CN111322085B - 一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，包括隧道本体，隧道本体的隧道壁面上沿隧道本体的长度方向开设有导流槽，导流槽的前端与隧道本体的隧道入口之间的距离为60m‑90m。该铁路隧道对压力波的缓解效果好，可在原有隧道的基础上进行改造，施工简单、建设成本低、可行性高。

Description

一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道

技术领域

本发明涉及铁路隧道工程技术领域，具体而言，涉及一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道。

背景技术

当高速列车进入隧道时，由于压力波扩散空间受到限制，类似一个活塞机构，车头和车尾进入隧道分别会产生压缩波与膨胀波，压缩波与膨胀波到达隧道另一端时又分别以相反形式的波反射回来，并由此往返产生新的压力波，导致隧道内压力变化非常剧烈，严重影响列车通过隧道时车内乘客的舒适性。

针对隧道内剧烈的气动效应，目前国内在列车和隧道两方面都进行了大量的研究。列车上一般采用增加车体强度和气密性设计手段来提高列车运行时的安全性和舒适性，但是这些方法会增加车体重量，进而影响列车动力学性能，同时增加了制造和运营维护成本。

隧道上一般采用在隧道口安装缓冲结构、通风竖井等，而缓冲结构只能减缓初始压缩波的梯度进而降低隧道出口微气压波的强度，对于隧道内巨大的压力变化幅值影响不大，甚至还会使压力幅值稍有增加，且缓冲结构的安装受到隧道入口地形等因素影响，比如在峡谷隧道口就无法安装缓冲结构。通风竖井的设计主要是为了使铁路隧道通风并方便应急救援，对于隧道内压力波动的缓解效果有限。此外，还可以通过增大隧道的净空面积来有效缓解隧道的气动效应，但是建设成本会大幅增加。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，该铁路隧道能够有效缓解列车通过隧道时车体与隧道内表面的压力波动，并且施工简单、建设成本低、可行性高，可在原有隧道的基础上进行改造。

为了实现上述目的，本发明提供了一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，包括隧道本体，隧道本体的隧道壁面上沿隧道本体的长度方向开设有导流槽，导流槽的前端与隧道本体的隧道入口之间的距离为60m-90m。

进一步地，隧道壁面的两侧均开设有导流槽，隧道壁面两侧的导流槽沿隧道本体的中轴线对称设置。

进一步地，导流槽的前端与隧道入口之间的距离为80m。

进一步地，导流槽呈长方体形，导流槽的宽度为2m-3m，深度为1m-1.7m，长度为5m-10m，导流槽的深度方向与隧道壁面垂直。

进一步地，导流槽的深度为1.3m-1.5m。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，通过在隧道壁面上沿隧道本体的长度方向开设导流槽，在隧道壁面的两侧沿中轴线对称设置两个导流槽，并且将导流槽的前端与隧道入口之间的距离设置为60m-90m，导流槽的宽度为2m-3m、深度为1m-1.7m、长度为5m-10m；使得列车高速通过隧道时产生的压力波在导流槽中反复与导流槽的壁面进行摩擦，大大消减了压力波的强度，提高了列车安全性和乘坐舒适性。该铁路隧道对压力波的缓解效果好，可在原有隧道的基础上进行改造，施工简单、建设成本低、可行性高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的铁路隧道的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的铁路隧道的侧视结构示意图。

图3为本发明实施例的铁路隧道于导流槽的断面图。

图4为本发明实施例的铁路隧道中导流槽前端与隧道入口处距离不同时的压力缓解曲线。

图5为本发明实施例的铁路隧道中导流槽宽度不同时的压力缓解曲线。

图6为本发明实施例的铁路隧道中导流槽深度不同时的压力缓解曲线。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、隧道本体；2、隧道壁面；3、导流槽；4、隧道入口；5、中轴线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1、图2和图3，一种本发明实施例的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，该铁路隧道包括隧道本体1，在隧道本体1的隧道壁面2上沿隧道本体1的长度方向开设有导流槽3，并且该导流槽3的前端与隧道本体1的隧道入口4之间的距离(参见图2中L)为60m-90m。导流槽3的设置高度(参见图3中H)小于隧道顶端点与地面之间的垂直距离。

上述的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，通过在隧道本体1的隧道壁面2上沿隧道本体1的长度方向开设有导流槽3，并且将该导流槽3设置在距离隧道入口4的60m-90m位置；列车高速通过铁路隧道时，在隧道内产生的气动压力波在导流槽3中反复与导流槽3的壁面进行摩擦，从而大大消减压力波的强度，达到缓解隧道内部压力波动、提高列车的安全性和乘坐舒适性的目的。相比于现有的增加车体强度和气密性设计或者在隧道口安装缓冲结构、通风竖井等方式，本发明的铁路隧道只需在普通铁路隧道的壁面上开设导流槽3，施工简单、建设成本低、可行性高，可在原有隧道的基础上进行改造。

具体地，参见图1和图3，在本实施例中，在隧道壁面2的两侧均开设有一个导流槽3，并且隧道壁面2两侧的两个导流槽3沿隧道本体1的中轴线5对称设置。如此设置，可以将列车两侧与压力波同时进行缓解，提高了气动压力波的缓解效果，并且可以保持列车两侧压力平衡，提高列车通过铁路隧道时的安全性和舒适性。

通过数值模拟分析发现，参见图4，导流槽3的前端与隧道入口4之间的距离为60m-90m时，导流槽3对铁路隧道中的气动压力波均能够起到良好地缓解效果。并且，当导流槽3的前端与隧道入口4之间的距离为80m左右时，其压力波的缓解效果最佳；距离小于80m或大于80m时，其压力波的缓解效果均有所降低。因此，在本实施例中，导流槽3的前端与隧道入口4之间的距离优选为80m。

具体来说，在本实施例中，导流槽3整体呈长方体形，导流槽3的一个侧面与隧道本体1的内部连通。导流槽3的宽度(参见图3中h2)为2m-3m，深度(参见图3中h1)为1m-1.7m，长度(参见图2中L1)为5m-10m，导流槽3的深度方向与隧道壁面2垂直。通过数值模拟分析发现，导流槽3的宽度、深度以及长度均会影响导流槽3的压力波缓解效果。参见图6，当导流槽3的的深度为1m-1.7m时均能够对压力波起到良好的缓解效果；并且，当导流槽3的深度为1.3m-1.5m时，其压力波缓解效果更好。图5为导流槽3的宽度为2.5m时和8.2m时的压力波缓解效果对比曲线，由图5可见，导流槽3的宽度为2.5m时，其压力缓解效果明显优于导流槽3宽度为8.2m时的缓解效果。

总体而言，本发明的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，通过在隧道壁面2上沿隧道本体1的长度方向开设导流槽3，在隧道壁面2的两侧沿中轴线5对称设置两个导流槽3，并且将导流槽3的前端与隧道入口4之间的距离设置为60m-90m(优选为80m)，导流槽3的宽度为2m-3m、深度为1m-1.7m(优选为1.3m-1.5m)、长度为5m-10m；使得列车高速通过隧道时产生的压力波在导流槽3中反复与导流槽3的壁面进行摩擦，大大消减了压力波的强度，提高了列车安全性和乘坐舒适性。该铁路隧道对压力波的缓解效果好，可在原有隧道的基础上进行改造，施工简单、建设成本低、可行性高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，包括隧道本体(1)，其特征在于，所述隧道本体(1)的隧道壁面(2)上沿所述隧道本体(1)的长度方向开设有导流槽(3)，所述导流槽(3)的前端与所述隧道本体(1)的隧道入口(4)之间的距离为60m-90m；所述导流槽(3)呈长方体形，所述导流槽(3)的宽度为2m-3m，深度为1m-1.7m，长度为5m-10m，所述导流槽(3)的深度方向与所述隧道壁面(2)垂直；所述导流槽(3)的一个侧面与所述隧道本体(1)的内部连通。

2.根据权利要求1所述的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，其特征在于，所述隧道壁面(2)的两侧均开设有所述导流槽(3)，所述隧道壁面(2)两侧的所述导流槽(3)沿所述隧道本体(1)的中轴线(5)对称设置。

3.根据权利要求1所述的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，其特征在于，所述导流槽(3)的前端与所述隧道入口(4)之间的距离为80m。

4.根据权利要求1所述的可缓解隧道内部压力波动的铁路隧道，其特征在于，所述导流槽(3)的深度为1.3m-1.5m。

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