JP3739642B2 - Model experiment method of tunnel pressure wave - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速鉄道におけるトンネル圧力波の模型実験方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
列車がトンネル入口に突入すると、トンネル内には圧力波が形成され、この圧力波はトンネル内をほぼ音速で伝播する。そして、この圧力波が出口に到達すると、外部へパルス状の圧力波が放射され、低周波空気振動として観測される。このパルス状の圧力波は「トンネル微気圧波」と呼ばれ、トンネル内部の圧力波前面の圧力勾配にほぼ比例することが知られている。
【0003】
このトンネル微気圧波は列車速度の3乗に比例して大きくなり、坑口周辺で発破音が生じたり、家屋の建具をがたつかせるといった高速鉄道特有の環境問題になることがある。このような問題は、1975年の山陽新幹線岡山・博多間開業時より発生し、特に列車先頭部が突入する際に形成される圧縮波が、スラブ軌道の長いトンネル出口において大きなトンネル微気圧波を発生させていることがわかった。この現象解明及び低減対策法開発のため、現在までに多くの研究が行われてきた。
【0004】
図8はかかるトンネル微気圧波の発生現象の説明図である。
【0005】
この図に示すように、列車101がトンネル入口103に突入すると、圧縮波が形成され、その圧縮波はトンネル102内をほぼ音速で伝播し、この圧縮波がトンネル出口104へ到達すると、パルス状の圧力波を放射する。このパルス状の圧力波をトンネル微気圧波と呼ぶ。105はそのトンネル微気圧波の放射状態を示している。
【0006】
この研究開発の手段の一つとして、模型列車及び模型トンネルを用いて、列車のトンネル突入時の現象を模擬する模型実験が有効であり、現在も実施されている。模型実験において、トンネル微気圧波の現象で最も重要である、列車先頭部のトンネル入口突入の瞬間を捉えようとすれば、これに必要な模型トンネルはさほど長くする必要はなく、例えば60分の1程度の縮尺模型で、200〜300km/h程度の速度で走行する列車を模擬する場合、模型列車の全長は約1m、模型トンネルの全長は約10m程度あれば十分である。
【0007】
ところで、列車とトンネルに関係する空気力学的現象としては、このトンネル微気圧波以外にも、トンネル突入時に入口から直接外部へパルス状の圧力波が放出される「トンネル突入波」や、退出時に出口から直接外部へパルス状の圧力波が放射される「トンネル退出波」、また器材坑や斜坑、トンネル中間駅といった、トンネル内部の断面変化部を列車が通過する際に圧力波が発生する現象など、多くの現象がある。これらはいずれも一般的にトンネル微気圧波よりも小さく、従来あまり問題となっていなかった。しかし、今後の列車の高速化や将来の浮上式鉄道の実用化により、トンネル微気圧波と同様の低周波空気振動問題を生じる可能性があり、その現象解明及び低減対策法の開発を行う必要がある。
【0008】
これら圧力波現象の研究開発のためには、トンネル微気圧波と同じように、前述の実験装置を用いた模型実験が有効な手段の一つと考えられる。
【0009】
図9はかかる従来の模型実験装置の一例の構成図である。
【0010】
この図において、201は模型列車、202は模型列車案内のためのピアノ線、203は発射装置、204は速度センサ、205は模型トンネル、206はその模型トンネル205に設けられた圧力計、207は制動装置である。
【0011】
図10はトンネル突入波・退出波の説明図である。
【0012】
この図に示すように、列車301がトンネル302に突入したとき、およびトンネル302から退出したとき、トンネル302内部だけではなくトンネル302の外側にも圧力波が形成され、周囲へ伝播していく。なお、303はトンネル入口、304はトンネル出口、305はそのトンネル突入波、306はそのトンネル退出波を示している。
【0013】
前述したように、トンネル突入波・退出波は一般にトンネル微気圧波よりも小さく、これまではあまり問題になっていなかった。しかしながら、今後の列車の高速化や将来の浮上式鉄道の実用化の際に問題となる恐れがあり、その現象解明および低減対策法の開発が必要となってきている。そのためのツールの一つとして、トンネル微気圧波に関しても行ってきた模型実験が考えられる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのトンネル微気圧波に対する研究は、前述のように、主に列車先頭部がトンネルへ突入する際に形成される圧縮波を対象としたものであった。よって、従来の模型実験も、模型列車の先頭部突入時の瞬間のみを捉えられれば十分であった。しかし今後研究すべきその他の圧力波現象は、先頭部から後尾部までの列車全長にわたる現象が重要であり、模型実験も従来のトンネル微気圧波に対するものと比べ、測定する時間を長くとる必要がある。ところが、従来トンネル微気圧波の研究で使用してきたような装置では、次のような問題点があった。
【0015】
図8に示したように、模型列車の突入時に模型トンネル内に形成された圧力波はほぼ音速で伝播し、模型トンネル出口でトンネル微気圧波を放射する。この時、トンネル内の圧力波は出口で反射(開口端反射)し、トンネル内を入口側へ戻っていく性質を持っている。すなわち、トンネル内の圧力波は入口と出口で何度も反射を繰り返しながらその間をほぼ音速で往復し、反射の度にトンネル微気圧波を放射することとなる。
【0016】
この性質のため、模型実験の際に例えば以下のようなことが起きる。
【0017】
(1)出口において、列車がトンネルから退出する際のトンネル退出波を測定しようとした時、反射によるトンネル微気圧波が出口で短時間に何度も放射されるため、トンネル退出波の正確な測定に制約が生じる。
【0018】
(2)入口において、列車がトンネルに突入する際のトンネル突入波を測定しようとした時、列車先頭部突入時の圧力波が出口で反射し、入口でトンネル微気圧波が放射されるため、長い模型列車を使用した実験では、列車全長が入口に突入し終える前に入口からトンネル微気圧波が放射され、トンネル突入波の正確な測定に制約が生じる。
【0019】
(3)トンネル中間部において、列車がトンネル内の断面変化部を通過する際に発生する圧力波を測定しようとした時、突入時の圧力波が往復しながらトンネル内に残っているため、通過する際に発生する圧力波の正確な測定に制約が生じる。
【0020】
上記(1)〜(3)の問題をクリアするためには、模型トンネルの長さをできるだけ長くすることが望ましい。すなわちトンネル入口と出口との距離を大きくすれば、トンネル内の圧力波がその間を往復するのに時間を要するため、この圧力波の影響を受けない時間的余裕が生まれ、対象とする現象を正確に測定しやすくなる。しかし、コストやスペースの制約上から、上記(1)〜(3)の問題点を十分クリアするのに必要な長さを持つ実験装置を製作するのは容易ではない。
【0021】
よって、本発明は、従来トンネル微気圧波の研究で使用してきたような、比較的全長の短い模型トンネルを用いて実験を行う場合に、入口や出口のない半無限長又は無限長のトンネルを低コストで、しかも的確に模擬し、実験目的に応じた理想的な条件での実験が可能となるトンネル圧力波の模型実験方法を提供するものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕トンネル内部及びトンネル外部の圧力波に関する模型実験方法において、全長の短い模型トンネルを使用して実験を行う場合に、模型列車の突入時にトンネル入口で形成される圧力波、及びその圧力波のトンネル出口での反射の影響を低減することにより、無限長又は半無限長のトンネルを容易に模擬することを特徴とする。
【0023】
〔2〕上記〔1〕記載のトンネル圧力波の模型実験方法において、前記模型トンネルの入口側面にスリットを配置するとともに、前記模型トンネル内に圧力計及び又はトンネル出口近傍にマイクロホンを配置し、トンネル出口側で模型列車がトンネルから退出する際のトンネル内外の圧力波を測定することを特徴とする。
【0024】
〔3〕上記〔1〕記載のトンネル圧力波の模型実験方法において、前記模型トンネル出口にオリフィスを配置するとともに、前記模型トンネル内に圧力計及び又はトンネル入口近傍にマイクロホンを配置し、トンネルの入口側で、模型列車がトンネルに突入する際のトンネル内外の圧力波を測定することを特徴とする。
【0025】
〔4〕上記〔1〕記載のトンネル圧力波の模型実験方法において、前記模型トンネル入口に側面スリットを、前記模型トンネル出口にオリフィスを配置し、更に前記模型トンネル内に圧力計を配置し、トンネル中間部で、模型列車がトンネル内の断面変化部を通過する際の圧力波を測定することを特徴とする。
【0026】
なお、本発明において、オリフィスとは、単一の穴を有する流通口のみならず、それと同程度の開口率(開口面積とトンネル断面積との比)を有する多孔板を用いた反射波低減効果を奏するものも含む広義の意味を有する。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0028】
図1は本発明の第1実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法を示す図である。この実施例では、トンネルの入口にスリットを設置し、トンネル出口付近のトンネル退出波を測定する。図1(a)は従来のスリットなし(無対策)のトンネルの坑口から外部へ放射される圧力波の測定例、図1(b)はトンネルの入口にスリットを設置した場合の坑口から外部へ放射される圧力波の測定例をそれぞれ示している。
【0029】
これらの図において、1は模型列車、2は発射装置、3は従来の模型トンネル、4は模型トンネル3に設けられる圧力計、5はマイクロホン、11は模型トンネル(入口側面スリット付き)、12はトンネル入口側面スリットである。
【0030】
図1(b)に示すように、トンネル入口側面に列車より十分長いスリット12を設置することにより、図2及び図3に示すように、列車突入時に模型トンネル11内に形成される圧力波前面の圧力勾配を大幅に緩和し、出口で放射されるトンネル微気圧波を低減することができる。これは入口のない半無限長トンネル内を走行する列車の条件を模擬できることとなり、例えば出口側で、列車がトンネルから退出する際のトンネル退出波を測定する実験を行うのに適している。
【0031】
図2には、図1におけるトンネル内の圧力計4で測定された、入口スリット12設置前後のトンネル内圧力波形が示されており、スリット12設置前の突入時圧力波前面の勾配(50〜53ms付近)に比べ、スリット12があるときの圧力波前面の勾配(30〜50ms付近)は大幅に緩和されている。
【0032】
図3は、図1におけるトンネル出口付近のマイクロホン5で測定された、入口スリット12設置前後の放射圧力波形である。模型列車1は出口を120〜135ms付近に退出しているが、スリット12設置前は入口突入時に形成された圧力波によるトンネル微気圧波が、出口退出までの間に数度に渡り観測されている。しかしスリット12の設置によりこれらのトンネル微気圧波は大幅に低減し、出口退出時のトンネル退出波が正確に測定されていることが分かる。
【0033】
図4は本発明の第2実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法を示す図である。この実施例では、出口オリフィスを設置し、トンネル入口付近のトンネル突入波を測定する。図4(a)に従来のオリフィスなし(無対策)のトンネルの坑口から外部へ放射される圧力波の測定例、図4(b)はトンネルの出口にオリフィスを設置した場合の坑口から外部へ放射される圧力波の測定例をそれぞれ示している。
【0034】
図4(b)に示すように、模型トンネル21出口にオリフィス22を設置すれば、図5に示すように、模型列車1の突入時に模型トンネル21内に形成される圧力波が出口に達した際の開口端反射を大幅に低減することができる。これは出口のない半無限長トンネル内を走行する列車の条件を模擬できることとなり、例えばトンネル入口側で、列車がトンネルに突入する際のトンネル突入波を測定する実験を行うのに適している。
【0035】
図5では、図4における、模型トンネル21内の圧力計4で測定された、出口オリフィス22設置前後のトンネル内圧力波形が示されている。30〜38ms付近の圧力波は入口突入時に形成されたものであり、出口オリフィス22設置により、反射波(48〜56ms)が大幅に低減されている。これにより、反射波が入口に到達した際に放射されるトンネル微気圧波を大幅に低減することができる。
【0036】
図6は本発明の第3実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法を示す図であり、入口スリットと出口オリフィスの両方を設置し、トンネル中間部で、列車がトンネル内の断面変化部を通過する際の圧力波を測定するのに適している。この実施例では、図6(a)に従来のスリット・オリフィスなし(無対策)のトンネルの圧力波測定、図6(b)は模型トンネルに入口側面スリットと出口オリフィスを設置した場合の圧力波測定例をそれぞれ示している。
【0037】
図6(b)に示すように、模型トンネル31に入口側面スリット12と出口オリフィス22の両方を設置すれば、図7に示すように、入口、出口のない無限長トンネル内を走行する列車の条件を模擬できることとなり、例えばトンネル中間部で、列車がトンネル内の断面変化部を通過する際の圧力波を測定する実験を行うのに適している。なお、32はトンネル31に設けられる圧力計である。
【0038】
図7は、図6におけるトンネル31内の圧力計32で測定された、入口スリット12及び出口オリフィス22設置前後のトンネル内圧力波形を示している。ただし、この波形は入口スリットと出口オリフィスの効果を明確にするため、枝坑等の断面変化部のない模型トンネルで測定したものである。入口スリット12設置により突入時の圧力波前面の勾配(22〜25ms付近)は大幅に緩和され、また出口オリフィス22設置により、突入時の圧力波の開口端反射(52〜58ms付近)も大幅に緩和されている。スリット・オリフィス設置前の58〜64ms付近の圧力波は、52〜58ms付近の圧力波がさらに入口で開口端反射したものであるが、これも当然ながら低減されている。なお28〜35ms付近の圧力降下は、模型列車1が圧力計32の真横を通過した際に列車周りの負圧を捉えたものである。これは無限長トンネル中間部においても観測される基本的な現象の一つであり、本発明において緩和、低減の対象とすべきものではない。
【0039】
なお、出口オリフィスが圧力波の開口端反射を低減する効果は、その開口率によって決まり、場合によっては模型列車の断面積より小さくなることもあり得る。この場合、出口で模型列車はオリフィスと衝突することとなるが、例えば、入口側でのトンネル突入波の測定など、対象とする現象がこの衝突より前に測定されていれば、測定するデータ上は何の問題もない。ただし、衝突時に模型列車が破壊しないよう、オリフィスの材質を適当に選択するか、可能であればオリフィスを開閉式にし、模型列車が出口を通過する時のみその進路を開くようにしても良い。
【0040】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0041】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高速鉄道におけるトンネル内部およびトンネル外部の圧力波を、全長の短い模型トンネルで、低いコストで、しかも的確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法を示す図である。
【図2】 本発明の第1実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法による測定結果(その1)を示す図である。
【図3】 本発明の第1実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法による測定結果(その2)を示す図である。
【図4】 本発明の第2実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法を示す図である。
【図5】 本発明の第2実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法による測定結果を示す図である。
【図6】 本発明の第3実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法を示す図である。
【図7】 本発明の第3実施例を示すトンネル圧力波の模型実験方法による測定結果を示す図である。
【図8】 トンネル微気圧波の発生現象の説明図である。
【図9】 従来の模型実験装置の一例の構成図である。
【図10】 トンネル突入波・退出波の説明図である。
【符号の説明】
1 模型列車
2 発射装置
3 従来の模型トンネル(無対策)
4,32 圧力計
5 マイクロホン
11 模型トンネル(入口側面スリット付き)
12 スリット
21 模型トンネル(出口オリフィス付き)
22 オリフィス
31 模型トンネル(入口側面スリット及び出口オリフィス付き)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel pressure wave model test method in a high-speed railway.
[0002]
[Prior art]
When the train enters the tunnel entrance, a pressure wave is formed in the tunnel, and this pressure wave propagates through the tunnel at almost the speed of sound. When this pressure wave reaches the outlet, a pulsed pressure wave is emitted to the outside and is observed as low-frequency air vibration. This pulsed pressure wave is called a “tunnel micro-pressure wave” and is known to be approximately proportional to the pressure gradient in front of the pressure wave inside the tunnel.
[0003]
This tunnel micro-pressure wave increases in proportion to the third power of the train speed, which may cause environmental problems peculiar to high-speed railways such as blasting sounds around the wellhead and rattling of house fittings. Such a problem has occurred since the opening of the Sanyo Shinkansen between Okayama and Hakata in 1975. In particular, the compression wave formed when the train head enters the tunnel generates a large tunnel micro-pressure wave at the tunnel exit with a long slab track. I found that it was generated. Many studies have been conducted so far to elucidate this phenomenon and develop countermeasures for reducing the phenomenon.
[0004]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the phenomenon of generation of such tunnel micro-pressure waves.
[0005]
As shown in this figure, when the train 101 enters the tunnel entrance 103, a compression wave is formed. The compression wave propagates through the tunnel 102 at almost the speed of sound. When the compression wave reaches the tunnel exit 104, a pulse shape is formed. Of pressure waves. This pulsed pressure wave is called a tunnel micro-pressure wave. Reference numeral 105 denotes the radiation state of the tunnel micro-pressure wave.
[0006]
As one of the means of this research and development, model experiments using model trains and model tunnels to simulate the phenomenon when trains enter the tunnel are effective and are currently being carried out. In the model experiment, if you try to capture the moment of entry to the tunnel entrance at the top of the train, which is most important in the phenomenon of tunnel micro-pressure waves, the model tunnel required for this need not be so long, for example 60 minutes When simulating a train running at a speed of about 200 to 300 km / h with a scale model of about 1, it is sufficient that the total length of the model train is about 1 m and the total length of the model tunnel is about 10 m.
[0007]
By the way, as aerodynamic phenomena related to trains and tunnels, in addition to this tunnel micro-pressure wave, “tunnel entry wave” in which a pulsed pressure wave is released directly from the entrance to the outside when entering the tunnel, "Tunnel exit wave" in which a pulsed pressure wave is radiated directly from the exit, and a phenomenon in which a pressure wave is generated when a train passes through a cross-section change section inside a tunnel, such as an equipment mine, an inclined shaft, or a tunnel intermediate station There are many phenomena. These are generally smaller than the tunnel micro-pressure wave, and have not been a problem so far. However, there is a possibility that low-frequency air vibration problems similar to those of tunnel micro-pressure waves may occur due to future train speed increases and future floating railways in practical use. There is.
[0008]
For the research and development of these pressure wave phenomena, the model experiment using the above-mentioned experimental device is considered to be one of the effective means like the tunnel micro pressure wave.
[0009]
FIG. 9 is a block diagram of an example of such a conventional model experiment apparatus.
[0010]
In this figure, 201 is a model train, 202 is a piano wire for guiding the model train, 203 is a launching device, 204 is a speed sensor, 205 is a model tunnel, 206 is a pressure gauge provided in the model tunnel 205, 207 is It is a braking device.
[0011]
FIG. 10 is an explanatory diagram of a tunnel entry / exit wave.
[0012]
As shown in this figure, when a train 301 enters and exits a tunnel 302, a pressure wave is formed not only inside the tunnel 302 but also outside the tunnel 302 and propagates to the surroundings. Reference numeral 303 denotes a tunnel entrance, 304 denotes a tunnel exit, 305 denotes the tunnel entry wave, and 306 denotes the tunnel exit wave.
[0013]
As described above, tunnel entry / exit waves are generally smaller than tunnel micro-pressure waves and have not been a problem so far. However, there is a possibility that it may become a problem in the future speeding up of trains and the practical application of future floating railways, and it is necessary to clarify the phenomenon and develop a countermeasure for reducing it. As one of the tools for that purpose, a model experiment that has been conducted for tunnel micro-pressure waves can be considered.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The research on tunnel micro-pressure waves so far has mainly focused on the compression wave formed when the train head enters the tunnel , as described above. Therefore, it was sufficient for the conventional model experiment to capture only the moment when the top of the model train entered. However, as for other pressure wave phenomena to be studied in the future, the phenomenon over the entire length of the train from the head to the tail is important, and it is necessary to take a longer time to measure the model experiment than that for the conventional tunnel micro-pressure wave. is there. However, the devices that have been used in the research of conventional tunnel micro-pressure waves have the following problems.
[0015]
As shown in FIG. 8, the pressure wave formed in the model tunnel at the time of entry of the model train propagates at almost the speed of sound, and radiates the tunnel micro-pressure wave at the exit of the model tunnel. At this time, the pressure wave in the tunnel is reflected at the exit (open end reflection) and returns to the entrance side through the tunnel. That is, the pressure wave in the tunnel is repeatedly reflected at the entrance and exit many times, and reciprocates between them at almost the speed of sound, and radiates a tunnel micro-pressure wave every time it is reflected.
[0016]
Due to this property, for example, the following occurs during model experiments.
[0017]
(1) At the exit, when trying to measure the tunnel exit wave when the train exits the tunnel, the tunnel micro-pressure wave due to reflection is radiated many times in a short time at the exit, so the exact exit wave of the tunnel There are restrictions on measurement.
[0018]
(2) At the entrance, when trying to measure the tunnel entry wave when the train enters the tunnel, the pressure wave at the beginning of the train is reflected at the exit, and the tunnel micro-pressure wave is emitted at the entrance. In an experiment using a long model train, a tunnel micro-pressure wave is radiated from the entrance before the entire length of the train has entered the entrance, and there are restrictions on accurate measurement of the tunnel entry.
[0019]
(3) At the middle part of the tunnel, when trying to measure the pressure wave generated when the train passes through the cross-section change part in the tunnel, the pressure wave at the time of entry remains in the tunnel while reciprocating. In this case, there are restrictions on the accurate measurement of the pressure wave generated.
[0020]
In order to clear the problems (1) to (3), it is desirable to make the length of the model tunnel as long as possible. In other words, if the distance between the tunnel entrance and the exit is increased, it takes time for the pressure wave in the tunnel to reciprocate between them, so a time margin that is not affected by this pressure wave is created, and the target phenomenon is accurately detected. It becomes easy to measure. However, due to cost and space constraints, it is not easy to manufacture an experimental apparatus having a length necessary to sufficiently clear the problems (1) to (3).
[0021]
Therefore, the present invention provides a semi-infinite or infinite length tunnel with no entrance or exit when conducting an experiment using a model tunnel having a relatively short overall length, which has been used in conventional tunnel micro-pressure wave research. It is intended to provide a model experiment method for tunnel pressure wave that can be simulated at low cost and accurately and under ideal conditions according to the purpose of the experiment.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In the model experiment method for pressure waves inside and outside the tunnel, when the experiment is conducted using a model tunnel with a short overall length, the pressure wave formed at the tunnel entrance when the model train enters, and the pressure wave By reducing the influence of reflection at the tunnel exit, an infinite or semi-infinite tunnel can be easily simulated.
[0023]
[2] In [1] above model the experimental procedure tunnel pressure wave described, together with placing the slit at the inlet side of the model tunnel, a microphone arranged near the pressure gauge and or tunnel outlet in said model tunnel, the tunnel It is characterized by measuring the pressure wave inside and outside the tunnel when the model train exits the tunnel on the exit side.
[0024]
[3] In [1] above model the experimental procedure tunnel pressure wave described, with placing orifice to the model tunnel exit, a microphone placed in a pressure gauge and or tunnel entrance near the said model tunnel, the tunnel The pressure wave inside and outside the tunnel is measured when the model train enters the tunnel at the entrance side of the tunnel.
[0025]
[4] In [1] above model the experimental procedure tunnel pressure wave described, the side slits on the model tunnel entrance mouth, the place orifice model tunnel exit, a further pressure gauge within said model tunnel It is arranged to measure the pressure wave when the model train passes through the cross-section changing part in the tunnel at the middle part of the tunnel.
[0026]
In the present invention, the orifice means not only a circulation port having a single hole, but also a reflected wave reduction effect using a perforated plate having an opening ratio (ratio of opening area to tunnel cross-sectional area) of the same degree as that. It has a broad meaning including those that play.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0028]
FIG. 1 is a diagram showing a tunnel pressure wave model test method according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a slit is provided at the entrance of the tunnel, and a tunnel exit wave near the tunnel exit is measured. Fig. 1 (a) shows an example of the measurement of pressure waves radiated from the tunnel entrance without conventional slits (without countermeasures), and Fig. 1 (b) shows the case where a slit is installed at the entrance of the tunnel to the outside. Measurement examples of the radiated pressure wave are shown.
[0029]
In these drawings, 1 is a model train, 2 is a launching device, 3 is a conventional model tunnel, 4 is a pressure gauge provided in the model tunnel 3, 5 is a microphone, 11 is a model tunnel (with a slit on the entrance side), 12 is It is a tunnel entrance side slit.
[0030]
As shown in FIG. 1B, by installing a slit 12 that is sufficiently longer than the train on the side of the tunnel entrance, as shown in FIGS. 2 and 3, the pressure wave front formed in the model tunnel 11 when the train enters. It is possible to greatly relax the pressure gradient and reduce the tunnel micro-pressure wave radiated at the exit. This can simulate the conditions of a train traveling in a semi-infinite tunnel without an entrance, and is suitable for conducting an experiment for measuring the exit wave of a tunnel when the train exits the tunnel, for example, on the exit side.
[0031]
FIG. 2 shows the pressure waveform in the tunnel before and after installation of the inlet slit 12 measured by the pressure gauge 4 in the tunnel in FIG. Compared with the vicinity of 53 ms), the gradient of the pressure wave front surface when the slit 12 is present (around 30 to 50 ms) is greatly relaxed.
[0032]
FIG. 3 is a radiation pressure waveform measured before and after installation of the entrance slit 12 measured by the microphone 5 in the vicinity of the tunnel exit in FIG. The model train 1 has exited around 120 to 135 ms at the exit, but before installation of the slit 12, the tunnel micro-pressure wave due to the pressure wave formed when entering the entrance was observed several times before exiting the exit. Yes. However, it can be seen that the installation of the slit 12 significantly reduces these tunnel micro-pressure waves, and the tunnel exit wave upon exit exit is accurately measured.
[0033]
FIG. 4 is a diagram showing a tunnel pressure wave model test method according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, an exit orifice is installed, and a tunnel rush wave near the tunnel entrance is measured. Fig. 4 (a) shows an example of the measurement of pressure waves radiated from the tunnel entrance without conventional orifices (without countermeasures), and Fig. 4 (b) shows that the orifice is installed at the exit of the tunnel. Measurement examples of the radiated pressure wave are shown.
[0034]
As shown in FIG. 4 (b), if the orifice 22 is installed at the exit of the model tunnel 21, the pressure wave formed in the model tunnel 21 at the time of entry of the model train 1 reaches the exit as shown in FIG. The reflection at the opening end can be greatly reduced. This can simulate the conditions of a train traveling in a semi-infinite tunnel without an exit, and is suitable for conducting an experiment for measuring a tunnel entry wave when a train enters a tunnel, for example, on the tunnel entrance side.
[0035]
FIG. 5 shows the pressure waveform in the tunnel before and after installation of the outlet orifice 22 measured by the pressure gauge 4 in the model tunnel 21 in FIG. The pressure wave in the vicinity of 30 to 38 ms is formed at the entrance of the inlet, and the reflected wave (48 to 56 ms) is greatly reduced by the installation of the outlet orifice 22. Thereby, the tunnel micro-pressure wave radiated when the reflected wave reaches the entrance can be greatly reduced.
[0036]
FIG. 6 is a diagram showing a tunnel pressure wave model experiment method according to the third embodiment of the present invention, in which both the entrance slit and the exit orifice are installed, and the train has a cross section change portion in the tunnel in the middle of the tunnel. Suitable for measuring pressure waves as they pass. In this embodiment, FIG. 6 (a) shows the pressure wave measurement of a conventional tunnel without a slit / orifice (without countermeasures), and FIG. 6 (b) shows the pressure wave when an inlet side slit and an outlet orifice are installed in a model tunnel. Each example of measurement is shown.
[0037]
If both the entrance side slit 12 and the exit orifice 22 are installed in the model tunnel 31 as shown in FIG. 6B, as shown in FIG. 7, the train traveling in an infinite length tunnel without entrance and exit is shown. This makes it possible to simulate conditions, and is suitable, for example, for an experiment in which a pressure wave is measured when a train passes through a cross-section changing portion in a tunnel at an intermediate portion of the tunnel. Reference numeral 32 denotes a pressure gauge provided in the tunnel 31.
[0038]
FIG. 7 shows the pressure waveform in the tunnel before and after installation of the inlet slit 12 and the outlet orifice 22 measured by the pressure gauge 32 in the tunnel 31 in FIG. However, in order to clarify the effect of the entrance slit and the exit orifice, this waveform was measured in a model tunnel having no cross-sectional change part such as a branch pit. By installing the inlet slit 12, the slope of the pressure wave front at the time of entry (around 22-25ms) is remarkably relaxed, and by installing the outlet orifice 22, the reflection at the open end of the pressure wave at the time of entry (around 52-58ms) is also greatly improved. It has been eased. The pressure wave in the vicinity of 58 to 64 ms before the slit / orifice is installed is a pressure wave in the vicinity of 52 to 58 ms further reflected at the opening end at the inlet, but this is naturally reduced. The pressure drop in the vicinity of 28 to 35 ms is obtained by capturing the negative pressure around the train when the model train 1 passes just beside the pressure gauge 32. This is one of the basic phenomena observed even in the middle part of the infinite length tunnel, and should not be the object of relaxation or reduction in the present invention.
[0039]
In addition, the effect that an exit orifice reduces the opening end reflection of a pressure wave is decided by the opening ratio, and may become smaller than the cross-sectional area of a model train depending on the case. In this case, the model train will collide with the orifice at the exit.For example, if the target phenomenon is measured before this collision, such as the measurement of the tunnel rush wave at the entrance side, There is no problem. However, the material of the orifice may be appropriately selected so that the model train is not destroyed at the time of collision, or if possible, the orifice may be opened and closed so that the route is opened only when the model train passes the exit.
[0040]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, pressure waves inside and outside a tunnel in a high-speed railway can be accurately measured at a low cost with a model tunnel having a short overall length.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a tunnel pressure wave model test method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing measurement results (No. 1) by a tunnel pressure wave model test method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing measurement results (No. 2) by a tunnel pressure wave model test method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a tunnel pressure wave model test method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a measurement result of a tunnel pressure wave model test method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a tunnel pressure wave model test method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of a tunnel pressure wave model test method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a phenomenon of generation of tunnel micro-pressure waves.
FIG. 9 is a configuration diagram of an example of a conventional model experiment apparatus.
FIG. 10 is an explanatory diagram of tunnel entry / exit waves.
[Explanation of symbols]
1 Model train 2 Launcher 3 Conventional model tunnel (no countermeasures)
4,32 Pressure gauge 5 Microphone 11 Model tunnel (with entrance side slit)
12 Slit 21 Model tunnel (with exit orifice)
22 Orifice 31 Model tunnel (with entrance side slit and exit orifice)

Claims (4)

トンネル内部及びトンネル外部の圧力波に関する模型実験方法において、
全長の短い模型トンネルを使用して実験を行う場合に、模型列車の突入時にトンネル入口で形成される圧力波、及びその圧力波のトンネル出口での反射の影響を低減することにより、無限長又は半無限長のトンネルを容易に模擬することを特徴とするトンネル圧力波の模型実験方法。
In the model experiment method for pressure waves inside and outside the tunnel,
When conducting experiments using a model tunnel with a short overall length, by reducing the influence of pressure waves formed at the tunnel entrance when the model train enters and the reflection of the pressure waves at the tunnel exit, A model test method for tunnel pressure waves, which is a model that simulates a semi-infinite tunnel easily.
請求項1記載のトンネル圧力波の模型実験方法において、前記模型トンネルの入口側面にスリットを配置するとともに、前記模型トンネル内に圧力計及び又はトンネル出口近傍にマイクロホンを配置し、トンネル出口側で模型列車がトンネルから退出する際のトンネル内外の圧力波を測定することを特徴とするトンネル圧力波の模型実験方法。In model experiments method tunnel pressure wave according to claim 1, together with placing the slit at the inlet side of the model tunnel, a microphone arranged near the pressure gauge and or tunnel outlet in said model tunnel models at the tunnel outlet A model test method for tunnel pressure waves, characterized by measuring pressure waves inside and outside the tunnel as the train exits the tunnel. 請求項1記載のトンネル圧力波の模型実験方法において、前記模型トンネル出口にオリフィスを配置するとともに、前記模型トンネル内に圧力計及び又はトンネル入口近傍にマイクロホンを配置し、トンネルの入口側で、模型列車がトンネルに突入する際のトンネル内外の圧力波を測定することを特徴とするトンネル圧力波の模型実験方法。In model experiments method tunnel pressure wave according to claim 1, together with placing the orifice in said model tunnel exit, the microphone was placed in a pressure gauge and or tunnel entrance near in the model tunnel, at the inlet side of the tunnel A model test method for tunnel pressure waves, characterized by measuring the pressure waves inside and outside the tunnel when the model train enters the tunnel. 請求項1記載のトンネル圧力波の模型実験方法において、前記模型トンネル入口に側面スリットを、前記模型トンネル出口にオリフィスを配置し、更に前記模型トンネル内に圧力計を配置し、トンネル中間部で、模型列車がトンネル内の断面変化部を通過する際の圧力波を測定することを特徴とするトンネル圧力波の模型実験方法。In model experiments method according to claim 1, wherein the tunnel pressure wave, a side slit in the model tunnel entrance mouth, the place orifice model tunnel exit, further arranged a pressure gauge within said model tunnel, the tunnel A tunnel pressure wave model experiment method characterized by measuring a pressure wave when a model train passes through a cross-section change section in a tunnel at an intermediate portion.
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