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1、,列车高速行驶的空气动力学问题,一、问题的提出,1.1、轨道交通快速发展高铁、客运专线，客运干线，解决城市间的人员输送问题；城市轨道，市内公交体系，满足市区内的人员出行需求；随着城市圈的发展，市域铁路/市域快轨/市郊铁路需求增大，特点：实介车于地铁与高铁之间，1动00k模m/h160km/h，站间距较地铁大，比客专 试小验，地下地上交互敷型设实；验北京、上海、广州、深圳、东莞、浙江、成都、温州、厦门等地，120km/h140km/h的市域铁路纷纷开始建设，乃至通车。,一、问题的提出,1.2、设计标准城市轨道执行地铁设计规范，适用设计时速100km/h，相关车辆、隧道、限界等标准均有规可依；高铁
2、、客运专线执行高速铁路设计规范、客运专线设计暂行规 定、城际铁路设计规范，适用设计时速160km/h；速实度车目标值120km/h1动60模km/h的市域铁路则没有相关技术标 准试，验车辆、隧道、舒适型度实等验相关标准，设计中均无据可依。,一、问题的提出,昆明6号线（100km/h）区间联络通道门脱落事故；广州3号线（100km/h）车内乘客不舒适；深圳11号线（120km/h）车内乘,1.3、引发的事故,实车,动模,客不舒适；,试向蒲验铁路联络通道门脱落型等实。验,二、舒适度标准,技术标准的核心问题是人员舒适度，涉及人体卫生学方面，需采用大量人群试验统计数据得出。地铁设计规范中13.2.7：
3、“当隧道内空气总的压力变化值超过 700Pa时，其压力变化率不得大于415Pa/s。”（参照美国地铁环控设 计手册）,二、舒适度标准,三、影响舒适度的因素,气压波：列车高速行驶对空气压缩、扰动所产生的正负空气压力；与,列车速度基本一致推进，具有短时间惯性。,微压波：列车裹挟的空气瞬间碰撞或瞬间释放所产生的爆破声波，伴,3.1、影响舒适度的直接因素气压波、微压波,随有爆破音，以音速传播。形象比喻：爆竹爆炸，微压波就是爆炸声，气压波就是爆炸的气浪。,气压波主要会对车内人员、站台门造成伤害；,微压波不但会伤害车内人员，损伤站台门，还会伤害到站台人员；,三、影响舒适度因素,行车速度、隧道断面积及其变化
4、、列车车型、编组长度、开门数量/,型式、气密性指标等。,3.2、气压波影响因素,三、影响舒适度因素,列车速度越高气压波越剧烈，呈对数增长；,列车编组长度越长气压波越强、车尾负压波越强，一定长度（80,3.3、变化关系,100m）后峰值趋于稳定；,隧道断面越大气压波越弱，呈对数减缓；,列车密封指数越大车内气压波越弱，呈直线关系；,断面突变越大，微压波越剧烈，呈对数增加；,中间风井有利于气压波泄压，但会产生微压波。,四、设计关注的问题,列车密封指数：常规的地铁列车均为低密封车厢；高铁则为高密封车,厢，可达到15s；市域线列车，也应该考虑密封性问题；,4.1、列车相关问题,列车开门数量、型式：4对、
5、3对、2对，对开塞拉门、单开塞拉门、,滑动门；市域铁路“大站快车”是否有必要开4对门？,车载空调新风口的处理，密封列车应能将新风口密闭；,四、设计关注的问题,断面（满足限界）；,洞口处理：缓冲结构、渐变段；,4.2、隧道相关问题,盾构井处渐变；,中间风井泄压与渐变；,联络通道口；,存车线、车站隧道断面渐变；,两车高速交会时的气动效应剧烈，正压波迭加、负压波迭加，尤其是,在单洞双线隧道内；,四、设计关注的问题,站台门；,人防门；,联络通道门；,4.3、轨旁设施,其他设施：射流风机、消火栓箱、器材箱、空调室外机、配电箱、信,列车高速越站时，气压波对站台的冲击问题等；,号牌/灯、照明灯具等；4.4、
6、对站台影响,五、研究成果-市域铁路隧道净空优化值,单体隧道2km左右，列车进出隧道的气动效应最强烈；列车在隧道内高速（120km/h）运行时，气动效应对断面的需要大于限,界要求；进洞时的气动效应最强烈，车头进洞正压大于出洞车尾负压；,列车编组越多，气动效应越强烈，超过6辆编组后，增幅平缓；列车加速、减速引起的气动效应影响很小，可以忽略；,高速越站时站台处隧道断面突缩带来气压波波动明显；列车高速通过隧道,内人防门时，气压波动、微压波效应均较剧烈；,隧道洞口缓冲装置、喇叭口、斜切洞门、导墙，列车尖形车头，隧道内断,面渐变等，缓解微压波明显，而对气压波影响不大；,缓解气压波需要更长的隧道断面渐变。,五、研究成果-市域铁路隧道净空优化值,举例：按压力变化率410 Pa/s控制，若车头进洞产生1000 Pa正压，120 km/h需要 80m长度的渐变段，160 km/h需要108m长度的渐变段；隧道可以采 用阶梯式变化；,A、B型地铁列车的最优隧道净空断面面积如下：CRH6型车的最优隧道净空断面面积如下：,
