高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施

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1、高速列车隧道的空气动力学效应及解决措施【提要】：随着轨道交通的高速化，列车高速运行对人员和环境的影响越来越明带显。本文主要针对高速列车竽通过隧道所产生的各类空气买动力学问题，对国内外高速辽隧道的舒适度指标、阻塞比牲进行对比，分析各类空气动帼力学指标的取值情况，并详屎细论述了降低空气动力学效海应影响的各类措施。【关濑键词】：高速列车隧道空气轨动力学Abstract咛:Inthewakeof辐highspeedten狞dencyofrailtransit,highs阌peedtrainhas陉exertedmorea煎pparentim

2、pac盾tsonpersonne捡landenvironm癜ent.Thispape庾rchieflyanal屐ysesvariousc惜ategoriesofaerodynamiccr毋iteriasettin⒀gsupagainstc杌omfortnesscriteriaandblo茗ckrate,preva桃ilingindomes埘ticandforEignhighspeedrailwaytunnels馄,intermsofva哕riousaerodyn嘁amicproblems牢causedbyhighspeedt

3、rainpa邂ssthroughinthetunnel,asw震ellasgivesad削etaileddiscu蚋ssiononvario姘uscountermea划suresputagai瑶nstinfluence邯scausedbyred遮ucedaerodyna巛miceffect.K烀eywords:high途speedtrain，t噜unnel，aerody太namics.1高速列瘊车隧道空气动力学效应10/10高ロ速列车进入隧道后将隧道内鬯原有的部分空气排开，由于匿空气粘性和隧道内壁、列车Э外表面摩阻力的存在，被排惬开

4、的空气不能象明线空气那样及时、顺畅地沿列车周侧丈形成绕流，列车前方的空气痴受到压缩，而列车尾部进入彼隧道后会形成一定的负压，因此产生了压力波动过程。絷这种压力波动以声速传播至碟隧道口，大部分发生反射，罡产生瞬变压力；而另一部分町则形成向隧道外的脉冲状压为力波辐射，即微气压波。这狂些都会对高速列车运营、人┈员舒适度和环境造成一系列脲影响：高速列车经过隧道磁时，瞬变压力造成旅客和乘ν务人员耳膜明显不适、舒适鳓度降低；高速列车进入隧鲭道时，会在隧道出口产生微附气压波，发出轰鸣声，使隧道口附近建筑物门窗发生振鸿动，产生扰民的环境问题； 

5、 行车阻力增大，从而使运营能耗增大；  形成勿空气动力学噪声；列车克鹇服阻力所作的功转化为热量薪，在隧道中积聚引起温度升ｚ高等。2空气动力学指标  舒适度标准10/10高速列虏车在隧道中运行时的舒适度回与高速列车通过隧道时产生峦的压力变化有关,其压力变榄化值与列车速度的平方成正磲比，列车速度越高、压力变栅化值就越大。当压力变化值转达到一定的强度，列车外部菱的压力波传播到列车内部，瞬变压力传到人体时,会对氅耳膜产生影响，使乘客有不瑰舒适的感觉。因此需要根据★压力的变化值和人体对压力垦变化值的适应性制定出衡量㈦舒适程度的标准，即舒适

6、度。评估压力波动程度一般需⒇考虑最大压力变化值和最大栓压力变化率两个参数。经研究发现，这两种指标单独使摒用都不能合理地反应乘客舒バ适度。因此目前较通用的评锌估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值，例如⑩3s内最大压力变化值或4惝s内最大压力变化值。所谓唯3s或4s大致相当于完成唛耳腔压力调节所需的时间。下面简要介绍几个建有高鹩速铁路国家的舒适度标准。  日本高速铁路舒适度标便准日本是目前世界上高速个铁路最发达的国家，由于其ァ国土狭小多山，因此高速干恹线上隧道也较多，但隧道断粮面较小，阻塞比较高。日本葙铁路当局对其在新干线上

7、运桧行的高速列车通过隧道时的獯舒适度标准定为最大压力沽变化绝对值＝1000Pa暹，最大压力变化频率＝20锎0Pa/s10/10近年来日本铁家路当局出于经济角度考虑，蟒将这一标准放宽到  最赛大压力变化频率＝300P罱a/s  英国铁路舒适耨度标准英国西海岸电气化菠高速铁路沿线地区隧道少，沼且长度多为中、短隧道，但隧道的断面积较小，高速列茌车通过时引起的压力瞬变相赵当强烈。1973年英国当喊局将舒适度标准定为  最大压力变化值＝3000Pa/3s1986年英鲤国铁路当局为城市间的运输鼽又将舒适度标准修改为 偾 最大压力变化值＝40

8、00Pa/4s英法海峡隧栊道在两条主隧道和一条辅助隧道间有很多横向通道，当尿列车以120km/h速度佐行驶时，每隔7s就能通过鳓一个横通道，因此压力波容茬易得到释放，车辆前后的压辘力差较易趋于平衡，其舒适闼度指标比较