隧道内斜井取风对高速列车倾覆稳定性的影响

为研究利用斜井从临近高速铁路隧道内取风对运营列车稳定性的影响,以时速350 km单线隧道为例,通过三维数值模拟分别计算斜井屏蔽门关闭、屏蔽门开启但不取风和取风3种工况下列车的气动力系数并分析其变化特征,参考有关标准对列车倾覆稳定性进行讨论。研究表明:1)屏蔽门开启且取风时对列车倾覆稳定性的影响最大,屏蔽门开启但不取风时次之,屏蔽门关闭时最小;2)斜井取风增大了车体左右两侧的压力差,增加了列车侧翻的风险,但减小了车体上下两侧的压力差,有助于降低列车上下震荡;3)依据规范计算得到的倾覆系数判断,斜井屏蔽门开启且取风时列车不会发生倾覆。

基于车内瞬变压力变化的400 km/h高速铁路隧道净空面积探讨

为推进中国高速铁路隧道技术标准深化研究,开展400 km/h隧道结构设计参数的研究工作,而隧道净空面积为其中的一项重要内容。为尝试从列车内部瞬变压力角度得到400 km/h高速铁路隧道净空面积,建立基于舒适度标准的高速铁路隧道净空面积确定方法,以控制工况为基础,通过计算和分析,从列车密封性能方面讨论维持现有隧道净空断面的可能性,并研究提出400 km/h隧道净空断面建议值。主要结论有:1)现有350 km/h单线隧道以400 km/h运营时,列车动态密封指数最低为22 s,车内瞬变压力超标的可能性较大;2)400 km/h单、双线隧道净空面积建议值分别为85 m^2和100 m^2,对应的列车动态密封指数最低为18 s,更加符合现有标准对列车密封性能的要求,车内瞬变压力超标的可能性大幅降低;3)提出的400 km/h高速铁路隧道净空面积建议值和对应的密封性能要求可为有关标准、规范的制订提供参考。

单列列车通过无辅助坑道长大铁路隧道时空气阻力计算方法研究

对单列列车通过无辅助坑道长大铁路隧道时的空气阻力计算方法进行探讨,建立基于非恒定流和车头车尾压差的空气阻力计算公式,在通过现场试验对此方法进行验证后进行大量工况的计算,分析隧道长度、阻塞比、列车速度和列车长度对列车空气阻力的影响。计算结果表明:影响隧道内列车空气阻力最主要的因素是列车速度,其次分别为阻塞比、隧道和列车长度。

内置开孔隔墙高速铁路隧道列车车体压力波动特征

为研究内置开孔隔墙隧道内列车车体压力波动特征,基于有限体积方法的流体力学计算软件建立了非定常可压缩三维流动模型,对内置开孔隔墙高速铁路隧道内列车车体压力进行了计算分析。结果表明:隧道内置开孔隔墙后:①车体压力波形基本与无隔墙时一致,但波动程度加剧且出现有规律的周期振荡;②隔墙开孔间距和开孔面积对车体压力波的影响明显;③车体压力波幅值与车速成正相关关系,但其振荡周期与车速成反比;④相对于单车,列车对向运行时车体压力波明显增大,但两者的差值随着开孔间距的增大、开孔面积的减小和隧道长度的增加而减小。

密封列车瞬变压力超标隧道长度区间研究

以高速铁路隧道列车车内舒适度标准为依据,结合单维特征线法的计算结果给出了不同密封性能列车对应的瞬变压力超标隧道长度区间,并分析得出列车车速、车长和动态密封指数对超标隧道长度区间的影响规律和不存在瞬变压力超标隧道长度区间时动态密封指数应满足的要求,最后对相关设计工作提出了建议。

补强套衬对高速铁路隧道洞口微气压波的影响

基于有限体积法,采用流体力学计算软件建立了动车组模型和三维非定常可压缩湍流模型,对动车组通过高速铁路隧道时的外流场进行了模拟。通过监测隧道出口处的气压梯度,分析了补强套衬的位置、长度和厚度对洞口微气压波的影响。计算结果表明:隧道内设置补强套衬后洞口微气压波有所增大;套衬位于隧道进出口附近时对洞口微气压波的影响比较明显;洞口微气压波与套衬长度和厚度呈正相关关系,且套衬厚度的作用更加突出。依据计算结果对高速铁路隧道补强套衬的设计提出了建议。

高速铁路隧道辅助坑道对瞬变压力影响的试验研究

通过模型试验对高速铁路列车通过带有辅助坑道的隧道时形成的气压波动进行模拟,并对试验结果进行分析,研究高速铁路隧道辅助坑道的位置、长度及断面面积对瞬变压力的影响。试验结果表明,辅助坑道的位置不同,即反射界面的位置不同,会导致产生膨胀波的叠加位置发生变化,从而对列车上空气压力波动会产生有利或不利影响;根据叠加原理,可以得出影响隧道瞬变压力的长隧道中辅助坑道最有利和不利位置。通过压力波动曲线比较可知,辅助坑道的长度对隧道内瞬变压力的影响不大;但辅助坑道的断面积不宜过大,否则会产生不利影响。

高速铁路隧道列车活塞风计算方法

采用一维非定常可压缩流动模型和特征线法,建立了列车通过高速铁路隧道时产生的活塞风的计算方法,并将该方法与国外学者模型试验数据及常规一维非定常不可压缩流动模型计算结果进行对比,证明其有较高的精度。最后,通过不同阻塞比、列车速度、列车长度和隧道长度时的组合计算,进一步得出各主要因素对活塞风的影响程度,即从大到小分别为列车速度、阻塞比、列车长度和隧道长度。

考虑空气动力学效应的城市轨道交通隧道设计方法——以湖南凤凰中低速磁浮双线隧道为例

针对大多数设计人员在城市轨道交通隧道设计过程中对空气动力学效应指标考虑不全面、相关规范对中低速磁浮双线隧道压力舒适度标准及净空面积的规定存疑的现状,文章结合以往工程经验提出了考虑空气动力学效应的城市轨道交通隧道设计方法,通过对比分析不同城市轨道交通系统规范明确了中低速磁浮双线隧道压力舒适度标准,相关成果在湖南凤凰磁浮双线隧道设计中得到良好应用。

长大铁路隧道列车相向及同向运行时空气阻力的计算方法研究

对长大铁路隧道列车相向及同向运行时空气阻力的计算方法进行了探讨,建立了相应空气阻力理论计算公式,并得出了列车在长大隧道中相向及同向运行时空气阻力的一般规律,可为铁路隧道设计提供参考。

既有铁路隧道衬砌裂损整治措施研究

既有铁道隧道病害已成为制约铁路提速和提高单线运输能力的瓶颈。本文根据某铁路沿线既有隧道衬砌开裂形态的统计结果,在分析地质环境、设计、施工和运营维护等方面原因的基础上,针对衬砌裂损与渗漏水病害的并发情况,分别提出无水裂损和渗漏水裂损病害的整治措施。同时,为保证整治效果,建议从材料把关、施工过程控制及竣工验收等方面对其进行控制和评价。

时速300～350km高速铁路双线隧道微气压波激化作用及缓解措施研究

列车高速进入隧道时,前方的空气受到挤压,这种挤压状态的空气以声速传播至隧道出口,骤然膨胀,产生一个被称为微气压波的次声波。日本在其长隧道现场试验中发现了无砟轨道对微气压波的激化作用,我国在武广高速铁路现场试验中也发现了类似的情况。由于无砟轨道对微气压波激化作用的存在,需要缓解措施具有更大的气压梯度缓解能力,原有的缓冲结构设计参数不一定满足需求。因此,本文以武广高速铁路大瑶山1号隧道和沪昆高速铁路雪峰山1号隧道现场试验为基础,开展了时速300~350km高速铁路双线隧道微气压波激化作用及缓解措施的研究。通过研究,提出了考虑微气压波激化作用下时速300~350km高速铁路双线隧道缓解措施需要达到的缓解率,并提出了对应的缓解措施设计参数建议。

考虑车内瞬变压力指标的城际铁路隧道净空面积研究

列车速度较高时,铁路隧道净空面积的确定不能仅考虑隧道建筑限界和机车车辆限界,还要考虑列车通过隧道时诱发的气动效应,其中车内瞬变压力指标是需要着重考虑的问题。我国城际铁路建设刚刚起步,没有针对城际铁路隧道净空面积的规范出台,各设计单位参照客运专线铁路的标准并结合我国实际情况考虑了车速120、160、200 km/h的城际铁路隧道净空面积,但此隧道净空面积在我国列车实际密封性能条件下是否能够满足舒适度标准仍需予以论证。结合我国列车实际密封性能和现行舒适度标准,通过大量数值计算,提出了考虑车内瞬变压力指标的我国城际铁路隧道需满足的净空面积值,可为我国城际铁路相关标准、规范的制订提供参考依据。

高速铁路隧道空气动力学效应变化规律与设计方法研究

高速列车在隧道中运行时所诱发的空气动力效应与旅客乘车耳膜舒适度、隧道洞口附近环境保护、隧道设计参数、车体结构设计参数和线路运营条件等紧密相关,是高速铁路隧道设计和运营中必须考虑的关键技术问题。文章首先介绍了考虑空气动力学指标的高速铁路隧道设计方法;其次分别介绍了瞬变压力、微气压波、空气阻力、空气动力荷载等空气动力学指标的产生机理、计算方法、控制措施及设计方法,尤其是创新性地提出了考虑瞬变压力的高速铁路隧道净空断面设计方法、无砟轨道对微气压波激化作用的现场试验规律和隧道空气阻力现场试验的"特定有限区间"采样方法等;最后对高速铁路隧道空气动力学效应进行了技术发展展望。

管棚在地铁车站暗挖段施工中的作用及控制技术

以深圳地铁5号线上水径车站暗挖段为研究对象,分析了管棚支护在暗挖段施工中的作用机理,采用三维数值模拟方法,对双侧壁法施工过程中管棚的挠度和弯矩进行了计算。结果表明:暗挖段进口端为管棚施工的关键控制区域,随着开挖的进行,管棚的弯矩呈先增大后减小趋势,其"梁"作用逐渐减弱。最后,总结了管棚施工的控制技术,可为类似工程的设计和施工提供参考。

复杂艰险山区高速铁路隧道群空气动力学效应及缓解措施

为解决复杂艰险山区高速铁路隧道群设计难题,本文从压力波动、空气阻力和微气压波几方面入手,明确了隧道群空气动力学效应与单个隧道的差异,阐述了隧道群空气动力学效应的变化规律,提出了相应的缓解措施以及隧道群连接明洞的设置原则。研究结果表明,隧道群空气动力学效应与单个隧道在微气压波方面的差异最大,在条件适宜的情况下,应考虑采用连接明洞的方式缓解隧道群空气动力学效应。同时,本文建议制定适合中国国情的隧道群复合型耳膜舒适度标准和微气压波标准,并在确定隧道群缓冲结构、横通道等结构设计参数时,重视数值模拟所发挥的指导作用。