隧道空气动力学问题导论.ppt

开槽式缓冲结构 开槽式缓冲结构的横截面积与隧道截面相同，通过在缓冲结构顶部开槽，起到缓冲作用，可将微压波峰值降至20-30%。 * 人为控制车内压力 通风系统通过调节风流的进入和排出，从而实现对车内压力的调节。K.Akutsu等人对此方法进行了研究，用风机来调节压力，消除瞬变压力所造成的危害。它只能消除列车内部的压力变化，不能削减对周围环境的影响。 但是，该方法仍然存在一定的问题。首先，它对列车的气密性要求较高。它的首要目的就是调节列车内外的压差。气密性差，就无法实现对车内压力的调节。实际上，正是由于气密性差才会引起列车在进出隧道时，引起车内的压力变化。 * 有、无缓冲结构时的车速与最大压力的关系曲线 * 缓冲结构对压力变化率的影响 * 5.4 现场量测 现场量测是研究隧道空气动力学问题最直接的手段，还可对数值计算和室内模型试验方法和结论的正确性进行了检验。 我国在2005年，在遂渝铁路进行了高速列车的隧道空气动力学效应的现场实地试验。 * 松林坡隧道V=200km/h Lt=1320m At=48.6m2周长26.3m 测点位置223m 长白山动车组Av=12.49m2 周长10.78m 列车长度为256.5 m 阻塞比为0.24 * 6、高速铁路隧道空气动力学主要影响及效应 6.1 列车速度及阻塞比 研究表明，诸因素中，列车速度V和阻塞比β是影响最大的因素 ORE曾经系统地研究了各种因素对压力波动的影响，用下列公式表达列车速度V和阻塞比β的影响： 单一列车在隧道中运行： 考虑列车交会： * 隧道长度对压力波动程度的影响 隧道长度对压力变化的影响也很大，而且，压力波动程度并非单调地随着隧道长度的增加而加剧。 * 法国专家认为，碎石道床隧道压力波动的最大值出现在对应隧道长度分别为0.8，1.2及3.5倍列车长 * 车辆的密封性 车辆内部的瞬变压力同旅客乘车舒适度有直接关系。隧道内的瞬变压力向车辆内传递规律一般来说取决于二个因素：车辆的密封性和车体的刚度。 对列车气密性的描述通过列车的密封度来实现。其物理意义在于：将车内外压差降低到初值的38%所需的泄露时间。 * 车辆密封性对缓解压力波动程度的作用可以归为“滞后”和“衰减”。采用不密封的“标准”车辆，车内压力的变化情况同车外基本一致，而采用密封车辆后车内压力的峰值滞后。同时，压力变化幅度减小。 * 不同密封程度车辆对气压波动的缓冲效果 * 当列车在大于临界长度的长隧道中行驶时，隧道中及列车外部压力波动的程度同短隧道相比，会有所缓解。但是，如果采用密封车辆，车内压力波动幅度却往往比短隧道大，这是由于长隧道压力波之间的时间间隔较大，使得车内压力有足够的时间对外部压力波动作出响应。可以说，相同密封指数的车辆，在短隧道中的“动态”密封效果比长隧道好 * * 作用在隧道衬砌或固定设备上的气动荷载 按照德国联邦铁路“铁路隧道的设计，施工和养护”标准DS853（1993）的规定，认为隧道内空气动力荷载最大值都为kPa量级，对隧道衬砌的安全性不会产生明显影响，但对隧道衬砌结构的瑕疵和缺陷的反应较为灵敏，同时对隧道内的设备和设施可能会有一定影响。 车辆结构所承受的气动荷载 根据国际铁盟UIC活页文件566中4.2.2条规定，客车车身和门窗须承受变化幅度为±2500N/m2，频率为3HZ的交变荷载1000000次。按该条文设计的车辆当压差小于2.5kPa时是不会受到损害的。 * 7、压力波动程度的评估和相关舒适度准则 7.1 人体的舒适度 人的鼻咽腔通过一个称为耳咽管的器官同中耳相连。通常耳咽管是关闭的。当鼻咽腔的压力比中耳的压力低将近2kPa时，耳咽管会因收缩而自动打开，在外界气压降低的情况下，中耳和外部气压不平衡即得以消除，则不会作用于鼓膜的两边。而当外界气压增高时，鼻咽腔随之增高的气压不会自动传到中耳。因此在耳膜的两边产生压力差。在这种情况下必须通过吞咽、打呵欠或挤捏鼻子等动作来人为地开启耳咽管，以消除耳膜两边的不平衡压力。因此，也有采用特定时间内（3s或4s）压力单调变化值作为瞬变压力波动特征参数，其“特定时间”，即3s或4s，正是自动或人为地（通过生理反应）开启耳咽管，建立中耳和外界的压力平衡所需要的时间。 * 时间（s） 压力变化ΔP（kPa） 单线隧道 双线隧道 1 0.50 0.85 4 0.85 1.35 10 1.40 2.10 20 2.00 3.00 30 2.40 3.60 40 2.80 4.20 50 3.20 4.80 荷兰采用的舒适度标准 * 1、定义 高速铁路：一般定义为列车运行速度在200km/h及以上的铁路干线。 高速铁路是一项十分复杂的系统工程，