中南大学隧道工程高速铁路隧道工程分析报告.ppt

第11章 高速铁路隧道工程 高速铁路具有新颖、快速、经济、舒适的旅行环境，优质的运输服务等特点，从而提高了铁路与其它运输方式竞争的能力，成为世界铁路旅客运输发展的共同趋势，也是铁路技术现代化的标志。 1964年日本铁路新干线的运营（最高时速200km/h），标志着铁路高速技术进入实用化阶段。 1980年以后，法国、德国、意大利、西班牙、英国、比利时、瑞士、俄罗斯等国都先后开始兴建高速铁路，其最高时速已经达到300～350km/h。 目前，日本、法国正在研究和开发时速500km的超高速铁路，预计21世纪初开通的日本中央新干线就是一例。 高速铁路的发展，必然伴随大量隧道工程的出现，这主要是因为高速铁路的线路技术标准（平纵断面）要远远高于普通铁路。 国外已建的大部分高速铁路隧道所占的比例均较大，如日本山阳线隧道占线路总长的50％。 我国将于近几年兴建的高速铁路包括武广、京沪、郑西、石太、京津、合宁、合武、温福、福厦、甬温和沪汉蓉大通道等十余条线路。其中隧道占有相当大的比例。 5、奥地利高速铁路隧道横断面图 第11章 高速铁路隧道工程－高速铁路隧道横断面 隧道横断面积（轨面以上）约为66m2 11.3.1 隧道横断面实例 6、日本中央新干线隧道横断面图（500km/h） 第11章 高速铁路隧道工程－高速铁路隧道横断面 隧道高度7.7m，宽度12.6m，堵塞比为0.12。 11.3.1 隧道横断面实例 7、西班牙高速铁路隧道横断面图 第11章 高速铁路隧道工程－高速铁路隧道横断面 隧道横断面积（轨面以上）约为100m2 11.3.1 隧道横断面实例 * * * * * 本章基本要求： 1、了解高速铁路隧道的发展历史。 2、了解高速铁路隧道存在的主要空气动力学问 题及其影响因素。 3、掌握高速铁路隧道断面设计的一些基本要求。 4、掌握高速铁路隧道减小空气动力学效应的常 规措施。 第11章 高速铁路隧道工程－概述 轮轨铁路：常用 高速铁路主要形式 磁悬浮：德国，我国上海 管道磁浮：处于研究阶段 11.1 概述 第11章 高速铁路隧道工程－概述 高速铁路的发展历史 第11章 高速铁路隧道工程－概述 当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开，空气的粘性以及隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不像隧道外那样及时、顺畅地沿列车两侧和上部形成绕流。于是，列车前方的空气受压缩，列车后方则形成一定的负压，从而对运营产生一系列负面影响的空气动力学效应。 第11章 高速铁路隧道工程－空气动力学问题 11.2 高速铁路隧道空气动力学问题 11.2.1 主要空气动力学效应 （1）由于瞬变压力，造成旅客耳膜不适，舒适度降低，并对铁 路员工和车辆产生危害； （2）行车阻力加大，引起对列车动力和能耗的特殊要求； （3）列车风加剧，影响在隧道中待避的作业人员； （4）高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微压波，引起爆 破噪声并危及洞口建筑物； （5）列车克服阻力所做的功转化为热量，隧道内温度升高； （6）产生空气动力学噪声问题（与车速的6～8次方成正比）。 第11章 高速铁路隧道工程－空气动力学问题 11.2.2 瞬变压力 瞬变压力：列车从开敞的线路刚进入隧道时，列车周围的空气压力由于突然受到隧道有限空间的约束而在短时间内产生巨大变化称为瞬变压力。 当瞬变压力由列车外部压力传播到列车内部，再传到人体内时，会使旅客产生生理上的不适——即耳膜压感不适，从而大大降低乘客的舒适度。瞬变压力在一定值范围内，人体不会有明显感觉，超过一定值时，会明显不适。 第11章 高速铁路隧道工程－空气动力学问题 11.2.2 瞬变压力 第11章 高速铁路隧道工程－空气动力学问题 车头压力变化情况 11.2.2 瞬变压力 第11章 高速铁路隧道工程－空气动力学问题 车尾压力变化情况 目前研究表明： 列车在明线上行驶，车头压力约为300Pa，车中压力基本为0，车尾压力为负值； 在进入隧道洞口过程中，车头压力急剧上升，车尾压力则出现下降； 对于铁路隧道，当列车速度在160km/h以下时，人体没有明显感觉，当行车速度在200km/h以上时，会有明显不适感觉。 对于地铁区间隧道，当列车速度在80km/h以下时，人体没有明显感觉，当行车速度在120km/h以