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路基工程 Subgrade Engineering
2013年第4期（总第169期）
高速铁路隧道洞口地形对微压波的影响分析
赵文成
（中铁第四勘察设计院城市轨道与地下工程设计研究院，武汉430063）
摘要：高速列车进入隧道后将产生一系列的空气动力学效应，其中隧道出口的微压波效应对
人类环境的危害性较大。影响微压波的因素主要有：列车进入隧道的速度、隧道的阻塞比、隧道长度、隧道内部条件和隧道出口地形等。采用数值模拟方法，深入研究了隧道出口地形对微压波的影响，得到了隧道出口地形对微压波的影响特性。
关键词：高速列车；隧道；空气动力学；微压波；数值模拟
中图分类号：U451*.3
0引言
文献标志码：A
对于时速200km以上的客运专线铁路，高速列车通过隧道时，将在隧道内引起一系列空气动力效应，其中，最主要的是隧道内压力波和隧道出口微压波。前者直接影响列车上人员的舒适和健康，后者影响隧道出口周边的环境(1-4)。
微压波是在列车进人隧道所形成的压缩波在传播过程中，遇到突然扩大的空间，产生了能量散射所形成的一种微气压波，其表现形式为空气振动和噪声。微压波的特性与隧道内产生的压缩波直接相关。当列车进人隧道时，原先占据着空间的空气被排开。空气的粘性以及隧道壁面和列车表面的摩摄阻力作用，使被排开的空气不能像在隧道外那样及时、顺畅地沿列车两侧和上部形成绕流。列车前方的空气受到压缩，列车后方则形成一定的负压，这就产生了一个压力波动过程。这种压力波动又以声速传播至隧道口，形成反射波，波的反射、折射，衍射以及干涉，将产生一系列复杂的空气动力学效应。这种压力波动过程，引起一系列与隧道设计和运营密切相关的空气动力学效应，其中散射出隧道的一部分压缩波使形成微压波。隧道微气压波在随道口产生“”的爆破声，使洞口附近的房屋门窗“咯哒略咯哒”作响，带来环境污染问题。而影响
收璃日期：2013=03-06
基金项目：铁道部料技研究开发计划：高速铁路双线继道级冲结构
深化研究（2010G018-C-2-1)
作者简介：赵文成（1976-），男，潮南邵东人。高级工程师
博士，主要从事高速铁路隧道空气动力学研究。E-mail： wchuhac@126. com。
文章编号：10038825(2013)04008203
微压波的因素主要有：列车进人隧道的速度、隧道的阻塞比（即列车横断面积和隧道横断面积之比）、隧道长度、隧道内部条件（如轨道结构，道床和衬砌表面类型，有无减缓措施等）和隧道出口地形等。同时列车头部形状、长细比对隧道出口微压波也有较明显的影响。
国内针对隧道长度、阻塞比、列车速度等对微压波影响的研究[3]已较为深人，但对于隧道出口地形对微压波影响的研究还很少。为此，本文建立数值模型，进行深入分析，得到了高速铁路隧道出口
地形对微压波的影响特性。 1国内微压波标准
洞口微压波峰值的控制标准参照《新建时速 300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设[2007]47号），如表1。
表1国内微压波控制标准
建筑物与润
建筑物有无特
口距高/m <50 >50
殊环境要求
有无有
2建立数值模型 2.1计算模型
基准点建筑物
距洞口20m处
微气压波峰值标准
按要求 ≤20Pa <50Pa
通过有限体积法求解三维不定常、可压缩的 Navier-Stokes方程来模拟CRH3型列车以350km/h 通过隧道的全过程，其中，瑞流模型采用耦合、隐