T高速鐵路隧道講義

各位好11/27/20221機(jī)車車輛研究所高速鐵路隧道11/27/20222機(jī)車車輛研究所

高速鐵路的隧道設(shè)計(jì)是由限界、構(gòu)造尺寸、使用空間和緩解及消減高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)兩方面的要求確定的。研究表明，以上兩方面要求中，后者起控制作用。11/27/20223機(jī)車車輛研究所第一節(jié)

空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)問(wèn)題綜述11/27/20224機(jī)車車輛研究所第一節(jié)高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)

的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)綜述

當(dāng)列車進(jìn)入隧道時(shí)，原來(lái)占據(jù)著空間的空氣被排開(kāi)?？諝獾恼承砸约皻饬鲗?duì)隧道壁面和列車表面的摩阻作用使得被排開(kāi)的空氣不能象在隧道外那樣及時(shí)，順暢地沿列車兩側(cè)和上部流動(dòng)，形成繞流。于是，列車前方的空氣受壓縮，隨之產(chǎn)生特定的壓力變化過(guò)程,引起相應(yīng)的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)并隨著行車速度的提高而加劇。11/27/20225機(jī)車車輛研究所第一節(jié)高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)

的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)綜述11/27/20226機(jī)車車輛研究所（一）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)的影響

1、由于瞬變壓力造成旅客耳朵不適，乘車舒適度降低，并對(duì)鐵路員工和車輛產(chǎn)生危害；

2、當(dāng)高速列車進(jìn)入隧道時(shí)，會(huì)在隧道出口產(chǎn)生微壓波，引起爆破噪聲并危及洞口建筑物；

3、行車阻力加大，引起對(duì)列車動(dòng)力和總能量消耗的特殊要求；

4、空氣動(dòng)力學(xué)噪聲；

5、列車風(fēng)加劇，影響隧道內(nèi)人員作業(yè)。第一節(jié)高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)

的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)綜述11/27/20227機(jī)車車輛研究所（二）高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的影響因素

機(jī)車車輛方面

行車速度，車頭和車尾形狀，列車橫斷面，列車長(zhǎng)度，列車外表面形狀和粗糙度，車輛的密封性等。

第一節(jié)高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)

的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)綜述11/27/20228機(jī)車車輛研究所（二）高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的影響因素

隧道方面

隧道凈空斷面面積，雙線單洞還是單線雙洞，隧道壁面的粗糙度，洞口及輔助結(jié)構(gòu)物形式，豎井、斜井和橫洞，道床類型(整體、板式還是碎石道床)等。

第一節(jié)高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)

的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)綜述11/27/20229機(jī)車車輛研究所第一節(jié)高速列車進(jìn)入隧道誘發(fā)

的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)綜述（二）高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的影響因素

其它方面列車在隧道中的交會(huì)等。11/27/202210機(jī)車車輛研究所第二節(jié)瞬變壓力問(wèn)問(wèn)題11/25/202211機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力列車進(jìn)入隧隧道引起的的壓力變化化是兩部分分的疊加①列車移動(dòng)時(shí)時(shí)從擠壓、、排開(kāi)空氣氣到留下真真空整個(gè)過(guò)程程引起的壓壓力變化；；②列車車頭進(jìn)進(jìn)入隧道產(chǎn)產(chǎn)生的壓縮縮波以及車車尾進(jìn)入隧道道產(chǎn)生的膨膨脹波在隧隧道兩洞口口之間來(lái)回反反射產(chǎn)生的的壓力變化化。11/25/202212機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力當(dāng)雙線隧道道中同時(shí)有有不同方向向列車相向向行駛時(shí)，，疊加所產(chǎn)產(chǎn)生的情況況則更為復(fù)復(fù)雜。列車在隧道道中運(yùn)行時(shí)時(shí)(無(wú)相向行駛駛列車)車上測(cè)得的的最大壓力力波動(dòng)發(fā)生生在第一個(gè)個(gè)反射波到到達(dá)列車時(shí)時(shí)。11/25/202213機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力（一一））隧隧道道長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的影影響響壓力力波波以以聲聲速速傳傳播播，，對(duì)對(duì)于于長(zhǎng)長(zhǎng)隧隧道道，，來(lái)來(lái)回回反反射射的的周周期期相相應(yīng)應(yīng)較較長(zhǎng)長(zhǎng)。。同同時(shí)時(shí)，，在在反反射射的的過(guò)過(guò)程程中中能能量量有有所所衰衰減減。。對(duì)于短隧道，，壓力波反射射的周期大為為縮短。同時(shí)時(shí)，在反射過(guò)過(guò)程中能量損損失也較少，，致使壓力波波動(dòng)程度加劇劇。試驗(yàn)表明明，壓力波動(dòng)動(dòng)絕對(duì)值，并并不隨隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度的減小而而減小。11/25/202214機(jī)車車輛研究究所第二節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的瞬變變壓力（一）隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度的影響因此，對(duì)高速速鐵路中的隧隧道，有的雖雖然不長(zhǎng)（例例如長(zhǎng)度在１１km左右），其可可能引起的行行車時(shí)的壓力力波動(dòng)仍然不不能忽視。但但是，當(dāng)隧道道長(zhǎng)度短到使使列車首尾不不能同時(shí)在其其中時(shí)。則Math波的疊加不可可能發(fā)生，壓壓力波動(dòng)程度度當(dāng)然隨之緩緩解。11/25/202215機(jī)車車車輛研研究所所第二節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的瞬瞬變壓壓力（一））隧道道長(zhǎng)度度的影影響當(dāng)隧道道長(zhǎng)度度為１１km時(shí)，壓壓力波波動(dòng)明明顯加加劇，，而當(dāng)當(dāng)隧道道長(zhǎng)度度進(jìn)一一步增增大到到３km時(shí)，壓壓力波波動(dòng)則則并無(wú)無(wú)顯著著加劇劇，反反而有有緩解解趨向向。列列車車交會(huì)會(huì)的雙雙線隧隧道，，最不不利情情況發(fā)發(fā)生在在列車車交會(huì)會(huì)在隧隧道中中點(diǎn)時(shí)時(shí)。11/25/202216機(jī)車車車輛研研究所所第二節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的瞬瞬變壓壓力（二））列車車速度度的影影響ORE的研究究報(bào)告告提出出壓力力波動(dòng)動(dòng)同列列車速速度平平方成成正比比。11/25/202217機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第二二節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的瞬瞬變變壓壓力力（三三））隧隧道道凈凈空空斷斷面面面面積積的的影影響響對(duì)于于壓壓力力波波動(dòng)動(dòng)，，諸諸因因素素中中隧隧道道橫橫截截面面積積的的影影響響是是最最大大的的。。ORE曾經(jīng)經(jīng)系系統(tǒng)統(tǒng)地地研研究究了了各各種種因因素素對(duì)對(duì)壓壓力力波波動(dòng)動(dòng)的的影影響響。。結(jié)結(jié)果果也也表表明明，，隧隧道道凈凈空空斷斷面面面面積積，，或或者者說(shuō)說(shuō)，，隧隧道道阻阻塞塞比比是是最最主主要要的的因因素素。。11/25/202218機(jī)車車輛輛研究所所（三）隧隧道凈空空斷面面面積的影影響壓力波動(dòng)動(dòng)與隧道道阻塞比比之間有有下列關(guān)關(guān)系：。第二節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的瞬變變壓力單一列車車在隧道道中運(yùn)行行時(shí)，N=1.30.25?？紤]列車車交會(huì)時(shí)時(shí)，N=2.160.06。11/25/202219機(jī)車車輛輛研究所所第二節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的瞬變變壓力（四）豎豎井的影影響豎井（斜斜井、橫橫洞）的的存在會(huì)會(huì)緩解壓壓力波動(dòng)動(dòng)的程度度。豎井井位置對(duì)對(duì)減壓效效果的影影響很大大，并不不是處于于任何位位置的豎豎井都能能有較好好的效果果。豎井井?dāng)嗝娣e積５～１１０m2即可，加加大豎井井的橫斷斷面積，，并不能能收到好好的效果果。根據(jù)Mach波疊加情情況可以以理論地地得到豎豎井的最最佳位置置：11/25/202220機(jī)車車輛研究究所第二節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的瞬變變壓力（五）列車交交會(huì)的影響雙線隧道列車車在隧道中交交會(huì)引起壓力力波動(dòng)的疊加加，情況十分分復(fù)雜。ORE研究報(bào)告說(shuō)，，列車交會(huì)時(shí)時(shí)，壓力波動(dòng)動(dòng)最大值是單單一列車運(yùn)行行情況的2.8倍。實(shí)際上，列車車交會(huì)時(shí)所產(chǎn)產(chǎn)生的壓力波波動(dòng)同列車長(zhǎng)長(zhǎng)度、隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度、會(huì)車位位置、車速等等多種因素有有關(guān)。11/25/202221機(jī)車車輛研究究所第二節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的瞬變變壓力（六）列車密密封條件對(duì)車車內(nèi)壓力波動(dòng)動(dòng)的影響在車輛密封的的情況下，假假定車外壓力力為常數(shù)，車車內(nèi)壓力隨時(shí)時(shí)間的變化可可以表為：式中稱稱為““密封指數(shù)””用于衡量車車輛的密封程程度。11/25/202222機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力（六）列車車密封條件件對(duì)車內(nèi)壓壓力波動(dòng)的的影響11/25/202223機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力（六）列車車密封條件件對(duì)車內(nèi)壓壓力波動(dòng)的的影響計(jì)算結(jié)果表表明，車輛輛的密封對(duì)對(duì)車內(nèi)壓力力波動(dòng)的影影響可以歸歸結(jié)為“緩緩解”和““滯后”兩兩種效應(yīng)。。值得指出的的是，在考考慮到列車車交會(huì)的情情況下，就就車外壓力力而言，洞洞口會(huì)車有有時(shí)會(huì)成為為最不利情情況，然而而在列車密密封的條件件下，洞口口會(huì)車并非非為最不利利情況。由由于“滯后后”效應(yīng)，，車內(nèi)壓力力來(lái)不及““響應(yīng)”列列車就出洞洞了。11/25/202224機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力（七）壓力力波動(dòng)程度度閾值的確確定高速鐵路隧隧道設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)通過(guò)正確確地選擇隧隧道設(shè)計(jì)參參數(shù)，將壓壓力波動(dòng)控控制到“允允許”范圍圍內(nèi)。評(píng)定壓力波波動(dòng)程度一一般采用的的參數(shù)有：：①“峰對(duì)峰”最最大值。即即最大壓力力變化的絕絕對(duì)值；②壓力變化率率的最大值值。11/25/202225機(jī)車車輛研研究所第二節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的瞬變壓壓力（七）壓力力波動(dòng)程度度閾值的確確定將這兩種指指標(biāo)單獨(dú)使使用均不能能合理地同同人的生理理反應(yīng)和乘乘員的舒適適度相聯(lián)系系。例如，，對(duì)于變化化緩慢的壓壓力過(guò)程，，即使變化化幅度較大大，但由于于來(lái)得及對(duì)對(duì)耳腔壓力力進(jìn)行主動(dòng)動(dòng)（如做吞吞咽動(dòng)作））或被動(dòng)（（外界降壓壓時(shí)中耳通通道將自動(dòng)動(dòng)開(kāi)啟）調(diào)調(diào)節(jié)，不會(huì)會(huì)造成很大大不適。當(dāng)當(dāng)然，對(duì)于于變化急劇劇的情況，，盡管變化化率較大，，但只要變變化幅度不不大，也不不會(huì)有多大大問(wèn)題。11/25/202226機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第三三節(jié)節(jié)行車車阻阻力力問(wèn)問(wèn)題題11/25/202227機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第三三節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的行行車車阻阻力力（一一））行行車車阻阻力力的的組組成成11/25/202228機(jī)車車輛輛研究所所第三節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的行車車阻力（一）行行車阻力力的組成成11/25/202229機(jī)車車輛輛研究所所第三節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的行車車阻力（二）隧隧道條件件對(duì)空氣氣阻力的的影響①隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度的的影響響11/25/202230機(jī)車車車輛研研究所所第三節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的行行車阻阻力（二））隧道道條件件對(duì)空空氣阻阻力的的影響響11/25/202231機(jī)車車車輛研研究所所第三節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的行行車阻阻力（二））隧道道條件件對(duì)空空氣阻阻力的的影響響③列車在在隧道道中交交會(huì)的的影響響11/25/202232機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)微壓波問(wèn)題題11/25/202233機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波微壓波是隧隧道出口微微氣壓波的的簡(jiǎn)稱，是是高速鐵路路隧道運(yùn)營(yíng)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)產(chǎn)生的空氣氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)問(wèn)題之一。。微壓波使得得列車高速速進(jìn)入隧道道時(shí)，在另另一側(cè)出口口產(chǎn)生突然然爆炸聲響響，對(duì)隧道道出口附近近的環(huán)境構(gòu)構(gòu)成危害。。11/25/202234機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波11/25/202235機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波研究認(rèn)為，，隧道出口口的爆炸聲聲響是由列列車高速進(jìn)進(jìn)入隧道產(chǎn)產(chǎn)生的壓縮縮波在隧道道內(nèi)傳播到到達(dá)出口時(shí)時(shí)，由出口口向外部放放射脈沖狀狀壓力波而而引起的。。微壓波的大大小與列車車進(jìn)洞速度度、隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度、道床床類型及隧隧道入口形形式等有關(guān)關(guān)。11/25/202236機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波降低隧隧道微微壓波波的工工程措措施有有以下下幾種種：①采用特特殊隧隧道入入口形形式(稱為洞洞口緩緩沖結(jié)結(jié)構(gòu))；②采用道道碴道道床或或具有有相同同效果果的貼貼附有有吸音音材料料的洞壁壁；③連接相相鄰隧隧道并并在連連接部部分適適當(dāng)開(kāi)開(kāi)口，，對(duì)單單一隧隧道可在在埋深深淺的的地方方設(shè)窗窗孔；；④利用斜斜井、、豎井井、平平行導(dǎo)導(dǎo)坑等等輔助助坑道道。11/25/202237機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（一））高速速鐵路路隧道道微壓壓波問(wèn)問(wèn)題的的提出出及實(shí)實(shí)態(tài)1、微壓壓波問(wèn)問(wèn)題的的提出出１９７７３年年，Hammitt通過(guò)對(duì)對(duì)有關(guān)關(guān)列車車隧道道空氣氣動(dòng)力力學(xué)問(wèn)問(wèn)題的的理論論研究究，提提出了了微壓壓波問(wèn)問(wèn)題的的預(yù)見(jiàn)見(jiàn)。1975年，，在在日日本本新新干干線線岡岡山山以以西西段段的的試試運(yùn)運(yùn)營(yíng)營(yíng)過(guò)過(guò)程程中中首首次次觀觀察察到到。。此此后后，，隨隨著著新新干干線線投投入入運(yùn)運(yùn)營(yíng)營(yíng)和和列列車車速速度度的的提提高高，，在在日日本本的的其其它它地地方方也也相相繼繼出出現(xiàn)現(xiàn)了了由由微微壓壓波波產(chǎn)產(chǎn)生生的的洞洞口口氣氣壓壓噪噪聲聲現(xiàn)現(xiàn)象象。。11/25/202238機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（一一））高高速速鐵鐵路路隧隧道道微微壓壓波波問(wèn)問(wèn)題題的的提提出出及及實(shí)實(shí)態(tài)態(tài)2、微微壓壓波波的的實(shí)實(shí)態(tài)態(tài)分分析析①微壓壓波波的的產(chǎn)產(chǎn)生生隧隧道道微微壓壓波波是是列列車車高高速速進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道產(chǎn)產(chǎn)生生的的壓壓縮縮波波在在隧隧道道內(nèi)內(nèi)以以音音速速傳傳播播，，當(dāng)當(dāng)?shù)降竭_(dá)達(dá)隧隧道道的的出出口口時(shí)時(shí)，，向向外外放放射射的的脈脈沖沖狀狀壓壓力力波波。。其其大大小小與與到到達(dá)達(dá)出出口口的的壓壓縮縮波波形形態(tài)態(tài)密密切切相相關(guān)關(guān)，，在在靠靠近近低低頻頻段段與與壓壓縮縮波波波波前前的的壓壓力力梯梯度度成成正正比比。。11/25/202239機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波（一）高速速鐵路隧道道微壓波問(wèn)問(wèn)題的提出出及實(shí)態(tài)2、微壓波的的實(shí)態(tài)分析析②微壓波波形形

典型的的洞口微壓壓波波形見(jiàn)見(jiàn)圖。其中中U為列車的進(jìn)進(jìn)洞速度，，r為測(cè)點(diǎn)到洞洞口中心的的距離。隧隧道短時(shí)，，可能出現(xiàn)現(xiàn)多個(gè)波峰峰，而對(duì)于于長(zhǎng)隧道來(lái)來(lái)說(shuō)，由于于壓縮波的的反射波（（即稀疏波波，亦稱膨膨脹波）波波前較為模模糊，使得得第一個(gè)波波峰最為顯顯著。11/25/202240機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波（一）高速速鐵路隧道道微壓波問(wèn)問(wèn)題的提出出及實(shí)態(tài)2、微壓波的的實(shí)態(tài)分析②微壓波波形形11/25/202241機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波（一）高高速鐵路路隧道微微壓波問(wèn)問(wèn)題的提提出及實(shí)實(shí)態(tài)2、微壓波波的實(shí)態(tài)態(tài)分析③微壓波的的大小和和道床種種類及列列車進(jìn)洞洞速度的的關(guān)系當(dāng)隧道較較短（如如小于1km）時(shí)，道碴碴道床和和板式道道床幾乎乎沒(méi)什么么差別，，微壓波波的大小小基本上上與U3(列車進(jìn)洞洞速度)成正比，，即Pmax=KU3/r。其中，K為隧道出出口地形形影響系系數(shù)。對(duì)對(duì)于長(zhǎng)隧隧道來(lái)說(shuō)說(shuō)，道碴碴道床隧隧道的微微壓波較較短隧道道要小，，基本上上也符合合U3關(guān)系。11/25/202242機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波11/25/202243機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波（一）高高速鐵路路隧道微微壓波問(wèn)問(wèn)題的提提出及實(shí)實(shí)態(tài)2、微壓波波的實(shí)態(tài)態(tài)分析④微壓波和和隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度的關(guān)關(guān)系比比較較短的隧隧道（小小于1km）微壓波的的大小不不受隧道道長(zhǎng)度的的影響。。較長(zhǎng)的的道碴道道床隧道道的微壓壓波最大大值隨隧隧道長(zhǎng)度度的增加加減少；；相反，，板式道道床隧道道的微壓壓波最大大值隨隧隧道長(zhǎng)度度的增加加而增加加，到某某一隧道道長(zhǎng)度時(shí)時(shí)達(dá)最大大值，其其后隨隧隧道長(zhǎng)度度的增加加而減小小。11/25/202244機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波11/25/202245機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（一）高速鐵鐵路隧道微壓壓波問(wèn)題的提提出及實(shí)態(tài)2、微壓波的實(shí)實(shí)態(tài)分析⑤微壓波最大值值的距離衰減減根根據(jù)日本南鄉(xiāng)鄉(xiāng)山隧道東口口的測(cè)量結(jié)果果。微壓波最最大值大體上上與到隧道出出口中心的距距離r成反比。11/25/202246機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波11/25/202247機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（一）高速鐵鐵路隧道微壓壓波問(wèn)題的提提出及實(shí)態(tài)2、微壓波的實(shí)實(shí)態(tài)分析⑥微壓波頻譜分分析日日本對(duì)米神神、大倉(cāng)山、、南鄉(xiāng)山、加加登、尾道、、備后、新關(guān)關(guān)門等隧道進(jìn)進(jìn)行了實(shí)際量量測(cè)分析。分分析認(rèn)為，微微壓波的幅值值隨頻率值的的增加而下降降，下降梯度度大體上與列列車速度U成正比。11/25/202248機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波（一一））高高速速鐵鐵路路隧隧道道微微壓壓波波問(wèn)問(wèn)題題的的提提出出及及實(shí)實(shí)態(tài)態(tài)2、微微壓壓波波的的實(shí)實(shí)態(tài)態(tài)分分析析⑥微壓壓波波頻頻譜譜分分析析對(duì)對(duì)于于短短隧隧道道來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，道道碴碴道道床床和和板板式式道道床床的的差差別別不不大大，，微微壓壓波波的的幅幅值值隨隨頻頻率率的的增增加加而而呈呈線線性性減減小小。。11/25/202249機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（一一））高高速速鐵鐵路路隧隧道道微微壓壓波波問(wèn)問(wèn)題題的的提提出出及及實(shí)實(shí)態(tài)態(tài)2、微微壓壓波波的的實(shí)實(shí)態(tài)態(tài)分分析析⑥微壓壓波波頻頻譜譜分分析析對(duì)于于板板式式道道床床隧隧道道，，U=200km/h時(shí)的的微微壓壓波波幅幅值值在在0～13Hz范圍圍圖圖內(nèi)內(nèi)呈呈線線性性減減小小，，并并在在13Hz處驟驟減減，，且且隧隧道道越越長(zhǎng)長(zhǎng)，，其其減減小小的的梯梯度度越越小小。。這這一一13Hz的頻頻率率與與微微壓壓波波主主脈脈沖沖后后產(chǎn)產(chǎn)生生的的壓壓力力變變動(dòng)動(dòng)頻頻率率是是一一致致的的。。11/25/202250機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波11/25/202251機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波（二）隧隧道洞口口緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的研研究日本的研研究人員員對(duì)微氣氣壓波進(jìn)進(jìn)行了理理論分析析，并結(jié)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)得出了了壓縮波波、微氣氣壓波的的計(jì)算公公式。11/25/202252機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（二））隧道道洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的研研究列列車車進(jìn)洞洞時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的的壓縮縮波波波形列車進(jìn)進(jìn)洞時(shí)時(shí)產(chǎn)生生的壓壓縮波波最大大波前前梯度度11/25/202253機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（二））隧道道洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的研研究出口微微壓波波壓力力與到到達(dá)隧隧道出出口的的壓縮縮波的的關(guān)系系洞外點(diǎn)點(diǎn)微壓壓波壓壓力與與到達(dá)達(dá)隧道道出口口的壓壓縮波波的關(guān)關(guān)系11/25/202254機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（二））隧道道洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的研研究對(duì)于短短隧道道，可可忽視視在隧隧道內(nèi)內(nèi)傳播播的壓壓縮波波的變變形，，并可可忽略略洞口口外微微壓波波的指指向性性。由上式式可知知，微微壓波波最大大值Pmax與到達(dá)達(dá)隧道道出口口的壓壓縮波波壓力力對(duì)時(shí)時(shí)間微微分的的最大大值成成正比比。因此，，通過(guò)過(guò)減小小到達(dá)達(dá)隧道道出口口的壓壓縮波波波前前的壓壓力梯梯度可可以降降低隧隧道出出口微微壓波波大小小。11/25/202255機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（二））隧道道洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的研研究實(shí)際上上，在在長(zhǎng)5～10Km的板式式道床床隧道道中，，列車車以200Km/h速度進(jìn)進(jìn)洞的的情況況下，，其微微壓波波是很很大的的，也也會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生氣氣壓噪噪聲。。但列列車速速度若若降低低到某某一速速度時(shí)時(shí)，其其微壓壓波壓壓力將將變小?。ㄝ^較同速速度下下的短短隧道道微壓壓波略略大）），氣氣壓噪噪聲也也很小小或沒(méi)沒(méi)有。。隧道洞洞口緩緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的的目的的就是是將高高速列列車進(jìn)進(jìn)入隧隧道而而產(chǎn)生生的壓壓縮波波波前前的壓壓力梯梯度在在傳播播的最最初階階段就就降低低下來(lái)來(lái)，以以產(chǎn)生生與降降低列列車進(jìn)進(jìn)洞速速度相相同的的效果果。11/25/202256機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波（三）隧隧道洞口緩緩沖結(jié)構(gòu)的的試驗(yàn)分析析l、無(wú)開(kāi)開(kāi)口口的的全全封封閉閉緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)①微壓壓波波最最大大值值與與緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的關(guān)關(guān)系系僅就就全全封封閉閉緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，若若長(zhǎng)長(zhǎng)度度大大于于隧隧道道水力力直直徑徑，，其其效效果果基基本本上上為為一一定定值值。。11/25/202257機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（三三））隧隧道道洞洞口口緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的試試驗(yàn)驗(yàn)分分析析11/25/202258機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（三）隧道道洞口緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)分分析l、無(wú)開(kāi)口的全封封閉緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)②微壓波最大值值與緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)斷面積的關(guān)關(guān)系緩沖結(jié)構(gòu)的截截面積約為隧隧道的1.55倍時(shí)，便可使使微壓波的第第一波和第二二波均呈較小小值。因此，對(duì)于沒(méi)沒(méi)有開(kāi)口的全全封閉緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)，取其截截面積為隧道道截面積的l.55倍，長(zhǎng)度大于于隧道直徑即即可。11/25/202259機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（三）隧道洞口緩沖沖結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)驗(yàn)分析11/25/202260機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（三））隧隧道洞洞口緩緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的的試驗(yàn)驗(yàn)分析析2、有開(kāi)開(kāi)口的的緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)開(kāi)口部部分設(shè)設(shè)在緩緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的的側(cè)面面，為為長(zhǎng)方方形。。對(duì)于于全長(zhǎng)長(zhǎng)開(kāi)口口，隨隨著開(kāi)開(kāi)口面面積的的增加加，微微壓波波第一一波減減小而而第二二波增增加。。11/25/202261機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（三））隧隧道洞洞口緩緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的的試驗(yàn)驗(yàn)分析析2、有開(kāi)開(kāi)口的的緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)如果對(duì)對(duì)不同同開(kāi)口口長(zhǎng)度度條件件下的的微壓壓波最最大值值進(jìn)行行比較較，則則當(dāng)其其斷面面比=1.62時(shí)，幾幾乎沒(méi)沒(méi)什么么差別別，但但當(dāng)斷斷面比比=1.04時(shí)，1/2長(zhǎng)開(kāi)口口較全全長(zhǎng)開(kāi)開(kāi)口為為小，，顯示示出其其具有有良好好的降降低微微壓波波效果果。在某一一試驗(yàn)驗(yàn)條件件下，，微壓壓波最最大值值比在在緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)開(kāi)口口率為為0時(shí)約為為0.5，而在在開(kāi)口口面積積/隧道斷斷面積積=0.2且1/2長(zhǎng)開(kāi)口口時(shí)為為0.3～0.35左右。。11/25/202262機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（三三））隧隧道道洞洞口口緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的試試驗(yàn)驗(yàn)分分析析11/25/202263機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波（三）隧隧道洞洞口緩沖沖結(jié)構(gòu)的的試驗(yàn)分分析11/25/64機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波（三）隧隧道洞口口緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的試試驗(yàn)分析析3、開(kāi)槽式式緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)開(kāi)槽式緩緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)是指斷斷面與隧隧道斷面面相同而而在其側(cè)側(cè)面沿全全長(zhǎng)設(shè)置置一定寬寬度的開(kāi)開(kāi)口（槽槽）。開(kāi)槽式緩緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的開(kāi)口口率不是是指面積積比，而而是指開(kāi)開(kāi)口弧長(zhǎng)長(zhǎng)和緩沖沖結(jié)構(gòu)周周長(zhǎng)之比比。緩沖沖結(jié)構(gòu)的的長(zhǎng)度一一定時(shí)，，必然存存在著與與之相應(yīng)應(yīng)的最佳佳開(kāi)口率率。11/25/202265機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（三）隧道洞洞口緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的試驗(yàn)分析析11/25/202266機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（三）隧道洞洞口緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的試驗(yàn)分析析11/25/202267機(jī)車車輛研究究所第四節(jié)列列車進(jìn)入隧道道引起的微壓壓波（三）隧道洞口緩沖沖結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)驗(yàn)分析11/25/202268機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（三三））隧隧道道洞洞口口緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的試試驗(yàn)驗(yàn)分分析析4、喇喇叭叭口口型型緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)以上上的的緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)均均是是在在主主體體隧隧道道基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上的的附附加加結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，而而喇喇叭叭口口型型的的緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)則則是是靠靠改改變變主主體體隧隧道道的的入入口口形形式式來(lái)來(lái)直直接接降降低低微微壓壓波波的的大大小小。。直線線型型和和曲曲線線型型多多少少有有些些差差別別，，但但具具有有共共同同的的趨趨勢(shì)勢(shì)。。圓圓形形斷斷面面條條件件下下，，緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)度度/隧道道直直徑徑=3.33、緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)開(kāi)開(kāi)口口直直徑徑/隧道道直直徑徑=2.5時(shí)的的微微壓壓波波最最大大值值為為無(wú)無(wú)緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)時(shí)時(shí)的的0.2～0.3倍。。11/25/202269機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（三三））隧隧道道洞洞口口緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的試試驗(yàn)驗(yàn)分分析析11/25/202270機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（三三））隧隧道道洞洞口口緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的試試驗(yàn)驗(yàn)分分析析11/25/202271機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（三））隧道道洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的試試驗(yàn)分分析11/25/202272機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（三））隧道洞洞口緩緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)的的試驗(yàn)驗(yàn)分析析11/25/202273機(jī)車車車輛研研究所所第四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)入入隧道道引起起的微微壓波波（四））隧道道洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)用山陽(yáng)新新干線線隧道道標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)之一一。整整個(gè)框框架為為鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，，其上上安裝裝蓋板板，斷斷面積積比為為1.55，長(zhǎng)11～l2m，在沿縱縱向中中央部部位的的側(cè)面面設(shè)置置窗口口，在在靠近近進(jìn)洞洞列車車側(cè)窗窗口寬寬×高＝＝4m××1.8m，另一側(cè)側(cè)窗口口寬x高＝4m××2.4m。該洞口口緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)使列列車進(jìn)進(jìn)洞時(shí)時(shí)壓縮縮波波波前的的壓力力梯度度降為為原來(lái)來(lái)的0.5倍左右右，相相當(dāng)于于列車車進(jìn)洞洞速度度降低低為原原速度度0.8（≈0.51/3）倍左左右的的效果果。11/25/202274機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波（四四））隧道道洞洞口口緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的應(yīng)應(yīng)用用11/25/202275機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第四四節(jié)節(jié)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道引引起起的的微微壓壓波波緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)15m，側(cè)面面開(kāi)開(kāi)口口面面積積約約15m2（大部部分分為為左左右右各各7.5m2）。。11/25/202276機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)12m，側(cè)面開(kāi)口口面積約約10m2（大部分為為左右各各5m2）11/25/202277機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波采用與隧隧道同一一斷面的的洞口緩緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（（斷面比比＝1）長(zhǎng)20m，頂部開(kāi)口口，隧道道長(zhǎng)750m，開(kāi)口位置置任選。。微壓波波最大值值比約為為0.45，相當(dāng)于于列車進(jìn)進(jìn)洞速度度降為0.77倍的效（（≈0.451/3）果11/25/202278機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波隧道長(zhǎng)97OOm，緩沖結(jié)構(gòu)構(gòu)與隧道道的斷面面比=1.4，緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)15m，側(cè)面開(kāi)口口面積為為l5m211/25/202279機(jī)車車輛輛研究所所第四節(jié)列列車車進(jìn)入隧隧道引起起的微壓壓波長(zhǎng)17m的標(biāo)準(zhǔn)洞洞口緩沖沖結(jié)構(gòu)，，隧道長(zhǎng)長(zhǎng)775m，斷面比1.4。微壓波最最大值比比約為O.42，相當(dāng)于列列車進(jìn)洞洞速度降降為0.75（≈0.421/3）倍的效效果。11/25/202280機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波韓國(guó)高速鐵鐵路隧道喇喇叭型出入入口，隧道道斷面為107m2。11/25/202281機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波（四）隧道道洞口緩沖沖結(jié)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)用隧道洞口緩緩沖結(jié)構(gòu)并并不能解決決列車在隧隧道內(nèi)高速速行走產(chǎn)生生的壓力變變化給乘員員帶來(lái)的不不適和壓力力過(guò)大而帶帶來(lái)的耳鳴鳴問(wèn)題。但但卻可以通通過(guò)降低列列車進(jìn)洞后后第一階段段壓縮波的的波前梯度度而有效地地降低出口口微壓波的的大小，消消除洞口的的爆炸聲響響，減少微微壓波給洞洞口帶來(lái)的的環(huán)境危害害。11/25/202282機(jī)車車輛研研究所第四節(jié)列列車進(jìn)入入隧道引起起的微壓波波（四）隧道道洞口緩沖沖結(jié)構(gòu)的應(yīng)應(yīng)用緩沖結(jié)構(gòu)的的應(yīng)用應(yīng)將將微壓波的的大小、隧隧道的具體體長(zhǎng)度、斷斷面尺寸、、道床類型型、輔助坑坑道的設(shè)置置、洞口附附近房屋等等建筑物的的性質(zhì)及其其它環(huán)境要要求、地質(zhì)質(zhì)地形地貌貌條件、工工程難易程程度、造價(jià)價(jià)等進(jìn)行綜綜合考慮。。在有條件件的隧道，，還應(yīng)考慮慮利用其它它降低微壓壓波的措施施。如采用用貼有吸音音材料的洞洞壁等措施施。11/25/202283機(jī)車車輛研研究所第五節(jié)隧道斷面尺尺寸11/25/202284機(jī)車車輛研研究所第五節(jié)高高速鐵路隧隧道橫斷面面內(nèi)凈空尺尺寸（一）降低低隧道空氣氣動(dòng)力效應(yīng)應(yīng)的結(jié)構(gòu)工工程措施增大隧道有有效凈空面面積其效果果顯著。但但因增加工工程數(shù)量，，從而提高高了造價(jià)；；在洞口增增設(shè)緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)、將隧隧道出入口口作成喇叭叭型、增設(shè)設(shè)混凝土明明洞或鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的棚洞洞等，并且且在其洞壁壁上開(kāi)設(shè)通通氣孔洞或或窗口，既既可降低洞洞內(nèi)瞬變壓壓力，又可可減弱微壓壓波產(chǎn)生洞洞口附近的的“爆炸””聲。在復(fù)復(fù)線線線線路路上上還還要要確確定定是是修修建建成成單單孔孔雙雙線線隧隧道道，，還還是是修修建建雙雙孔孔單單線線隧隧道道。。下下面面給給出出單單孔孔雙雙線線及及雙雙孔孔單單線線隧隧道道優(yōu)優(yōu)缺缺點(diǎn)點(diǎn)的的比比較較。。11/25/202285機(jī)車車輛研究究所第五節(jié)高速速鐵路隧道橫橫斷面內(nèi)凈空空尺寸（一）降低隧隧道空氣動(dòng)力力效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)工程措施單孔雙線及雙雙孔單線隧道道的比較單孔雙線雙孔單線空氣阻力瞬變壓力較小設(shè)有橫通道可減少列車阻力但效果不如前好，且壓力變化頻繁

壓力波形式兩列車反向交會(huì)

沒(méi)有不同壓力波較大沒(méi)有不同不可能11/25/202286機(jī)車車輛研究究所第五節(jié)高速速鐵路隧道橫橫斷面內(nèi)凈空空尺寸（一）降低隧隧道空氣動(dòng)力力效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)工程措施理論及試驗(yàn)研研究表明，影影響隧道中壓壓力變化的因因素有：列車車的速度、頭頭部及尾部形形式、橫斷面面面積、長(zhǎng)度度；車輛外表表型式及粗糙糙度；隧道的的有效凈空面面積大小及突突變、長(zhǎng)度及及洞壁的粗糙糙度等。而在這些影響響因素中列車車的速度和阻阻塞比二者是是至關(guān)重要的的。11/25/202287機(jī)車車輛研究究所第五節(jié)高速速鐵路隧道橫橫斷面內(nèi)凈空空尺寸（二）隧道橫橫斷面有效凈凈空尺寸的選選擇影響隧道橫斷斷面尺寸的因因素有：建筑限界；電氣化鐵路接接觸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)限界及接觸觸網(wǎng)支承點(diǎn)和和接觸網(wǎng)鏈形形懸掛的安裝裝范圍；線路數(shù)量：是是雙線單洞還還是單線雙洞洞；線間距；線路軌道橫斷斷面；需要保留的空空間如安全空空間，施工作作業(yè)工作空間間等；空氣動(dòng)力學(xué)影影響；與線路設(shè)備的的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)應(yīng)。11/25/202288機(jī)車車輛研究究所第五節(jié)高速速鐵路隧道橫橫斷面內(nèi)凈空空尺寸（三）國(guó)外隧隧道橫斷面尺尺寸德國(guó)隧道有效效凈空斷面根據(jù)德國(guó)有關(guān)關(guān)規(guī)范隧道線線路危險(xiǎn)區(qū)在在列車速度為為300km/h（＞160km/h）時(shí)，距線路中中心線應(yīng)為3m。此時(shí)工作人員員不能在隧道道內(nèi)停留，在在線路危險(xiǎn)區(qū)區(qū)處要設(shè)立安安全空間。多多線隧道安全全空間設(shè)于兩兩側(cè)。安全空空間的尺寸至至少為高2.2m，寬0.8m。這是為了鐵路路員工而設(shè)計(jì)計(jì)的。11/25/202289機(jī)車車輛研研究所第五節(jié)高高速鐵路隧隧道橫斷面面內(nèi)凈空尺尺寸（三）國(guó)外外隧道橫斷斷面尺寸德國(guó)直線段隧道斷面圖11/25/202290機(jī)車車輛研研究所第五節(jié)高高速鐵路隧隧道橫斷面面內(nèi)凈空尺尺寸德國(guó)規(guī)范11/25/202291機(jī)車車輛研研究所第五節(jié)高高速鐵路隧隧道橫斷面面內(nèi)凈空尺尺寸（三）國(guó)外外隧道橫斷斷面尺寸德國(guó)隧道有有效凈空斷斷面安全空間設(shè)設(shè)在隧道側(cè)側(cè)墻一側(cè)，，容許寬度度受以下因因素的影響響：①為保證乘客客及工作人人員安全，，暫時(shí)或長(zhǎng)長(zhǎng)期安裝的的設(shè)施—防護(hù)通道，，把手或防防護(hù)欄桿；；②專業(yè)部門安安裝建筑設(shè)設(shè)施；③無(wú)線電和信信號(hào)系統(tǒng)配配電柜和電電氣開(kāi)關(guān)操操縱機(jī)構(gòu)。。安全空間地地面應(yīng)在軌軌面規(guī)定高高度上，必必需平坦，，只容許有有較小的橫橫向坡度，，安全空間間的地面與與接觸網(wǎng)設(shè)設(shè)備的帶電電部分之間間的距離至至少為3.95m。11/25/202292機(jī)車車輛研研究所第五節(jié)高高速鐵路隧隧道橫斷面面內(nèi)凈空尺尺寸（三）國(guó)外外隧道橫斷斷面尺寸德國(guó)隧道有有效凈空斷斷面在所有隧道道內(nèi)，必須須為每條線線路設(shè)置直直通的救援援道路。它它設(shè)置在在安全空間間一側(cè)，距距線路中中心線至少少2.2m。此空間高度度至少為2.2m，寬度至少為為1.6m，后者可保證證滿足施工工作業(yè)空間間后，還還有1.25m的最小寬度度。根據(jù)據(jù)安全方案案規(guī)定配備備救援列車車時(shí)，救救援道路的的長(zhǎng)度為1000m。而無(wú)救援列列車時(shí)其長(zhǎng)長(zhǎng)度不超過(guò)過(guò)500m。11/25/202293機(jī)車車輛輛研究所所第五節(jié)高高速鐵鐵路隧道道橫斷面面內(nèi)凈空空尺寸（三）國(guó)國(guó)外隧道道橫斷面面尺寸德國(guó)隧道道有效凈凈空斷面面隧道中還還應(yīng)設(shè)一一個(gè)施工工作業(yè)工工作空間間，在暗暗挖雙線線隧道內(nèi)內(nèi)沿隧道道環(huán)形襯襯砌的最最小厚度度為0.30m，此空間應(yīng)應(yīng)符合下下列要求求：①工程輔助助設(shè)施；；②隧道襯砌砌預(yù)留的的補(bǔ)充加加強(qiáng)設(shè)施施；③根據(jù)要求求可轉(zhuǎn)換換為施工工作業(yè)工工作空間間的建筑筑設(shè)施。。11/25/202294機(jī)車車輛輛研究所所第五節(jié)高高速鐵鐵路隧道道橫斷面面內(nèi)凈空空尺寸（三）國(guó)國(guó)外隧道道橫斷面面尺寸德國(guó)隧道道有效凈凈空斷面面具體地說(shuō)說(shuō)施工作作業(yè)工作作空間可可用來(lái)安安裝將來(lái)來(lái)需要的的設(shè)備或或加強(qiáng)襯襯砌以及及安裝降降低噪聲聲的護(hù)墻墻板，也也可用來(lái)來(lái)滿足襯襯砌未預(yù)預(yù)料的少少量的靜靜態(tài)長(zhǎng)期期變形。。但不得得利用施施工作業(yè)業(yè)工作空空間來(lái)滿滿足隧道道建設(shè)的的工程誤誤差。11/25/202295機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京滬高速速隧道11/25/202296機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京京滬滬高速鐵鐵路隧道道（一）隧隧道斷面面單洞雙線線隧道斷斷面有效效面積100m2；單線隧道斷面面有效面積70m2。限速地段當(dāng)檢檢算行車速度度小于等于200km/h時(shí)，單洞雙線線隧道斷面有有效面積不應(yīng)應(yīng)小于80m2，單線隧道斷面面有效面積不不應(yīng)小52m2。不考慮曲線加加寬。11/25/202297機(jī)車車輛研究究所第六節(jié)京京滬高速鐵路路隧道（二）隧道緩緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置基準(zhǔn)：距洞門50m范圍內(nèi)的建筑筑物有環(huán)境要要求時(shí)按要求求設(shè)置，無(wú)要要求時(shí)建筑物物處微壓波應(yīng)應(yīng)小于20Pa；距洞門50m范圍內(nèi)無(wú)建筑筑物時(shí)，推算算距洞口20m處的微壓波應(yīng)應(yīng)小于50Pa；有條件的隧道道應(yīng)預(yù)留緩沖沖結(jié)構(gòu)設(shè)置條條件，設(shè)路基基擋墻的洞口口應(yīng)將擋墻設(shè)設(shè)置在預(yù)留緩緩沖結(jié)構(gòu)位置置之外。11/25/202298機(jī)車車輛研究究所第六節(jié)京京滬高速鐵路路隧道（二）隧道緩緩沖結(jié)構(gòu)緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置置參數(shù)：斷面形式應(yīng)采采用與隧道內(nèi)內(nèi)輪廓形狀相相似的斷面；；斷面有效面積積應(yīng)為隧道斷斷面有效面積積的1.4~1.5倍，在緩沖結(jié)結(jié)構(gòu)縱向中心心附近沿兩側(cè)側(cè)對(duì)稱布置開(kāi)開(kāi)孔，開(kāi)孔面面積應(yīng)為隧道道斷面有效面面積的0.2~0.3倍，開(kāi)口長(zhǎng)寬寬比為2~4；長(zhǎng)度應(yīng)大于等等于隧道水力力直徑而小于于等于50m。11/25/202299機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第六六節(jié)節(jié)京京滬滬高高速速鐵鐵路路隧隧道道（二二））隧隧道道緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)度度估估算算公公式式：：L≈≈d[(U/U*)3-1]L：緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)；；D：隧道道的的換換算算直直徑徑；；(U/U*)3：列車車進(jìn)進(jìn)洞洞時(shí)時(shí)壓壓縮縮波波壓壓力力梯梯度度降降低值值的的倒倒數(shù)數(shù)；；U：列車車實(shí)實(shí)際際進(jìn)進(jìn)洞洞速速度度；；U*：列車車視視在在速速度度。。11/25/2022100機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第六六節(jié)節(jié)京京滬滬高高速速鐵鐵路路隧隧道道３km以下下的的板板式式道道床床隧隧道道洞洞口口外外一一倍倍水水力力直直徑徑處處微微壓壓波波推推算算圖圖，，遠(yuǎn)遠(yuǎn)于于該該點(diǎn)點(diǎn)的的推推算算按按線線性性遞遞減減。。11/25/2022101機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第六六節(jié)節(jié)京京滬滬高高速速鐵鐵路路隧隧道道隧道道緩緩沖沖結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示例例11/25/2022102機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京京滬滬高速鐵鐵路隧道道隧道緩沖沖結(jié)構(gòu)示示例11/25/2022103機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京京滬滬高速鐵鐵路隧道道隧道緩沖沖結(jié)構(gòu)示示例11/25/2022104機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京京滬滬高速鐵鐵路隧道道隧道緩沖沖結(jié)構(gòu)示示例11/25/2022105機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京京滬滬高速鐵鐵路隧道道隧道緩沖沖結(jié)構(gòu)示示例11/25/2022106機(jī)車車輛輛研究所所第六節(jié)京京滬滬高速鐵鐵路隧道道由鍍鋅波波紋鋼板板和H-Beam組成的隧隧道形狀狀結(jié)構(gòu)物物，可以以用于衰衰減高速速鐵路隧隧道末端端爆發(fā)音音11/25/2022107機(jī)車車車輛研研究所所增節(jié)節(jié)新建時(shí)時(shí)速200公里客客貨共共線鐵鐵路隧隧道11/25/2022108機(jī)車車輛研研究所新建時(shí)速200公里客貨共共線鐵路隧隧道隧道斷面內(nèi)內(nèi)輪廓單線隧道內(nèi)內(nèi)軌頂面以以上凈空面面積應(yīng)不小小于50m2；雙線隧道內(nèi)內(nèi)軌頂面以以上凈空面面積應(yīng)不小小于80m2。11/25/2022109機(jī)車車輛研研究所防災(zāi)災(zāi)長(zhǎng)度在500m以上的隧道道應(yīng)設(shè)貫通通整個(gè)隧道道的救援通通道，雙線線隧道在兩兩側(cè)設(shè)置，，單線隧道道在單側(cè)設(shè)設(shè)置；救援援通道寬1.6m，高2.2m，外側(cè)距線路路中線不得得小于2.2m；有條件時(shí)，，應(yīng)在兩單單線隧道間間設(shè)置聯(lián)絡(luò)絡(luò)通道，間間距不宜小小于500m。新建時(shí)速200公里客貨共共線鐵路隧隧道11/25/2022110機(jī)車車輛研研究所緊急呼叫電電話隧道內(nèi)兩側(cè)側(cè)應(yīng)設(shè)緊急急呼叫電話話，單側(cè)兩兩部電話的的距離為500m，隧道兩側(cè)錯(cuò)錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。。電話應(yīng)安安裝在器材材洞內(nèi)，并并設(shè)標(biāo)志牌牌。新建時(shí)速200公里客貨共共線鐵路隧隧道11/25/2022111機(jī)車車輛研研究所輔助洞室隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)設(shè)置存放維維修、防災(zāi)災(zāi)工具及其其它業(yè)務(wù)部部門的專用用洞室－器器材洞。主主要用于長(zhǎng)長(zhǎng)隧道維修修養(yǎng)護(hù)人員員避車、放放置維修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)材料及及設(shè)備、滅滅火設(shè)備等等。洞室間間距一側(cè)為為500m，深5.0m，沿隧道兩側(cè)側(cè)錯(cuò)開(kāi)布置置，其它尺尺寸參照現(xiàn)現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》中大避車洞洞尺寸或按按有關(guān)專業(yè)業(yè)要求設(shè)計(jì)計(jì)。新建時(shí)速200公里客貨共共線鐵路隧隧道新建時(shí)速200公里客貨共共線鐵路隧隧道11/25/2022112機(jī)車車輛研研究所第七節(jié)高速鐵路隧隧道防災(zāi)11/25/2022113機(jī)車車輛研究究所第七節(jié)高高速鐵路隧道道防災(zāi)高速鐵路條件件下的隧道災(zāi)災(zāi)害，主要表現(xiàn)為火災(zāi)、水災(zāi)、、空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、隧道道內(nèi)掉塊、侵侵限和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。11/25/2022114機(jī)車車輛研究究所第七節(jié)高高速鐵路隧道道防災(zāi)隧道內(nèi)掉塊、、侵限和結(jié)構(gòu)構(gòu)失穩(wěn)問(wèn)題是是鐵路隧道的的共有問(wèn)題，，即隧道病害害問(wèn)題，在非非特大災(zāi)害條條件下(如爆炸、地震震、山體滑坡坡等)一般來(lái)說(shuō)發(fā)展展較為緩慢，，有一定的時(shí)時(shí)間發(fā)現(xiàn)和整整治，且可通通過(guò)提高設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工工工程質(zhì)量來(lái)來(lái)相應(yīng)提高其其抗災(zāi)能力，，有關(guān)隧道病病害的監(jiān)測(cè)、、檢測(cè)、狀態(tài)態(tài)評(píng)估和整治治能夠獨(dú)立進(jìn)進(jìn)行操作。11/25/2022115機(jī)車車輛研究究所第七節(jié)高高速鐵路隧道道防災(zāi)空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)問(wèn)題可以通過(guò)過(guò)對(duì)隧道斷面面和隧道洞口口形式等采取取一系列構(gòu)造造技術(shù)措施來(lái)來(lái)解決；水災(zāi)問(wèn)題在水水底隧道中最最為突出，危危害也大；火災(zāi)具有突發(fā)發(fā)性，常常造造成災(zāi)難性后后果。11/25/2022116機(jī)車車輛研究究所第七節(jié)高高速鐵路隧道道防災(zāi)（一）鐵路山山嶺隧道內(nèi)火火災(zāi)的特點(diǎn)1、隧道內(nèi)乘客客避難和救援援困難。2、固定滅火設(shè)設(shè)備和排煙設(shè)設(shè)備綜合配置置難度大。3、火勢(shì)也比非非隧道區(qū)段發(fā)發(fā)展迅猛。4、火災(zāi)后滅火火、恢復(fù)整治治時(shí)間長(zhǎng)，間間接損失大。。5、很難保證固固定的防災(zāi)設(shè)設(shè)施在火災(zāi)發(fā)發(fā)生時(shí)能完好好工作。6、在在隧隧道道短短且且較較分分散散的的情情況況下下，，在在全全線線隧隧道道上上維維持持有有效效的的全全自自動(dòng)動(dòng)化化監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)和和消消防防設(shè)設(shè)施施投投入入大大、、難難度度高高。。7、客客運(yùn)運(yùn)列列車車火火災(zāi)災(zāi)規(guī)規(guī)模模小小于于貨貨運(yùn)運(yùn)列列車車。。8、整整個(gè)個(gè)安安全全系系統(tǒng)統(tǒng)從從發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)、、通通報(bào)報(bào)、、判判斷斷確確認(rèn)認(rèn)、、停停車車到到啟啟動(dòng)動(dòng)消消防防及及救救援援系系統(tǒng)統(tǒng)的的時(shí)時(shí)間間較較長(zhǎng)長(zhǎng)。。11/25/2022117機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第七七節(jié)節(jié)高高速速鐵鐵路路隧隧道道防災(zāi)災(zāi)（一一））鐵鐵路路山山嶺嶺隧隧道道內(nèi)內(nèi)火火災(zāi)災(zāi)的的特特點(diǎn)點(diǎn)根據(jù)據(jù)隧隧道道內(nèi)內(nèi)列列車車火火災(zāi)災(zāi)特特點(diǎn)點(diǎn)，，綜綜合合分分析析國(guó)國(guó)外外高高速速鐵鐵路路隧隧道道列列車車火火災(zāi)災(zāi)發(fā)發(fā)生生條條件件及及防防治治措措施施，，高高速速鐵鐵路路的的隧隧道道安安全全系系統(tǒng)統(tǒng)的的火火災(zāi)災(zāi)防防治治問(wèn)問(wèn)題題應(yīng)應(yīng)與與線線路路、、機(jī)機(jī)車車車車輛輛、、運(yùn)運(yùn)輸輸組組織織、、供供電電及及通通信信信信號(hào)號(hào)、、車車站站安安全全監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)、、列列車車工工作作人人員員素素質(zhì)質(zhì)等等幾幾方方面面共共同同解解決決，，最最大大限限度度地地防防止止列列車車在在隧隧道道內(nèi)內(nèi)發(fā)發(fā)生生火火災(zāi)災(zāi)和和火火災(zāi)災(zāi)列列車車進(jìn)進(jìn)入入隧隧道道，，并并建建立立起起完完善善的的火火災(zāi)災(zāi)防防止止和和火火災(zāi)災(zāi)處處置置程程序序和和行行之之有有效效的的管管理理體體制制。。11/25/2022118機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第七七節(jié)節(jié)高高速速鐵鐵路路隧隧道道防災(zāi)災(zāi)（二二））隧隧道道內(nèi)內(nèi)列列車車消消防防設(shè)設(shè)施施1、輔輔助助洞洞室室避車車洞洞主主要要用用于于長(zhǎng)長(zhǎng)隧隧道道維維修修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)人人員員避避車車，，放放置置維維修修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)材材料料及及設(shè)設(shè)備備，，滅滅火火設(shè)設(shè)備備等等。。不論論高高速速鐵鐵路路采采用用何何種種維維修修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)體體制制，，都都不不能能完完全全避避開(kāi)開(kāi)運(yùn)運(yùn)營(yíng)營(yíng)時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)進(jìn)進(jìn)行行一一些些必必要要的的維維修修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)作作業(yè)業(yè)，，而而避避車車洞洞是是永永久久性性建建筑筑物物，，是是作作業(yè)業(yè)人人員員和和設(shè)設(shè)備備的的安安全全待待避避所所，，可可以以為為作作業(yè)業(yè)人人員員和和行行車車提提供供可可靠靠的的安安全全保保障障。。11/25/2022119機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第七七節(jié)節(jié)高高速速鐵鐵路路隧隧道道防災(zāi)災(zāi)（二二））隧隧道道內(nèi)內(nèi)列列車車消消防防設(shè)設(shè)施施2、給給排排水水設(shè)設(shè)施施給水水主主要要用用于于消消火火栓栓用用水水,可照照有有關(guān)關(guān)消消防防法法設(shè)設(shè)置置,排水水應(yīng)應(yīng)綜綜合合考考慮慮隧隧道道滲滲漏漏排排水水和和消消防防排排水水的的要要求求設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。洞洞口口應(yīng)應(yīng)考考慮慮有有能能滿滿足足消消防防用用水水要要求求的的水水源源或或?qū)Ｓ糜眯钚钏爻鼗蚧蛩?。。并并保保持持有有足足夠夠的的水水量量?！?1/25/2022120機(jī)車車車車輛輛研研究究所所第七七節(jié)節(jié)高高速速鐵鐵路路隧隧道道防災(zāi)災(zāi)（二二））隧隧道道內(nèi)內(nèi)列列車車消消防防設(shè)設(shè)施施3、通通訊訊聯(lián)聯(lián)絡(luò)絡(luò)設(shè)設(shè)備備為保保證證養(yǎng)養(yǎng)護(hù)護(hù)維維修修人人員員的的聯(lián)聯(lián)絡(luò)絡(luò),或與與最最近近車車站站及及控控制制中中心心等等的的聯(lián)聯(lián)絡(luò)絡(luò)應(yīng)應(yīng)沿沿全全線線分分布布設(shè)設(shè)置置,并應(yīng)應(yīng)充充分分利利用用車車載載無(wú)無(wú)線線通通訊訊設(shè)設(shè)備備。。4、照照明明設(shè)設(shè)施施5、滅滅火火設(shè)設(shè)施施6、標(biāo)標(biāo)志志牌牌及及報(bào)報(bào)警警裝裝置置11/25/2022121機(jī)車車車輛研研究所所第七節(jié)節(jié)高高速速鐵路路隧道道防災(zāi)（三））隧道道外消消防設(shè)設(shè)施1、列車車火災(zāi)災(zāi)檢知知設(shè)備備對(duì)于列列車上上的火火災(zāi)檢檢知,可以通通過(guò)列列車工工作人人員及及乘客客發(fā)現(xiàn)現(xiàn)并報(bào)報(bào)告。。但對(duì)對(duì)車廂廂外的的火災(zāi)災(zāi)卻難難以發(fā)發(fā)現(xiàn)。。高速速鐵路路隧道道消防防措施施應(yīng)以以火災(zāi)災(zāi)（包包括隱隱患））列車車不進(jìn)進(jìn)入隧隧道為為首要要目標(biāo)標(biāo)，應(yīng)應(yīng)在隧隧道集集中區(qū)區(qū)段的