列车突入缓冲结构隧道时初始压缩波数值模拟

采用三维粘性、可压缩、等熵、非定常流的Navier-Stokes方程,用有限体积法进行区域离散,对高速列车突入断面扩大型缓冲结构的压缩波进行了数值模拟。计算结果表明,缓冲结构能有效降低初始压缩波的压力梯度值,从而降低隧道出口的微压波峰值。     

高速铁道的空气力学现象与环境问题

隧道铁路的高速化，与速度相关的空气力学现象越来越明显，在空气阻力，车辆侧风的空气特性，隧道内瞬变压力，空气动力噪音，隧道微压波，列车通过时的瞬变压力等空气力学现象中，与环境问题有关的现象有空气动力噪音，隧道微压波，列车通过时的瞬变压力。为实现有益于环境的高速铁道，缓和和减弱这些空气力学现象是不可缺少的。     

列车隧道空气动力学研究综述

综述列车通过隧道时的气动效应及其原理,介绍列车过隧道时压力波的形成和变化规律以及研究方法,分析车型、车速、隧道长度以及阻塞比等相关参数对隧道气动效应的影响,并从车体优化和隧道结构优化2个方面分析减小隧道空气动力效应的措施。最后,总结目前在列车隧道影响因素和缓解措施方面的研究成果,并从气动荷载对隧道结构、列车结构以及隧道内附属结构的安全性问题、隧道空气动力学问题和大风环境下的隧道空气动力学问题3个方面进行展望。     

基于气动效应的特长隧道断面优化探讨

铁路隧道净空面积的确定，不仅应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空气动力学效应。基于一维、可压缩、非定常的流动假设，推导得到车内瞬变压力、洞口微气压波和空气阻力计算公式，并结合这3个指标对现有城际铁路、高速铁路隧道设计规范进行论证和优化。结果表明： 针对大于10 km的特长隧道，在一定长度范围内，且在提高列车密封水平、增加洞口微气压波缓冲结构的情况下，可对特长隧道净空断面进行优化。     

双线隧道微气压波的三维数值模拟

针对高速列车进出双线大断面隧道(At=100 m2)时的空气动力学问题,对不同结构形式的隧道出口微气压波进行了三维数值模拟和理论推导。验证计算表明:所采用的双线隧道出口微气压波计算方法是合理可行的,为今后进一步研究高速列车隧道会车压力波和微气压波提供参考。     

台湾高速铁路隧道空气动力效应之量测

为了验证隧道空气动力效应之理论现象,并证实设计阶段之数值模拟成果及风压标准,乃选定台湾高速铁路之2座长隧道,于隧道内布设气压计配合不同的位置、几个特定的列车速度进行实地测试。量测结果显示:高速铁路列车所引致空气动力效应之现象,大体上与先前研究文献及规划时期数值模拟之成果一致,车头进入、出隧道时会引发一个明显升高之压缩波,列车通过后(车尾进出洞口时)由于空气动力拖曳气流而压力骤降至形成张力波。不论正压或负压峰值,在车速达到220～230 km/h时,便可达1.0 kPa;当车速接近300 km/h时,实测得之最大压力值约1.35 kPa;所有现地实测之压力峰值尚低于设计规范之标准值。     

列车振动荷载作用下交叠隧道衬砌结构响应特性分析

以某交叠隧道为背景,通过有限元分析理论与数值计算方法建立三维模型,研究了双向列车通过时其振动对隧道结构的影响。分析表明：拱底中央受列车振动荷载影响最大,结构满足安全性要求;土压静载仍为结构设计的控制因素。     

忻阜高速公路凤凰岭隧道进洞方法设计优化及施工

隧道进洞方法从刚开始的大开挖到如今的零开挖,在理念不断创新的同时施工技术也在不断进步。各种工法与辅助施工手段进行不同组合,就能适应不同的地质地形,实现快速、安全进洞。文章在总结不同隧道进洞方法的基础上,结合忻阜高速公路凤凰岭隧道进出口的地形地质情况,提出了凤凰岭隧道进口反压挡墙斜交直接进洞方案和出口双层小导管直接进洞方案,取得了很好的工程效果。     

京沪高铁隧道洞门气动特性分析

在高速铁路建设中,隧道出口微压波控制是要考虑的重要课题之一。结合京沪高铁的西渴马二号隧道,对隧道洞口缓冲结构的设置参数进行了数值分析,评价了削竹结构和顶部开口结构在单一设置和组合设置情况下,对缓解微压波的效果。分析结果表明:开口式缓冲结构效果更好;组合缓冲结构的优化参数不可照搬单一设置时的优化参数。同时,通过分析,也证明了计算工况所采用的缓冲结构参数是科学合理的。     

快速运营对地铁隧道温度的影响

当地铁隧道中列车以140km／h速度快速运行时，会在隧道中产生空气动力学效应和温度效应。文中分析地铁列车在快速运营条件下会向隧道中散发更多热量，并对与隧道温度变化的有关隧道设计参数方面的问题进行讨论。     

山区隧道口附近枢纽立交方案设计

公路路线设计规范要求在当条件受限时,隧道出口至前方互通式立体交叉减速车道渐变段起点的距离不应小于1000m。在山区高速公路的立交设计中可能会难以满足要求,此时如何进行立交设计,规范无具体说明。介绍了一座在隧道出口附近的枢纽立交设计思路,供类似工程参考。     

高海拔特长隧道低温大风环境及对围岩-结构温度场的影响

为探明高海拔特长隧道洞外低温大风的成因、特征及对洞内风场、围岩-结构温度温度场的影响，以国道317线雀儿山隧道为工程依托，采用气象站、手持风速仪、红外测温仪、埋入式多点铂电阻温度传感器等，对冬季隧道贯通前后进出口两端隧址区、洞内净空风速、风向、温度以及隧道轴向、径向的围岩-结构温度场进行现场实测，分析低温大风成因和特征、隧道贯通前后负温区范围、风速风向变化规律以及对洞口段和洞深部围岩-结构温度场的影响。研究结果表明：受高原大尺度大气环流产生的高原季风以及雀儿山两侧日照时间、地形引起的小尺度范围内自由大气热力差影响，隧址区冬季风速高、温度低；大风时段主要集中在14：00~21：00，平均风速达10 m·s^-1，负温时段主要在19：00~8：30，隧道进、出口日最大气温差分别为23.5℃和28℃；隧道贯通前，进出口两端负温区段在860 m以内；贯通后，出口端主洞和平导负温区段为1 200，1 280 m，分别比进口端长了340，420 m；贯通前后，隧道深部最低风速分别为1.1，2.2 m·s^-1，洞内风向由两端向洞内方向转化为主要由出口向进口方向；隧道洞口浅埋段围岩和衬砌结构径向负温范围在贯通前为1.20 m，贯通后为0.80 m，且在上述范围内温度变幅较大；低温大风对隧道深部的围岩温度影响不大，但对结构表面温度影响明显，由于变温区主要集中在二衬混凝土结构内部，因此要重视结构内部产生的冻胀作用。     

高速公路隧道出口至互通立交最短距离的探讨

针对连续长下坡隧道出口与互通段的交通安全问题,从驾驶员的视认特性的角度出发,通过分析驾驶员在隧道出口与互通段获取标志信息并实施操作的过程,明确了交通标志在隧道内外时出口与互通的最小间距设置参数和计算方法；通过现场试验,研究出特长隧道出口处驾驶员瞳孔直径变化规律以及瞳孔直径变化比率波动幅度,计算出驾驶员在隧道出口的明适应时间均值为1.782s,建议交通标志位于隧道内外时隧道出口与互通段的最小间距分别为400m和500m。     

高寒高海拔隧道进出口海拔差下列车内外压力计算方法及应用

为研究西部艰险山区长大隧道进出口存在较大海拔差下的车内外压力计算方法，采用理论分析方法对现有平原地区车内外压力单维计算模型进行修正，使之适用于进出口存在海拔差的隧道。通过青藏铁路列车内压力实测数据的对比，验证计算方法的正确性，并在实际设计中进行应用。主要结论如下： 1）根据大气压力随海拔变化的规律，通过调整原有计算模型中每一时刻对应的基准压力、温度、密度和声速，可实现进出口存在海拔差隧道内列车内外压力的计算； 2）通过此计算方法，确定了某高海拔山岭轨道交通单线隧道断面净空面积为19.5 m2，双线隧道断面净空面积为41.5 m2，列车动态密封指数最低要求为2.5 s。     

Measurements of car-body lateral vibration induced by high-speed trains negotiating complex terrain sections under strong wind conditions

Assessment of the vibration of high-speed trains negotiating complex sections of terrain under strong wind conditions is very important for research into the operation safety and comfort of passengers on high-speed trains. To assess the vibration of high-speed trains negotiating complex sections of terrain under strong wind conditions, we performed a field measurement when the train passes through typical sections of complex terrain along the Lanzhou–Xinjiang high-speed railway in China. We selected the lateral vibration conditions, including the roll angle and lateral displacement of car-body gravity centre through two typical representative sections (embankment–tunnel–embankment and embankment–rectangular transition–cutting) for analysis. The results show that the severe car-swaying phenomenon occurs when the high-speed train moves through the test section, and the car-body lateral vibration characteristic is related significantly to the state of the terrain and topography along the railway. The main causes for this car-swaying phenomenon may be the transitions between different windproof structures, and the greater the scale of the transition region between different windproof structures or landform changes, the more obvious the car-swaying phenomenon becomes. The lateral vibration of the car-body is relatively steady when the train is running through terrain with minor changes in topography, such as the windbreak installed on the bridge and embankment, but the tail car sways more violently than the head car. When the vehicle runs from the windbreak installed on the embankment into the tunnel (or in the opposite direction), the tail car sways more intensely than the head car, and the head car runs relatively stable in the tunnel.     

狮子洋隧道洞口列车振动流固耦合分析

根据车辆-轨道耦合模型，采用弹性地基梁板模型，得到列车轨下激振力。按广深港高速铁路狮子洋盾构隧道洞口资料，建立精细的三维数值模型，通过FLAC3D软件对列车荷载引发的隧道动力响应进行了数值模拟，分析了列车振动作用下狮子洋隧道洞口水-土耦合规律。结果表明:在列车振动荷载作用下，孔隙水压力增长区域位于隧道周边的一定范围，主要分布在隧道底部地层, 在左右两隧道之间的隧道下方地层，超孔隙水压力值最大；地层受振位移响应等值线呈倒钟状分布，隧道上方影响范围大，且衰减缓慢，隧道下方影响范围小，且衰减迅速；管片左侧近域地层位移响应最大，列车振动对相邻隧道附近地层的影响不明显，其位移值远远小于左侧的地层位移。     

关于广州地铁隧道空气动力学效应缓解措施的研究

地铁列车高速通过中间风井以及多次在地下线路与高架线路间转换,引起车厢内压力波动,降低了乘车的舒适性。文章总结了其他国家制定的地铁或高速铁路不同的人体舒适度压力控制标准和国内的地铁压力舒适度的相关研究,采用地铁环境模拟计算软件SES 41,对广州地铁14号线列车线路在隧道运行时不同列车时速、不同的隧道断面、不同渐扩段长度等情况下通过隧道洞口及中间风井时车头的压力波动及压力舒适度进行计算分析,提出对于高速地铁可在常规盾构隧道断面入洞口处和中间风井处设置一定长度及规模的渐扩段,同时结合行车组织的压力缓解措施的设计建议,这些措施在广州地铁14号线、21号线、南京机场线等工程设计中已进行应用,具体效果有待线路开通后进行实测验证。     

渤海海峡跨海通道地形三维可视化建模技术与实现

为给渤海海峡跨海通道规划与建设提供可视化的三维地形模型,分析渤海海峡跨海通道的线位规划,确定跨海通道沿线地形建模范围。采用ASTER GDEM数据作为渤海海峡地形数据源,并将其转换成DED格式的数据,以适合MultiGen Creator建模;随后分析Creator中OpenFlight数据结构、LOD技术和Delaunay三角形面构建方法等关键技术;最后,对渤海海峡跨海通道三维地形模型系统进行总体结构设计及建模流程设计,成功构建了视觉效果较好的三维地形,给出了沿线部分地形的可视化模型,为渤海海峡跨海通道规划奠定了良好的基础。