CN114165253A - 超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构 - Google Patents

超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构 Download PDF

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喻渝
罗禄森
胖涛
杨伟超
刘金松
袁伟
郑长青
匡亮
何昌国
王田天
范雲鹤
杨学中
何洪
汤印
杨云
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Abstract

超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，以有效地降低列车高度进入隧道时产生的初始压缩波和压力变化率，削减隧道洞口微气压波峰值，降低其对周围环境的影响。在正线隧道的端口外设置由内壁、外壁构成的双层式渐变开孔缓冲结构。所述内壁为等截面形式，其轮廓与正线隧道轮廓一致，且与正线隧道端口对接，内壁拱部沿周向间隔成列设置由若干个泄压孔构成的渐变开孔，各列渐变开孔中泄压孔的面积沿远离正线隧道方向逐渐增大。所述外壁为等截面形式，其断面面积为正线隧道的1.2倍，内壁、外壁之间形成泄压腔。

Description

超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构
技术领域
本发明涉隧道工程和高速列车空气动力学领域，特别涉及一种超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构。
背景技术
随着我国铁路技术的发展，列车时速逐渐提高，列车通过隧道时产生的空气动力学问题更为剧烈。隧道洞口微气压波问题一直是隧道空气动力学问题中比较热门的问题。有研究表明，时速400km下隧道洞口20m处微气压波峰值为135P，50m处的微气压波峰值为51Pa，远超规范要求：隧道洞口20m和50m处微气压波峰值分别不超过50Pa和20Pa。
当微气压波过高时会在隧道出口产生音爆，造成车厢内乘客不舒适，对周围环境产生不利影响，严重者甚至会震碎隧道洞口附近建筑的玻璃。目前，主要采用在隧道入口(出口)设置缓冲结构的形式降低列车高速进入隧道时产生的初始压缩波，降低隧道洞口微气压波，减少其对环境的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，以有效地降低列车高度进入隧道时产生的初始压缩波和压力变化率，削减隧道洞口微气压波峰值，降低其对周围环境的影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，包括正线隧道，其特征是：所述正线隧道的端口外设置由内壁、外壁构成的双层式渐变开孔缓冲结构；所述内壁为等截面形式，其轮廓与正线隧道轮廓一致，且与正线隧道端口对接，内壁拱部沿周向间隔成列设置由若干个泄压孔构成的渐变开孔，各列渐变开孔中泄压孔的面积沿远离正线隧道方向逐渐增大；所述外壁为等截面形式，其断面面积为正线隧道的1.2倍，内壁、外壁之间形成泄压腔。
本发明的有益效果主要体现在如下方面：
一、在隧道入口处设置双层式渐变开孔缓冲结构，能够有效地降低列车进入隧道时产生的初始压缩波和压力变化率，减小隧道洞口微气压波峰值，降低其对周围环境的影响；
二、结构简单，实施方便，能够以较短的缓冲结构长度缓解隧道洞口微气压波，解决了部分隧道入口处不具备增设较长缓冲结构条件的问题。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构的立体图；
图2是本发明超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构的侧视图；
图3是本发明超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构的俯视图；
图4是本发明超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构的断面图；
图中示出构件和对应的标记：正线隧道10、内壁20、泄压孔21、外壁30、泄压腔31。
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至图4，本发明的高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，包括正线隧道10，所述正线隧道10的端口(入口、出口)外设置由内壁20、外壁30构成的双层式渐变开孔缓冲结构。所述内壁20为等截面形式，其轮廓与正线隧道10轮廓一致，且与正线隧道10端口对接，内壁20拱部沿周向间隔成列设置由若干个泄压孔21构成的渐变开孔，各列渐变开孔中泄压孔21的面积沿远离正线隧道10方向逐渐增大。所述外壁30为等截面形式，内壁20、外壁30之间形成泄压腔31。通过内壁20上的渐变开孔和与其相连通的泄压腔31能够有效地降低列车进入隧道时产生的初始压缩波和压力变化率，减小隧道洞口微气压波峰值，降低其对周围环境的影响。结构简单，实施方便，能够以较短的缓冲结构长度缓解隧道洞口微气压波，解决了部分隧道入口处不具备增设较长缓冲结构条件的问题。
参照图2和图3，做为一种优远的实施方式，所述泄压孔21为矩形孔。所述渐变开孔在内壁20拱部沿周向间隔布置9～13列，沿隧道中线对称布置，各列渐变开孔对应于内壁20中心的圆心角为10°，各列渐变开孔包括16～20个泄压孔21。
参照图2和图3，作为一种典型的实施方式，针对时速400km双线铁路隧道，所述内壁20、外壁30的长度为19m，各列渐变开孔中，每两个相邻的不同边长泄压孔21之间的边长差为0.1m，每种边长的泄压孔21布置两个。离正线隧道10端口最近的的泄压孔21边长为0.3m，离正线隧道10端口最远的泄压孔21的边长为1m；泄压孔21边缘与内壁20边缘的距离为0.8m。采用本隧道洞口缓冲结构，列车进出隧道时，隧道洞口20m和50m处微气压波峰值降低至50Pa和20Pa以内，有效地降低列车进入隧道时产生的初始压缩波和压力变化率，减小隧道洞口微气压波峰值，降低其对周围环境的影响。
以上所述只是用图解说明本发明高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构的一些原理，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 (4)

1.高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，包括正线隧道(10)，其特征是：所述正线隧道(10)的端口外设置由内壁(20)、外壁(30)构成的双层式渐变开孔缓冲结构；所述内壁(20)为等截面形式，其轮廓与正线隧道(10)轮廓一致，且与正线隧道(10)端口对接，内壁(20)拱部沿周向间隔成列设置由若干个泄压孔(21)构成的渐变开孔，各列渐变开孔中泄压孔(21)的面积沿远离正线隧道(10)方向逐渐增大；所述外壁(30)为等截面形式，内壁(20)、外壁(30)之间形成泄压腔(31)。
2.如权利要求1所述的高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，其特征是：所述泄压孔(21)为矩形孔。
3.如权利要求1或2所述的高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，其特征是：所述渐变开孔在内壁(20)拱部沿周向间隔布置9～13列，沿隧道中线对称布置，各各列渐变开孔对应于内壁(20)中心的圆心角为10°；各列渐变开孔包括16～20个泄压孔(21)。
4.如权利要求3所述的高超高速铁路隧道洞口双层式渐变开孔缓冲结构，其特征是：所述外壁(30)断面面积为正线隧道(10)的1.2倍，内壁(20)、外壁(30)的长度为19m；各列渐变开孔中，每两个相邻的不同边长泄压孔(21)之间的边长差为0.1m，每种边长的泄压孔(21)布置两个；离正线隧道(10)端口最近的的泄压孔(21)边长为0.3m，离正线隧道(10)端口最远的泄压孔(21)的边长为1m；泄压孔(21)边缘与内壁(20)边缘的距离为0.8m。
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