高速鐵路隧道空氣動力學(xué)

高速鐵路隧道空氣動力學(xué)北京交通大學(xué)隧道及地下工程試驗研究中心報告人：駱建軍5/18/20231、定義高速鐵路：一般定義為列車運行速度在200km/h及以上的鐵路干線。高速鐵路是一項十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多種學(xué)科的技術(shù)支持。許多在低速時可以忽略的現(xiàn)象，在高速時卻變得非常重要。例如高速列車與空氣的相互作用就是一個突出的例子。5/18/2023隧道空氣動力學(xué)：是指高速列車通過隧道時，所誘發(fā)的一系列與空氣動力學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象而逐步形成的一門分支學(xué)科。高速鐵路空氣動力學(xué)問題可以分為明線空氣動力學(xué)和隧道空氣動力學(xué)問題兩大部分。兩者的區(qū)別：明線：列車氣動阻力；橫向風(fēng)下列車氣動特性；列車表面壓力分布；列車空氣繞流。隧道：與隧道通風(fēng)問題的區(qū)別5/18/20232、問題的提出

什么是隧道空氣動力學(xué)問題？最常見的最容易感覺的：耳膜不適；列車風(fēng)最早出現(xiàn)：出現(xiàn)在1964年10月1日日本東海道新干線高速鐵路隧道（速度為210km/h，阻塞比為60.5～63.4m2）。隧道空氣動力學(xué)包括下列幾個方面5/18/2023隧道空氣動力學(xué)相關(guān)問題隧道滑流及列車風(fēng)隧道洞口微氣壓波（聲爆）隧道內(nèi)熱環(huán)境，通風(fēng)運營及防火壓力波動，隧道內(nèi)人體舒適性，隧道凈空斷面設(shè)計參數(shù)的確定隧道列車“活塞風(fēng)”對隧道內(nèi)工作人員及設(shè)備安全性的影響列車空氣阻力、運行速度、運行能耗乘客人體舒適性、列車內(nèi)環(huán)境（壓力變化及空調(diào)通風(fēng)）、列車外表面壓力變化氣動噪音車頭、車尾的空氣動力特性5/18/20233、產(chǎn)生隧道空氣動力學(xué)問題的根本原因

產(chǎn)生空氣動力學(xué)問題的原因比較多，但最根本的原因就是列車速度過高，隧道凈空斷面面積比較小造成的。國內(nèi)外的研究表明：隧道內(nèi)最大壓力變化值與列車的速度的平方成正比，與阻塞比的冪指數(shù)成正比，這個冪指數(shù)的取值范圍在1.3±0.26之間。5/18/20234、隧道空氣動力學(xué)的特性隧道內(nèi)空氣流動物理特征（1）當(dāng)列車駛?cè)胨淼浪查g，由于空氣的壓縮性及列車壁和隧道壁限制了空氣側(cè)向流和向上流的空間，使緊貼車頭前的空氣受到壓縮并隨列車向前流動，造成列車前方的空氣壓力突然升高，產(chǎn)生壓縮波。被列車排擠的另一部分空氣則通過環(huán)狀空間向列車后方流動。隨著列車的進(jìn)一步駛?cè)胨淼溃h(huán)狀空間長度逐步增大，使車前隧道空間的空氣壓力繼續(xù)升高，即壓縮波的強度繼續(xù)增大，直到列車全部進(jìn)入隧道為止。該波以聲速向前傳播。波前方的空氣流速為零，而波后方的空氣以一定的流速隨著列車向前流動。壓縮波傳播到出口后，一部分以膨脹波形式反射回來，另一部分以微氣壓波形式傳出隧道出口。5/18/2023壓縮波與微壓波形成機(jī)理5/18/2023（2）當(dāng)列車尾端進(jìn)入隧道后，由于車尾產(chǎn)生的負(fù)壓低于大氣壓力，原先經(jīng)過環(huán)狀空間流到隧道入口外的空氣改變流向，流入列車后方的隧道空間，而且隧道外的空氣也流入該空間。由于經(jīng)環(huán)狀空間流入車后隧道空間的空氣流量小于列車所排擠開的空氣流量，于是在列車尾端形成了低于洞口外大氣壓的壓力，即產(chǎn)生膨脹波，該波沿隧道以聲速向出口方向傳播。傳播到出口端后，大部分以壓縮波形式反射回來，沿隧道長度方向向進(jìn)口端傳播。5/18/2023

（3）由于壁面摩擦不斷消耗波的能量，以及波在隧道兩端和列車兩端處多次反射和傳遞使得壓縮波和膨脹波相互重疊，所以壓縮波和膨脹波的強度逐漸衰減。同時，各種傳遞波和反射波的疊加，形成了隧道內(nèi)空氣壓力隨時間變化而波動。（4）對于一系列前后相繼的隧道空氣壓縮波，后面的波速比前面的波速快，最終可能疊加在一起而形成激波。5/18/20235、國內(nèi)外對高速鐵路隧道空氣動力學(xué)研究現(xiàn)狀

對于高速鐵路隧道空氣動力學(xué)的研究，我國起步比較晚，日本及許多西方國家對此做了大量研究，其研究范圍主要集中在如下四個方面：（1）壓力波的變化梯度及乘客的舒適度的研究；（2）壓力波和微壓波的傳播和形成機(jī)理及其計算方法的研究；（3）削減壓縮波和微壓波的各種方案的研究；（4）實驗方法的研究5/18/20235.1、壓力波的變化梯度及乘客的舒適度的研究列車提速是為了滿足乘客快捷、舒適、安全的需要，必須將乘客的感受和要求放在第一位。列車車速的提高，會使列車在進(jìn)出隧道時引起車內(nèi)的較大壓力變化，造成乘客耳膜的疼痛不適，因此在車速提高的同時，必須采用一定的標(biāo)準(zhǔn)，保證列車在進(jìn)入隧道時車廂內(nèi)壓力的變化不能超過一定的限度。乘客舒適度（comfortstandardofpassenger）指隧道內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動，在極短的時間內(nèi)傳到人體時，使人體產(chǎn)生生理上的不適-即耳膜壓感不適時的最大壓力變化值。通常采用特定時間（3s或4s）內(nèi)壓力單調(diào)變化值作為乘客舒適度的特征參數(shù)。（3s或4s，正是人體自動或人為地完成一次吞咽動作，建立中耳和外界的壓力平衡所需要的時間）5/18/2023影響旅客舒適度的壓力指標(biāo)有兩個：一是壓力變化的最大值，另一個是壓力變化率的最大值。日本:1000Pa，300Pa/1.0s。美國：800Pa,410Pa/1.7s5/18/20235.2、壓力波傳播和形成機(jī)理及其計算方法的研究

初期，采用一維流。采用特征線理論來得到隧道軸線方向壓力、速度等指標(biāo)。M.Schultz等人對短隧道進(jìn)行研究，指出：在隧道直徑與隧道長度的比值不是很小時，隧道斷面上的壓力幾乎為常數(shù)，可用一維理論分析，但在車頭和車尾處要考慮三維效應(yīng)，并提出了改進(jìn)措施。5/18/2023在小沢智通過對列車沖出隧道形成微氣壓波的大量測試表明，微壓波與列車移動速度的三次方成比例，并建立了微氣壓波變化的曲線方程。微氣壓波的最大值和微氣壓波曲線方程。5/18/2023隧道壓縮波的最大值與列車移動速度的二次方成比例。并確定了波形變化的曲線。5/18/2023隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計算方法的不斷發(fā)展，各國學(xué)者對高速列車進(jìn)入隧道所誘發(fā)的空氣動力學(xué)現(xiàn)象已經(jīng)從一維數(shù)值模擬上升到二維和三維數(shù)值模擬。S.Aita等人采用三維可壓縮等熵歐拉方程進(jìn)行了隧道單車壓力波數(shù)值模擬。國內(nèi)采用了非定常的三維可壓縮不等熵的Navier-Stokes方程進(jìn)行了計算，獲得了非常好的結(jié)果。

5/18/2023列車速度與最大壓力變化之間的關(guān)系（國內(nèi)）Pmax（Kpa）V車（m/s）5/18/2023有緩沖結(jié)構(gòu)時壓力波的變化規(guī)律（國內(nèi)）5/18/2023列車三進(jìn)出三隧道三過程三的實三現(xiàn)要很三好地三模擬三列車三進(jìn)出三隧道三的過三程可三以采三取兩三種方三法：三移動三網(wǎng)格三法和三網(wǎng)格三重劃三分法三。5/三4/三20三23移動三網(wǎng)格三法的三原理滑移墻滑移墻內(nèi)部區(qū)域非周三期移三動所三產(chǎn)生三的區(qū)三域單元區(qū)域1交接區(qū)域1交接區(qū)域2單元區(qū)域2二維網(wǎng)格交接關(guān)系圖5/三4/三20三23列車隧道滑移面無限遠(yuǎn)域

列車、隧道初始位置圖地面列車剛進(jìn)隧道位置關(guān)系圖滑移墻滑移面5/三4/三20三23列車三頭部三流場三壓力三變化三分布三（國三內(nèi)）列車隧道道床5/三4/三20三23隧道列車道床272m5/三4/三20三23數(shù)值三計算三壓力三變化三曲線三（國三內(nèi)）5/三4/三20三235/三4/三20三235.三3、三削減三壓縮三波及三噪聲三的各三種方三案的三研究微壓三波問三題主三要發(fā)三生在三日本三的新三干線三隧道三上，三在七三十年三代末三，由三于最三初的三隧道三斷面三較小三（2），三阻塞三比（三列車三斷面三與隧三道斷三面的三比值三）大三于0三.2三，在三列車三提速三到2三00三km三/h三后，三出現(xiàn)三了較三明顯三的空三氣噪三聲問三題，三由于三隧道三已經(jīng)三建成三，無三法擴(kuò)三大斷三面，三于是三就提三出了三多種三修建三附屬三構(gòu)筑三物的三改造三措施三。微氣三壓波三（m三ic三ro三c三om三pr三es三si三on三w三av三e）高速三列車三進(jìn)入三隧道三產(chǎn)生三的壓三縮波三以聲三速傳三播到三隧道三出口三時，三一部三分壓三縮波三以膨三脹波三的形三式反三射回三隧道三，另三一部三分壓三縮波三以球三面波三的形三式向三隧道三外空三間輻三射出三去，三并伴三有爆三炸聲三，造三成對三周圍三環(huán)境三的污三染。三輻射三出去三的壓三力脈三沖波三形狀三為尖三三角三形，三三角三形的三高度三（壓三力脈三沖的三最大三值）三與列三車速三度的三三次三方成三正比三，與三距離三隧道三出口三處的三外部三距離三成反三比。5/三4/三20三23控制三措施三一增大三隧道三斷面三積削減三壓縮三波及三噪聲三的最三主要三的解三決方三案是三選取三較大三的隧三道斷三面，三減低三阻塞三比。根據(jù)三各國三高速三鐵路三的分三析可三以得三到這三樣的三結(jié)論三，當(dāng)三阻塞三比小三于0三.1三5（三德、三法等三國）三時，三高速三列車三進(jìn)洞三誘發(fā)三的空三氣動三力學(xué)三問題三基本三上可三以緩三解。三由此三得出三滿足三壓力三變動三的臨三界值三（3三.0三kP三a/三3s三）的三阻塞三比：三車速三為2三50三km三/h三，阻三塞比三為0三.1三4；三車速三為3三50三km三/h三，阻三塞比三為0三.1三1。5/三4/三20三23線路列車速度(Km/h)隧道橫斷面積(m2)阻塞比日本東海新干線210640.21日本山陽新干線230640.21日本上越新干線240640.21巴黎-大西洋干線270710.15漢堡-慕尼黑干線250820.13羅馬-米蘭干線250760.185/三4/三20三23綜合三各國三的隧三道斷三面圖三，高三速鐵三路隧三道斷三面由三下列三空間三構(gòu)成三：隧三道建三筑界三限、三軌道三數(shù)量三、線三間距三、預(yù)三留空三間、三減小三空氣三動力三學(xué)效三應(yīng)的三空間三、設(shè)三備安三裝空三間等三。根三據(jù)各三國高三速鐵三路隧三道斷三面經(jīng)三驗和三我國三具體三情況三的要三求，三我國三初步三確定三京滬三高速三鐵路三隧道三斷面三參數(shù)三如下三圖（三10三0m三2）三。高速三鐵路三隧道三斷面三示意三圖單位三：c三m5/三4/三20三23控制三措施三二對于三既有三線路三上，三隧道三已經(jīng)三建成三，無三法擴(kuò)三大斷三面，三所以三必須三在不三改變?nèi)淼廊龜嗝嫒e的三情況三下，三來予三以解三決。經(jīng)過三多年三的研三究和三探索三以及三大量三的理三論和三實驗三研究三，人三們已三經(jīng)有三了許三多減三小壓三力波三和噪三聲的三方法三。解三決方三法主三要分三為兩三種：修建三附屬三構(gòu)筑三物的三改造三措施三：無開三口全三封閉三緩沖三結(jié)構(gòu)有窗三口的三緩沖三結(jié)構(gòu)開槽三式緩三沖結(jié)三構(gòu)人為三控制三車內(nèi)三壓力5/三4/三20三23無開三口全三封閉三緩沖三結(jié)構(gòu)D5/三4/三20三23緩沖三結(jié)構(gòu)三降低三微氣三壓波三的效三果L11L21L31L21L22L32L31L32L33第一三個標(biāo)三記代三表緩三沖結(jié)三構(gòu)長三度選三項；三第二三個標(biāo)三記代三表緩三沖結(jié)三構(gòu)入三口面三積選三項。直線三為母三線的三緩沖三結(jié)構(gòu)三形式三可以三將微三氣壓三波降三低到三30三%左三右。5/三4/三20三23有窗三口的三緩沖三結(jié)構(gòu)

開窗式隧道緩沖結(jié)構(gòu)模型6368153132151515321401525窗口單位：mm；比例：1/143列車突入側(cè)洞口對于三有窗三口的三緩沖三結(jié)構(gòu)三，需三確定三合適三的窗三口面三積的三大小三。窗三口部三分設(shè)三在緩三沖結(jié)三構(gòu)的三側(cè)面三，其三長度三可以三等于三或小三于緩三沖棚三全長三。同三全封三閉式三的緩三沖結(jié)三構(gòu)相三比，三帶窗三口的三緩沖三棚具三有更三好的三降壓三效果三。該緩三沖結(jié)三構(gòu)可三以將三微氣三壓波三降低三到無三緩沖三結(jié)構(gòu)三時的三0.三45三。5/三4/三20三23開槽三式緩三沖結(jié)三構(gòu)開槽三式緩三沖結(jié)三構(gòu)的三橫截三面積三與隧三道截三面相三同，三通過三在緩三沖結(jié)三構(gòu)頂三部開三槽，三起到三緩沖三作用三，可三將微三壓波三峰值三降至三20三-3三0%三。5/三4/三20三23人為三控制三車內(nèi)三壓力通風(fēng)三系統(tǒng)三通過三調(diào)節(jié)三風(fēng)流三的進(jìn)三入和三排出三，從三而實三現(xiàn)對三車內(nèi)三壓力三的調(diào)三節(jié)。三K.三Ak三ut三su三等人三對此三方法三進(jìn)行三了研三究，三用風(fēng)三機(jī)來三調(diào)節(jié)三壓力三，消三除瞬三變壓三力所三造成三的危三害。三它只三能消三除列三車內(nèi)三部的三壓力三變化三，不三能削三減對三周圍三環(huán)境三的影三響。但是三，該三方法三仍然三存在三一定三的問三題。三首先三，它三對列三車的三氣密三性要三求較三高。三它的三首要三目的三就是三調(diào)節(jié)三列車三內(nèi)外三的壓三差。三氣密三性差三，就三無法三實現(xiàn)三對車三內(nèi)壓三力的三調(diào)節(jié)三。實三際上三，正三是由三于氣三密性三差才三會引三起列三車在三進(jìn)出三隧道三時，三引起三車內(nèi)三的壓三力變?nèi)?/三4/三20三235.三4、三實驗三方法三的研三究實驗三室方三法研究三高速三列車三的實三驗方三法主三要有水三槽式三、發(fā)三射式三及小三型列三車模三型實三驗裝三置，三還有三現(xiàn)場三實測三方法三?，F(xiàn)場三實驗三法5/三4/三20三235.三4.三1三水槽三法水槽三法是三在二三十世三紀(jì)六三十年三代中三期在三美國三興起三的。三當(dāng)時三，美三國的三一些三技術(shù)三人員三利用三可壓三縮氣三體與三自由三表面三流體三的相三似性三，采三用水三作為三工作三流體三來研三究高三速列三車通三過隧三道的三問題三。這三種方三法的三優(yōu)點三是高三速運三行的三列車三可以三用很三低的三速度三來模三擬。三然而三，考三慮到三很淺三的水三深，三實驗三結(jié)果三是令三人失三望的三。5/三4/三20三23153426789101.三測控三計算三機(jī)三2.三監(jiān)測三計算三機(jī)三3.三視頻三分配三器三4.三反光三鏡三5.三縫隙三光源三6三.C三CD三鏡頭三7.三模三型列三車三8.三模三型隧三道三9.三驅(qū)動三電機(jī)三1三0三淺水三槽.西南三交大三水槽三法模三型實三驗裝三置示三意圖5/三4/三20三235.三4.三2三小型三列車三模型三實驗三裝置為了三保證三模型三可靠三實用三，根三據(jù)雷三諾相三似性三，要三求模三型的三尺寸三不能三小于三1/三36三。同三時，三模型三的速三度與三全尺三寸列三車的三速度三相同三。根三據(jù)這三些限三制條三件，三英國三的C三.三W.三P三op三e建三造了三1/三25三的小三比例三列車三模型三實驗三裝置三，模三型的三車速三達(dá)到三55三m/三s，三模型三的質(zhì)三量為三10三kg三。5/三4/三20三23英國三建成三的模三型實三驗臺5/三4/三20三235.三4.三3三發(fā)射三式列三車模三型實三驗裝三置日本三的小三沢智三采用三長3三0m三m的三鋁管三（前三頭為三半圓三形）三模擬三列車三，以三橡膠三彈弓三方式三發(fā)射三，實三驗時三的速三度通三常為三25三m/三s。在佐三宗章三弘介三紹的三改進(jìn)三模型三中，三采用三的尺三寸相三似比三為1三/3三00三的模三型，三以壓三縮空三氣為三動力三。發(fā)三射式三列車三模型三，發(fā)三射速三度可三達(dá)到三10三0m三/s三。5/三4/三20三23佐宗三章弘765431281.高壓氣體存儲室；2.加速管3.列車助推片脫離裝置4.敞開段5.入口6.實驗隧道段7.出口8.回收裝置圖3列車突入隧道模型實驗裝置5/三4/三20三23日本三的三S.三Oz三aw三a5/三4/三20三235.三4.三4三國內(nèi)三壓縮三空氣三式高三速列三車模三型實三驗系三統(tǒng)實驗三臺的三設(shè)備三配置高速三列車三模型三實驗三測試三系統(tǒng)列車三模型三實驗5/三4/三20三23實驗三臺的三設(shè)備三配置1.發(fā)射炮2.列車加速片回收機(jī)構(gòu)3.實驗臺基座4.隧道模型支架5.隧道模型6.導(dǎo)向鋼絲繩7.列車模型回收機(jī)構(gòu)實驗臺物理結(jié)構(gòu)示意圖24761321751310210005270011405/三4/三20三23高速列車模型發(fā)射炮裝置圖5/三4/三20三23列車三模型三實驗聚乙三烯管三作隧三道模三型、三木板三為緩三沖結(jié)三構(gòu)5/三4/三20三232.22.212.222.232.242.252.262.272.282.292.301.9m3.4m6.8m7.6m壓縮波膨脹波車頭車尾-4-2024P/KPa-4-2024P/KPa-4-2024P/KPa模型隧道長度（米）高速列車在單孔單線隧道中運行的瞬變壓力波動情況及波形圖5/三4/三20三230.6m0m1.9mmm3.4m6.8m7.6m壓縮波膨脹波車頭運動軌跡緩沖結(jié)構(gòu)壓力測試歷時變化（緩沖結(jié)構(gòu)長：60cm，阻塞比：0.272，模型列車速度：71.4m/s）列車緩沖段長度（米）模型隧道長度（米）5/三4/三20三23有、三無緩三沖結(jié)三構(gòu)時三的車三速與三最大三壓力三的關(guān)三系曲三線5/三4/三20三23緩沖三結(jié)構(gòu)三對壓三力變?nèi)嗜挠叭?/三4/三20三235.三5三現(xiàn)場三量測現(xiàn)場三量測三是研三究隧三道空三氣動三力學(xué)三問題三最直三接的三手段三，還三可對三數(shù)值三計算三和室三內(nèi)模三型試三驗方三法和三結(jié)論三的正三確性三進(jìn)行三了檢三驗。我國三在2三00三5年三，在三遂渝三鐵路三進(jìn)行三了高三速列三車的三隧道三空氣三動力三學(xué)效三應(yīng)的三現(xiàn)場三實地三試驗三。5/三4/三20三23松林三坡隧三道V三=2三00三km三/h三L三t=三13三20三m三At三=4三8.三6m三2周三長2三6.三3m三測點三位置三22三3m長白三山動三車組三Av三=1三2.三49三m2三周長三10三.7三8m三列三車長三度為三25三6.三5三m三阻塞三比為三0.三245/三4/三20三236、三高速三鐵路三隧道三空氣三動力三學(xué)主三要影三響及三效應(yīng)6.三1三列車三速度三及阻三塞比研究三表明三，諸三因素三中，三列車三速度三V和三阻塞三比β三是影三響最三大的三因素OR三E曾三經(jīng)系三統(tǒng)地三研究三了各三種因三素對三壓力三波動三的影三響，三用下三列公三式表三達(dá)列三車速三度V三和阻三塞比三β的三影響三：單一三列車三在隧三道中三運行三：考慮三列車三交會三：5/三4/三20三23隧道三長度三對壓三力波三動程三度的三影響隧道三長度三對壓三力變?nèi)娜绊懭埠苋?，三而且三，壓三力波三動程三度并三非單三調(diào)地三隨著三隧道三長度三的增三加而三加劇三。5/三4/三20三23法國三專家三認(rèn)為三，碎三石道三床隧三道壓三力波三動的三最大三值出三現(xiàn)在三對應(yīng)三隧道三長度三分別三為0三.8三，1三.2三及3三.5三倍列三車長5/三4/三20三23車輛三的密三封性車輛三內(nèi)部三的瞬三變壓三力同三旅客三乘車三舒適三度有三直接三關(guān)系三。隧三道內(nèi)三的瞬三變壓三力向三車輛三內(nèi)傳三遞規(guī)三律一三般來三說取三決于三二個三因素三：車三輛的三密封三性和三車體三的剛?cè)?。對列三車氣三密性三的描三述通三過列三車的三密封三度來三實現(xiàn)三。其三物理三意義三在于三：將三車內(nèi)三外壓三差降三低到三初值三的3三8%三所需三的泄三露時三間。5/三4/三20三23車輛三密封三性對三緩解三壓力三波動三程度三的作三用可三以歸三為“三滯后三”和三“衰三減”三。采三用不三密封三的“三標(biāo)準(zhǔn)三”車三輛，三車內(nèi)三壓力三的變?nèi)槿龥r同三車外三基本三一致三，而三采用三密封三車輛三后車三內(nèi)壓三力的三峰值三滯后三。同三時，三壓力三變化三幅度三減小三。5/三4/三20三23不同三密封三程度三車輛三對氣三壓波三動的三緩沖三效果5/三4/三20三23當(dāng)列三車在三大于三臨界三長度三的長三隧道三中行三駛時三，隧三道中三及列三車外三部壓三力波三動的三程度三同短三隧道三相比三，會三有所三緩解三。但三是，三如果三采用三密封三車輛三，車三內(nèi)壓三力波三動幅三度卻三往往三比短三隧道三大，三這是三由于三長隧三道壓三力波三之間三的時三間間三隔較三大，三使得三車內(nèi)三壓力三有足三夠的三時間三對外三部壓三力波三動作三出響三應(yīng)。三可以三說，三相同三密封三指數(shù)三的車三輛，三在短三隧道三中的三“動三態(tài)”三密封三效果三比長三隧道三好5/三4/三20三235/三4/三20三23作用三在隧三道襯三砌或三固定三設(shè)備三上的三氣動三荷載按照三德國三聯(lián)邦三鐵路三“鐵三路隧三道的三設(shè)計三，施三工和三養(yǎng)護(hù)三”標(biāo)三準(zhǔn)D三S8三53三（1三99三3）三的規(guī)三定，三認(rèn)為三隧道三內(nèi)空三氣動三力荷三載最三大值三都為三kP三a量三級，三對隧三道襯三砌的三安全三性不三會產(chǎn)三生明三顯影三響，三但對三隧道三襯砌三結(jié)構(gòu)三的瑕三疵和三缺陷三的反三應(yīng)較三為靈三敏，三同時三對隧三道內(nèi)三的設(shè)三備和三設(shè)施三可能三會有三一定三影響三。車輛三結(jié)構(gòu)三所承三受的三氣動三荷載根據(jù)三國際三鐵盟三UI三C活三頁文三件5三66三中條三規(guī)定三，客三車車三身和三門窗三須承三受變?nèi)葹槿?三50三0N三/m三2，三頻率三為3三HZ三的交三變荷三載1三00三00三00三次。三按該三條文三設(shè)計三的車三輛當(dāng)三壓差三小于三2.三5k三Pa三時是三不會三受到三損害三的。5/三4/三20三237、三壓力三波動程度三的評三估和三相關(guān)三舒適三度準(zhǔn)三則7.三1三人體三的舒三適度人的三鼻咽三腔通三過一三個稱三為耳三咽管三的器三官同三中耳三相連三。通三常耳三咽管三是關(guān)三閉的三。當(dāng)三鼻咽三腔的三壓力三比中三耳的三壓力三低將三近2三kP三a時三，耳三咽管三會因三收縮三而自三動打三開，三在外三界氣三壓降三低的三情況三下，三中耳三和外三部氣三壓不三平衡三即得三以消三除，三則不三會作三用于三鼓膜三的兩三邊。三而當(dāng)三外界三氣壓三增高三時，三鼻咽三腔隨三之增三高的三氣壓三不會三自動三傳到三中耳三。因三此在三耳膜三的兩三邊產(chǎn)三生壓三力差三。在三這種三情況三下必三須通三過吞三咽、三打呵三欠或三擠捏三鼻子三等動三作來三人為三地開三啟耳三咽管三，以三消除三耳膜三兩邊三的不三平衡三壓力三。因三此，三也有三采用三特定三時間三內(nèi)（三3s三或4三s）三壓力三單調(diào)三變化三值作三為瞬三變壓三力波三動特三征參三數(shù)，三其“三特定三時間三”，三即3三s或三4s三，正三是自三動或三人為三地（三通過三生理三反應(yīng)三）開三啟耳三咽管三，建三立中三耳和三外界三的壓三力平三衡所三需要三的時三間。5/三4/三20三23時間（s）壓力變化ΔP（kPa）單線隧道雙線隧道10.500.8540.851.35101.402.10202.003.00302.403.60402.804.20503.204.80荷蘭三采用三的舒三適度三標(biāo)準(zhǔn)5/三4/三20三23ER三RI三和三UI三C采三用的三舒適三度準(zhǔn)三則壓力變化（Pa）時間（s）ERRI基本舒適度準(zhǔn)則UIC活頁文件660新型高速列車110005003——80041600——102000100060300020005/三4/三20三23舒適三度準(zhǔn)三則旅行類型壓力變化閥值不適率η極端場合正常場合A.常規(guī)，隧道占10%，不密封車輛4.0kPa/4s2.5kPa/4s4.5B.常規(guī)，隧道占25%以上，不密封車輛3.0kPa/4s2.0kPa/4s3.5C.高舒適度服務(wù)，隧道占25%以上，密封車輛1.25KPa/4s0.8kPa/4s2.5D.地鐵，隧道占50%以上，不密封車輛1.0kPa/4s0.7kPa/4s2.05/三4/三20三23我國三高速三鐵路三舒適三度準(zhǔn)三則的三建議(西南三鐵科三院)鐵路類型隧道長度（占線路比例）隧道密集程度（座/小時）瞬變壓力（kPa/3s）A（平原)單線＜10%而且＜42.0B（平原)雙線＜10%而且＜43.0C（山丘）單線＞25%或者＞40.8D（山丘）雙線＞25%或者＞41.255/三4/三20三23輔助三坑道三對壓三力變?nèi)娜饔煤侠砣O(shè)置三的輔三助坑三道（三斜井三、豎三井和三橫洞三）能三緩解三壓力三波動三的程三度。計算三表明三，豎三井位三置對三減壓三效果三的影三響很三大，三并不三是設(shè)三置在三任何三位置三的豎三井都三能有三很好三的效三果根三據(jù)壓三力波三疊加三的情三況可三以理三論地三得到三豎井三的最三佳位三置：5/三4/三20三23隧道三口的三微氣三壓波三問題搞速三列車三進(jìn)入三隧道三，前三方的三空氣三受到三擠壓三，這三種擠三壓狀三態(tài)以三聲速三傳播三至隧三道出三口，三驟然三膨脹三，產(chǎn)三生一三個被三稱為三微氣三壓波三的次三生波三。由三于微三氣壓三波的三產(chǎn)生三伴有三影響三環(huán)境三的爆三破噪三聲，三并會三對鄰三近建三筑物三產(chǎn)生三危害三。日本三山本三（A三.Y三am三am三ot三o）三基于三線形三聲學(xué)三理論三，通三過低三頻遠(yuǎn)三場假三設(shè)對三微氣三壓波三進(jìn)行三的研三究，三微氣三壓波三主要三取決三于列三車進(jìn)三入隧三道誘三發(fā)的三第一三個壓三縮波三，得三出了三微氣三壓波三峰值三同首三波傳三遞到三隧道三出口三處時三的壓三力梯三度（三波前三梯度三）最三大值三的關(guān)三系：的關(guān)三系：5/三4/三20三23首波三計算三的經(jīng)三驗公三式（三日本三新干三線）日本三新干三線對三列車三進(jìn)入三隧道三誘發(fā)三的“三第一三壓縮三波”三（首三波）三壓力三變化三近似三地用三下式三表示三：日本三新干三線對三列車三進(jìn)入三隧道三誘發(fā)三的“三第一三壓縮三波”三（首三波）三壓力三變化三近似三地用三下式三表示三：壓力三和壓三力梯三度的三最大三值近三似地三分別三同車三速的三平方三和立三方成三正比三。相三應(yīng)地三，隧三道出三口為三氣壓三波峰三值也三同車三速的三立方三成正三比5/三4/三20三235/三4/三20三235/三4/三20三235/三4/三20三23首波三在傳三播過三程中三的變?nèi)迨饺来踩闆r對碎三石道三床，三在利三用山三本公三式計三算微三氣壓三波峰三值時三，還三要考三慮壓三縮波三沿隧三道傳三遞時三的衰三減。三從隧三道進(jìn)三口到三出口三，壓三縮波三的衰三減可三表示三為：當(dāng)車三速為三20三0～三22三0k三m/三h，三可取三α=三1.三81三×1三0-三45/三4/三20三23板式三道床三的情三況則三比較三復(fù)雜三。研三究表三明，三壓縮三波在三板式三道床三隧道三中的三傳播三規(guī)律三同在三碎石三