǎn)遞生一個(gè)榮被稱為普微氣壓鄭波的次榆生波。泉由于微腸氣壓波剩的產(chǎn)生跌伴有影棕響環(huán)境門的爆破森噪聲，晌并會(huì)對(duì)爸鄰近建番筑物產(chǎn)隆生危害齒。日本山語(yǔ)本（A煤.Ya爭(zhēng)mam壯oto拼）基于持線形聲蟻學(xué)理論杏，通過(guò)酒低頻遠(yuǎn)恢場(chǎng)假設(shè)軌對(duì)微氣懇壓波進(jìn)霧行的研個(gè)究，微安氣壓波恒主要取點(diǎn)決于列病車進(jìn)入盆隧道誘攻發(fā)的第惕一個(gè)壓孕縮波，僑得出了桂微氣壓鳥波峰值遞同首波漂傳遞到共隧道出乳口處時(shí)品的壓力報(bào)梯度（建波前梯茅度）最驗(yàn)大值的肚關(guān)系：的關(guān)衣系：5/6吊/20兇23首波侮計(jì)算淡的經(jīng)背驗(yàn)公診式（牽日本汽新干向線）日本今新干殖線對(duì)信列車擇進(jìn)入豪隧道才誘發(fā)燭的“懷第一監(jiān)壓縮搜波”嘉（首缺波）贏壓力然變化現(xiàn)近似醫(yī)地用袖下式終表示乳：日本新勾干線對(duì)服列車進(jìn)落入隧道悠誘發(fā)的伙“第一亭壓縮波府”（首拘波）壓肚力變化嫩近似地安用下式鑄表示：壓力和婆壓力梯什度的最秘大值近翼似地分虹別同車核速的平脖方和立獵方成正捎比。相年應(yīng)地，耕隧道出揉口為氣先壓波峰傘值也同客車速的睛立方成蛇正比5/6針/20呀235/6飼/20貝235/劇6/愉20并235/刷6/赤20鞋23首波在培傳播過(guò)厭程中的擁變化冰板式道鏟床情況對(duì)碎石壓道床，光在利用鉛山本公零式計(jì)算乏微氣壓你波峰值迅時(shí)，還窗要考慮畢壓縮波哀沿隧道戀傳遞時(shí)掃的衰減垮。從隧洞道進(jìn)口俘到出口烘，壓縮錫波的衰匠減可表窯示為：當(dāng)車速推為20俗0～2勾20k根m/h照，可取演α=1甚.81糞×10扣-45