專利名稱：高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路隧道，特別涉及一種高速鐵路設置在隧道洞身的微壓波緩沖構造。
背景技術：
隨著京津城際快線、鄭西、武廣時速350km/h客運專線的開通，標志著我國高速列 車技術的日臻完善，使國人可以期盼在不久的未來困擾十三億人民的出行問題可以徹底解 決。當然伴隨著高速鐵路速度的提高，同時也會造成很多新的問題。當列車以高速進入鐵 路隧道時，列車前面將會產生初始壓縮波，此波沿隧道向前傳播。當壓縮波到達隧道出口處 時，即向進口反射成膨脹波，與此同時，產生一個脈沖波自隧道出口向周圍地區輻射，并發 出爆炸聲，并使附近房屋的窗框、百葉窗等急劇振動，發出“咯啦”的響聲，此脈沖波即微壓 波。列車進入隧道所產生的壓縮波，影響了旅客的乘車舒適性；隧道出口微壓波的存在，對 周圍環境也造成了較嚴重的危害。微壓波的大小和壓縮波到達隧道出口時的壓力梯度值(單位時間內的壓力差)成 正比。目前，高速鐵路隧道微壓波減緩的常用技術措施如下幾種一、在隧道的上方開設豎 井，通過豎井泄壓來減小壓縮波的壓力梯度峰值，但對于特長的隧道，往往因埋深很大，豎 井施工難度大、成本高，這種減壓方法難于推廣使用；二、擴大隧道斷面積，通過減低阻塞比 (列車斷面積與隧道斷面積的比值)來減壓，由于采用這種方法，隧道建造工程量增加很 大，其建造成本高，因而使用也受到限制；三、提高機車車輛的氣密性，此法只能改善車廂內 的乘車環境，提高旅客的乘車舒適性，但在機車的氣密性達到一定程度時，要想再提高氣密 性，技術難度大，維護費用高，經濟性差，不能得到很好的推廣使用；四、將隧道出入口修造 洞口緩沖結構，由于地形條件的限制，此種方法經常不能實行。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高速鐵路隧道洞身減緩微壓波構造，能有 效地降低高速列車進入隧道所產生的微壓波。本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下本發明的高速鐵路隧道微壓波減緩構造，包括隧道，其特征是所述隧道的橫向兩 側分別設置有與隧道平行的左側導洞、右側導洞；左側導洞、右側導洞的縱向兩端分別通過 第一橫向通道、第二橫向通道與隧道貫通，其中部則通過中間橫向通道與隧道貫通。在上述技術方案中，所述左側導洞、右側導洞的長度為1 2倍列車長度，與隧道 的橫向距離為2 2. 5倍隧道水力直徑。本發明的有益效果是，明顯降低了壓縮波的壓力峰值及壓力梯度，大大削減了高 速列車進出隧道所產生的空氣動力學效應，使壓縮波到達隧道出口處時產生的微壓波大大 減小；增加了旅客的乘車舒適性，減小了高速列車運行時對隧道周圍環境的影響；施工容 易，設置不受隧道周圍地形影響，建造成本低。
本說明書包括如下三幅附圖圖1是本發明高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造的結構示意圖；圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖；圖3是本發明高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造前、后測點的壓力梯度值與時間 的關系曲線圖。圖中示出零部件、部位名稱及所對應的標記隧道10、左側導洞11、右側導洞12、 第一橫向通道21、第二橫向通道22、中間橫向通道23。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。參照圖1和圖2，本發明的高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造，包括隧道10，所述 隧道10的橫向兩側分別設置有與隧道10平行的左側導洞11、右側導洞12。左側導洞11、 右側導洞12的縱向兩端分別通過第一橫向通道21、第二橫向通道22與隧道10貫通，其中 部則通過中間橫向通道23與隧道10貫通。參照圖1，左側導洞11、右側導洞12通過第一橫向通道21、第二橫向通道22、中間 橫向通道23與隧道10形成壓縮波傳播回路。高速列車駛入隧道10時所產生的壓縮波，當 遇到第一橫向通道21、第二橫向通道22、中間橫向通道23時會反射一個向隧道10入口端 傳播的膨脹波以及兩部分壓縮波。一部分壓縮波繼續沿隧道10向前傳播，另一部分沿第一 橫向通道21、第二橫向通道22、中間橫向通道23向前左側導洞11、右側導洞12傳播。第一 橫向通道21、第二橫向通道22、中間橫向通道23的設置，改變了壓縮波的傳播方向，從而削 減了在隧道10內向前傳播的空氣壓力，明顯降低了壓縮波的壓力峰值及壓力梯度，大大削 減了高速列車進出隧道所產生的空氣動力學效應，使壓縮波到達隧道出口處時產生的微壓 波大大減小，增加了旅客的乘車舒適性，減小了高速列車運行時對隧道周圍環境的危害。圖3是本發明高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造前、后測點的壓力梯度值與時間 的關系曲線圖，圖中曲線B為前測點(入傳播回路點)的曲線，曲線B后測點(出傳播回路 點)的曲線。理論計算和模型試驗條件為，列車車速300km/h，隧道面積為100m2，列車面積 為11. 624m2時，隧道模型長度978m。參照圖3，在其它條件均相同的情況下，進入傳播回路 前測點的壓力梯度峰值為5. 9kPa/s,出傳播回路后測點的壓力梯度峰值為4. 22kPa/s，前 測點、后測點的壓力梯度峰值降低率為28. 5%。由于壓力梯度與微壓波峰值成正比，因此隧 道出口微壓波峰值也將降低30%左右，其減壓效果顯著。本發明高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造與現有豎井減壓法相比較，不需垂向開 挖較深的豎井，僅在隧道10的橫向兩側分別設置有與隧道10平行的左側導洞11、右側導 洞12，其施工容易。在相同的減壓效果下，減壓的左側導洞11、右側導洞12的面積，較之直 接加大隧道斷面積以減少阻塞比所增加的隧道面積小得多，其施工成本更低。根據理論計算和模型試驗的結果，可確定本發明的優化參數如下所述左側導洞 11、右側導洞12的長度L1為1 2倍列車長度，與隧道10的橫向距離L2為2 2. 5倍隧 道水力直徑(隧道水力直徑是隧道的斷面積與斷面周長比值的4倍，當隧道為圓形時，即為隧道的直徑)；所述左側導洞11、右側導洞12的斷面積為隧道10斷面積的20% 30%;所 述第一橫向通道21、第二橫向通道22的斷面積為隧道10斷面積的15% 25% ；所述中間 橫向通道23的斷面積為隧道10斷面積的10% 20%。 以上所述只是用圖解說明本發明高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造的一些原理， 并非是要將本發明局限在所示和所述的具體結構和適用范圍內，故凡是所有可能被利用的 相應修改以及等同物，均屬于本發明所申請的專利范圍。
權利要求
高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造，包括隧道(10)，其特征是所述隧道(10)的橫向兩側分別設置有與隧道(10)平行的左側導洞(11)、右側導洞(12)；左側導洞(11)、右側導洞(12)的縱向兩端分別通過第一橫向通道(21)、第二橫向通道(22)與隧道(10)貫通，其中部則通過中間橫向通道(23)與隧道(10)貫通。
2.如權利要求1所述的高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造，其特征是所述左側導洞 (11)、右側導洞(12)的長度Ll為1 2倍列車長度，與隧道(10)的橫向距離L2為2 2. 5倍隧道水力直徑。
3.如權利要求2所述的高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造，其特征是所述左側導洞 (11)、右側導洞(12)的斷面積為隧道(10)斷面積的20% 30%。
4.如權利要求3所述的高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造，其特征是所述第一橫向 通道(21)、第二橫向通道(22)的斷面積為隧道(10)斷面積的15% 25% ；所述中間橫向 通道(23)的斷面積為隧道(10)斷面積的10% 20%。
全文摘要
高速鐵路隧道洞身微壓波減緩構造，旨在有效地降低高速列車進入隧道所產生的微壓波。它包括隧道(10)，所述隧道(10)的橫向兩側分別設置有與隧道(10)平行的左側導洞(11)、右側導洞(12)；左側導洞(11)、右側導洞(12)的縱向兩端分別通過第一橫向通道(21)、第二橫向通道(22)與隧道(10)貫通，其中部則通過中間橫向通道(23)與隧道(10)貫通。本發明的有益效果是，大大削減了高速列車進出隧道所產生的空氣動力學效應，使壓縮波到達隧道出口處時產生的微壓波大大減小；增加了旅客的乘車舒適性，減小了高速列車運行時對隧道周圍環境的影響；施工容易，設置不受隧道周圍地形影響，建造成本低。
文檔編號E21D9/14GK101929339SQ20101020564
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者付業凡, 全曉娟, 劉佩斯, 周佳媚, 孫向東, 張超, 王英學, 申玉生, 賀旭洲, 趙文成, 高波, 高玄濤 申請人:西南交通大學