CN101929339A

CN101929339A - 高速铁路隧道洞身微压波减缓构造

Info

Publication number: CN101929339A
Application number: CN 201010205641
Authority: CN
Inventors: 王英学; 高波; 赵文成; 周佳媚; 申玉生; 全晓娟; 贺旭洲; 付业凡; 刘佩斯; 张超; 高玄涛; 孙向东
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2010-12-29

Abstract

高速铁路隧道洞身微压波减缓构造，旨在有效地降低高速列车进入隧道所产生的微压波。它包括隧道(10)，所述隧道(10)的横向两侧分别设置有与隧道(10)平行的左侧导洞(11)、右侧导洞(12)；左侧导洞(11)、右侧导洞(12)的纵向两端分别通过第一横向通道(21)、第二横向通道(22)与隧道(10)贯通，其中部则通过中间横向通道(23)与隧道(10)贯通。本发明的有益效果是，大大削减了高速列车进出隧道所产生的空气动力学效应，使压缩波到达隧道出口处时产生的微压波大大减小；增加了旅客的乘车舒适性，减小了高速列车运行时对隧道周围环境的影响；施工容易，设置不受隧道周围地形影响，建造成本低。

Description

高速铁路隧道洞身微压波减缓构造

技术领域

本发明涉及铁路隧道，特别涉及一种高速铁路设置在隧道洞身的微压波缓冲构造。

背景技术

随着京津城际快线、郑西、武广时速350km/h客运专线的开通，标志着我国高速列车技术的日臻完善，使国人可以期盼在不久的未来困扰十三亿人民的出行问题可以彻底解决。当然伴随着高速铁路速度的提高，同时也会造成很多新的问题。当列车以高速进入铁路隧道时，列车前面将会产生初始压缩波，此波沿隧道向前传播。当压缩波到达隧道出口处时，即向进口反射成膨胀波，与此同时，产生一个脉冲波自隧道出口向周围地区辐射，并发出爆炸声，并使附近房屋的窗框、百叶窗等急剧振动，发出“咯啦”的响声，此脉冲波即微压波。列车进入隧道所产生的压缩波，影响了旅客的乘车舒适性；隧道出口微压波的存在，对周围环境也造成了较严重的危害。

微压波的大小和压缩波到达隧道出口时的压力梯度值(单位时间内的压力差)成正比。目前，高速铁路隧道微压波减缓的常用技术措施如下几种：一、在隧道的上方开设竖井，通过竖井泄压来减小压缩波的压力梯度峰值，但对于特长的隧道，往往因埋深很大，竖井施工难度大、成本高，这种减压方法难于推广使用；二、扩大隧道断面积，通过减低阻塞比(列车断面积与隧道断面积的比值)来减压，由于采用这种方法，隧道建造工程量增加很大，其建造成本高，因而使用也受到限制；三、提高机车车辆的气密性，此法只能改善车厢内的乘车环境，提高旅客的乘车舒适性，但在机车的气密性达到一定程度时，要想再提高气密性，技术难度大，维护费用高，经济性差，不能得到很好的推广使用；四、将隧道出入口修造洞口缓冲结构，由于地形条件的限制，此种方法经常不能实行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速铁路隧道洞身减缓微压波构造，能有效地降低高速列车进入隧道所产生的微压波。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的高速铁路隧道微压波减缓构造，包括隧道，其特征是：所述隧道的横向两侧分别设置有与隧道平行的左侧导洞、右侧导洞；左侧导洞、右侧导洞的纵向两端分别通过第一横向通道、第二横向通道与隧道贯通，其中部则通过中间横向通道与隧道贯通。

在上述技术方案中，所述左侧导洞、右侧导洞的长度为1～2倍列车长度，与隧道的横向距离为2～2.5倍隧道水力直径。

本发明的有益效果是，明显降低了压缩波的压力峰值及压力梯度，大大削减了高速列车进出隧道所产生的空气动力学效应，使压缩波到达隧道出口处时产生的微压波大大减小；增加了旅客的乘车舒适性，减小了高速列车运行时对隧道周围环境的影响；施工容易，设置不受隧道周围地形影响，建造成本低。

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本发明高速铁路隧道洞身微压波减缓构造的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖面图；

图3是本发明高速铁路隧道洞身微压波减缓构造前、后测点的压力梯度值与时间的关系曲线图。

图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：隧道10、左侧导洞11、右侧导洞12、第一横向通道21、第二横向通道22、中间横向通道23。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图2，本发明的高速铁路隧道洞身微压波减缓构造，包括隧道10，所述隧道10的横向两侧分别设置有与隧道10平行的左侧导洞11、右侧导洞12。左侧导洞11、右侧导洞12的纵向两端分别通过第一横向通道21、第二横向通道22与隧道10贯通，其中部则通过中间横向通道23与隧道10贯通。

参照图1，左侧导洞11、右侧导洞12通过第一横向通道21、第二横向通道22、中间横向通道23与隧道10形成压缩波传播回路。高速列车驶入隧道10时所产生的压缩波，当遇到第一横向通道21、第二横向通道22、中间横向通道23时会反射一个向隧道10入口端传播的膨胀波以及两部分压缩波。一部分压缩波继续沿隧道10向前传播，另一部分沿第一横向通道21、第二横向通道22、中间横向通道23向前左侧导洞11、右侧导洞12传播。第一横向通道21、第二横向通道22、中间横向通道23的设置，改变了压缩波的传播方向，从而削减了在隧道10内向前传播的空气压力，明显降低了压缩波的压力峰值及压力梯度，大大削减了高速列车进出隧道所产生的空气动力学效应，使压缩波到达隧道出口处时产生的微压波大大减小，增加了旅客的乘车舒适性，减小了高速列车运行时对隧道周围环境的危害。

图3是本发明高速铁路隧道洞身微压波减缓构造前、后测点的压力梯度值与时间的关系曲线图，图中曲线B为前测点(入传播回路点)的曲线，曲线B后测点(出传播回路点)的曲线。理论计算和模型试验条件为，列车车速300km/h，隧道面积为100m²，列车面积为11.624m²时，隧道模型长度978m。参照图3，在其它条件均相同的情况下，进入传播回路前测点的压力梯度峰值为5.9kPa/s，出传播回路后测点的压力梯度峰值为4.22kPa/s，前测点、后测点的压力梯度峰值降低率为28.5％。由于压力梯度与微压波峰值成正比，因此隧道出口微压波峰值也将降低30％左右，其减压效果显著。

本发明高速铁路隧道洞身微压波减缓构造与现有竖井减压法相比较，不需垂向开挖较深的竖井，仅在隧道10的横向两侧分别设置有与隧道10 平行的左侧导洞11、右侧导洞12，其施工容易。在相同的减压效果下，减压的左侧导洞11、右侧导洞12的面积，较之直接加大隧道断面积以减少阻塞比所增加的隧道面积小得多，其施工成本更低。

根据理论计算和模型试验的结果，可确定本发明的优化参数如下：所述左侧导洞11、右侧导洞12的长度L₁为1～2倍列车长度，与隧道10的横向距离L₂为2～2.5倍隧道水力直径(隧道水力直径是隧道的断面积与断面周长比值的4倍，当隧道为圆形时，即为隧道的直径)；所述左侧导洞11、右侧导洞12的断面积为隧道10断面积的20％～30％；所述第一横向通道21、第二横向通道22的断面积为隧道10断面积的15％～25％；所述中间横向通道23的断面积为隧道10断面积的10％～20％。

以上所述只是用图解说明本发明高速铁路隧道洞身微压波减缓构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims

1.高速铁路隧道洞身微压波减缓构造，包括隧道(10)，其特征是：所述隧道(10)的横向两侧分别设置有与隧道(10)平行的左侧导洞(11)、右侧导洞(12)；左侧导洞(11)、右侧导洞(12)的纵向两端分别通过第一横向通道(21)、第二横向通道(22)与隧道(10)贯通，其中部则通过中间横向通道(23)与隧道(10)贯通。

2.如权利要求1所述的高速铁路隧道洞身微压波减缓构造，其特征是：所述左侧导洞(11)、右侧导洞(12)的长度L1为1～2倍列车长度，与隧道(10)的横向距离L2为2～2.5倍隧道水力直径。

3.如权利要求2所述的高速铁路隧道洞身微压波减缓构造，其特征是：所述左侧导洞(11)、右侧导洞(12)的断面积为隧道(10)断面积的20％～30％。

4.如权利要求3所述的高速铁路隧道洞身微压波减缓构造，其特征是：所述第一横向通道(21)、第二横向通道(22)的断面积为隧道(10)断面积的15％～25％；所述中间横向通道(23)的断面积为隧道(10)断面积的10％～20％。