一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法技术

本发明专利技术提供了一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法，通过进入隧道前减速、隧道内加速的速度调节方式通过隧道，保持高速列车隧道通行效率的同时降低压力波的影响。其中降低压力波的影响包括改善高速列车头车的压力特性，改善每节车厢的压力特性，改善隧道壁的压力特性。采用本发明专利技术提供的方法，能够在不需要工程改造和高速列车外形优化的前提下，同时尽可能保证高速列车隧道通行效率的基础上，降低压力波对乘客、车体及隧道的影响，实施受限更少，运营成本更低，产生可靠的压力波缓解效果。解效果。解效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法


[0001]本专利技术涉及隧道压力波缓解
，特别涉及一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法。

技术介绍

[0002]建设更高等级的高速铁路，提高既有线路的运行速度，是世界铁路发展的主流趋势。随着高速列车速度的不断提高，高速列车运行带来的空气动力学问题日益突出，尤其是高速列车通过隧道时，会对周围空气产生强烈扰动，形成瞬态压力波。作用于车体表面的瞬态压力会影响车体结构的安全性和运行的平稳性。同时，空气动力效应也会导致乘客耳朵不适，隧道外音爆噪声增大，严重影响乘客舒适度。
[0003]根据以往的研究，降低高速列车通过隧道产生的压力波主要有两种途径：一是改造现有隧道，二是优化高速列车的气动外形。但是，出于工程实践的考虑，如今的高铁线路隧道较多，隧道的改造会带来较大的工程改造和较大的资源浪费。同时，高速列车的气动外形优化也已经到了瓶颈阶段，难以取得大的突破。放眼其他国家，由于日本现有高速铁路线路上的隧道截面较小，很难承受更高速度带来的压力波的影响，所以更高速列车往往需要降速后通行。但另一方面，降低速度会对通行效率产生不利影响，因此需要更加谨慎地设计列车隧道通行速度，这也为本专利的产生提供了重要前提和设计思路。总之，随着我国高速列车速度进一步提升，探寻一种适合既有线路且能更有效缓解高速列车通过隧道诱导压力波的新方法，十分必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：针对上述
技术介绍
中存在的不足，提供一种高速列车通过隧道过程压力波缓解方法，在不需要工程改造和高速列车外形优化的前提下，同时尽可能保证高速列车隧道通行效率的基础上，通过针对性调节高速列车通行速度来降低压力波对乘客、车体及隧道的影响。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法，通过进入隧道前减速、隧道内加速的速度调节方式通过隧道，保持高速列车隧道通行效率的同时降低压力波的影响。
[0006]进一步地，降低压力波的影响包括改善高速列车头车的压力特性，改善每节车厢的压力特性，改善隧道壁的压力特性。
[0007]进一步地，时速400km/h高速列车在隧道前减速至300～325km/h，在隧道内以0.5～1m/s2的加速度加速通过。
[0008]进一步地，时速400km/h高速列车在隧道前减速至300km/h，在隧道内以1m/s2的加速度加速通过，加速至400km/h。
[0009]进一步地，时速400km/h高速列车在隧道前减速至325km/h，在隧道内以0.5m/s2的加速度加速通过，加速至375km/h。
[0010]进一步地，对于过隧道入口距离L≤2250m时，高速列车加速通过隧道能够改善在该段隧道壁的压力特性。
[0011]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0012]由于隧道洞口的优化主要是扩大隧道横截面积、改变入口形式、增设缓冲结构、横通道和竖井等方式，这些优化措施都涉及对于隧道的结构改造，然而目前既有线路改造中，多数铁路线地处山区，受地形限制较大，实现起来工程难度很大，同时，对于增设缓冲结构和改变入口形式，当隧道处在地形陡峭或隧道入口直接与桥梁相连时，很难在隧道入口处设置缓冲结构，此外，改造隧道就意味着带来较大的工程花费，提高铁路运营的成本，而采用本方法无需进行隧道工程改造，因此能够更顺利地实施，且降低成本；
[0013]优化列车设计一般是对列车密闭性和车头的流线型进行调整，而高速列车的气动外形优化也已经到了瓶颈阶段，传统的优化设计很难取得明显的突破，而新的优化技术目前在高速列车上实现起来很难，所以高速列车优化设计也很难再取得较大的优化效果，采用本方法无需对高速列车进行气动外形优化，能够有效降低压力波，缓解高速列车通过隧道的压力波影响；
[0014]本专利技术通过数值仿真，验证了时速400km/h的高速列车在隧道前减速至325km/h，在隧道内以0.5m/s2的加速度加速至375km/h通过的方案能够更好地降低压力波，是缓解高速列车通过隧道的压力波影响的有效手段；
[0015]本专利技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例中数值仿真模型；
[0017]图2为本专利技术实施例中数值仿真边界条件；
[0018]图3为本专利技术实施例中三种不同速度模式下列车速度和行驶距离差的时程曲线；
[0019]图4为本专利技术实施例中头车鼻尖点压力时程曲线；
[0020]图5为本专利技术实施例中头车四个测点最大压力值分布图；
[0021]图6为本专利技术实施例中各节车厢中部压力的分布曲线(a为最大压力值，b为最小压力值，c为峰峰压力值)；
[0022]图7为本专利技术实施例中隧道壁面沿线压力的分布曲线(a为最大压力值，b为最小压力值，c为峰峰压力值)。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0024]在本专利技术的描述中，为了简单说明，该方法或规则作为一系列操作来描绘或描述，其目的既不是对实验操作进行穷举，也不是对实验操作的次序加以限制。例如，实验操作可以各种次序进行和/或同时进行，并包括其他再次没有描述的实验操作。此外，所述的步骤
不都是在此描述的方法和算法所必备的。本领域技术人员可以认识和理解，这些方法和算法可通过状态图或项目表示为一系列不相关的状态。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]本专利技术针对
技术介绍
中的问题，提供了一种新的隧道压力波缓解方法，该方法在保证高速列车通过隧道时间相同的情况下，通过改变高速列车通过隧道的速度，探索了一种新的高速列车穿越长隧道速度策略，也提供了一种新的措施来减轻高速列车进入隧道引起的瞬态压力。
[0027]本方法中，以时速400km/h高速列车过隧道为例，列车采用隧道前减速、隧道内加速的速度调节方式通过隧道可以显著降低高速列车头车的峰间压力。其中，较大加速工况(V
300
‑
400
)的压力峰峰值比匀速工况(V
350
)下可降低5.63％。而较小加速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法，其特征在于，通过进入隧道前减速、隧道内加速的速度调节方式通过隧道，保持高速列车隧道通行效率的同时降低压力波的影响。2.根据权利要求1所述的一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法，其特征在于，降低压力波的影响包括改善高速列车头车的压力特性，改善每节车厢的压力特性，改善隧道壁的压力特性。3.根据权利要求1所述的一种基于高速列车加速通过隧道的压力波缓解方法，其特征在于，时速400km/h高速列车在隧道前减速至300～325km/h，在隧道内以0.5～1m/s2的加速度加速通过。4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏康，李卓伦，赵雅甜，刘堂红，王田天，张师尚，周斯琪，陈蓉蓉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：