高速列车隧道会车压力波动问题

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1、第48卷第20期机械工程学报Vol.48No.202012年10月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGOct.2012DOI：10.3901/JME.2012.20.127*高速列车隧道会车压力波动问题李人宪关永久(西南交通大学机械工程学院成都610031)摘要：高速列车在隧道内会车有可能使列车侧壁上作用比明线会车时大得多的压力波动，原因是隧道入口压力波在隧道内来回传递并与会车形成的压力波叠加在一起形成复杂波系。列车上压力波如何变化，与隧道入口压力波有什么关系，可能达到多大的压力波极值，与会车速度是什么关系，这些一直是未能弄清楚的问题。通过计算流体力学三维

2、数值分析，仿真计算列车在隧道内会车的动态过程，证明入口压力波效应与会车压力波效应的叠加关系，获得隧道内压力波在运动列车上的变化规律，得到隧道内可能的最大负压峰值计算式及其与会车速度的关系式，可为高速铁路隧道和高速列车气动设计提供参考。关键词：隧道会车压力波高速列车中图分类号：U26InvestigationofAirPressurePulseWhenTwoHigh-speedTrainsPassingbyEachOtherinTunnelLIRenxianGUANYongjiu(SchoolofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniv

3、ersity,Chengdu610031)Abstract:Airpressurepulseintunnelwhentwohigh-speedtrainspassingbyeachotherisgreaterthanthatinopenairwhentrainsrunningatthesamespeed,thereasonisthatcomplicatedpressurepulsesproducedbytrainsrunningintothetunnelisaddedtothepressurepulseoftwotrainspassingbyeachother.Severalim

4、portantquestionsduringthetrainspassing-byhavenotbeenclearlystudiedyet,includingchangeofpressurepulseonthetrains;relationshipbetweentunnelentrancepressurepulseandtrainspassingbypressurepulse;howlargethepressurepulseisandhowthepressurepulsechangeswithtrains’runningspeed.Bymeansof3Dnumericalanal

5、ysisofcomputationalfluiddynamics,thedynamicprocessoftrainspassingbyeachotherintunnelissimulated.Thecombinerelationshipofthepressurepulsesproducedattunnelentranceandproducedbytrainspassingbyisproved.Thedevelopingtrendofpressurepulseonmovingtrainisobtained.Thecalculationformulaofthemaximumminus

6、pressurepeakontrainasafunctionoftrainspeedisderived.Thestudyresultscanpotentiallybeusedasareferencebasisforaerodynamicallydesigningofhigh-speedtrainsandhigh-speedrailwaystunnels.Keywords：TunnelsTrainspassingbyeachotherPressurepulseHigh-speedtrain体压力变化规律，几十年来做了大量的研究工*[1]0前言作。如德国和瑞士研究者1979年在Hei

7、tersburg隧道测量了会车时列车侧壁上的压力变化；日本学[2]隧道内会车会引起比明线会车更为严重的气者KOMATSU等1999年测量了300系列车在隧体压力波动问题。原因是列车高速进入隧道引起的道内会车时的压力变化和列车横向加速度；[3-4]入口压力波以声速在隧道内来回传递，形成复杂波MANCINI等2002年在罗马至佛罗伦萨的线路上系。两列车交会时引起的会车压力波叠加在这一复测量了隧道内会车压力波。我国的研究者2009年在杂波系上，形成剧烈的压力波动。长期以来世界各武广高速