风压变化系数(高速地铁隧道内风压变化研究)

根据国内外相关数据，提出了适合我国高速地铁隧道的压力控制标准。通过数值分析，给出了高速地铁隧道典型位置的压力变化及控制处理方法。关键词：地铁隧道压力变化压力变化率近年来，我国许多大城市都在建设或规划城市快速轨道交通系统(或地铁系统)，其最高时速一般不超过80公里/小时，平均行驶速度为35公里/小时。根据我国已建成的几个城市地铁系统的运行情况，对隧道的压力和压力变化没有不良反应，目前对《地下铁道设计规范》没有明确的限速标准。最近，对一些城市提出了更高的运行速度要求。根据香港和国外的地铁或快速轨道交通，必须控制隧道内的压力和压力变化率。这方面既有成功的例子，也有失败的教训。1压力和压力变化率如果隧道内高速运行的标准列车的压力和压力变化率超过一定限值，会造成乘客耳朵不适，降低乘客舒适度，增加行驶阻力和能耗，甚至造成乘客耳聋，甚至影响车辆行驶安全。因此，运营，已建成并投入运营的高速轨道交通系统对隧道的压力和压力变化率受到一定程度的限制(详见表1)。虽然不同系统的极限值相差很大，但基本上是从两个方面来控制的：(1)“峰到对",”即最大压力变化的绝对对值；(2)压力变化率。在相关研究文献中也指出，上述两种控制指标不能合理反映乘客的生理反应。例如，当对的压力变化极高，但压力变化很长时间，因为人体有时间适应耳膜内外的压力变化，不会有明显的不适。这方面的一个非常典型的例子是飞机在起飞或着陆期间的缓慢减压或增压过程。虽然前后压力变化达到几千帕，但乘客一般没有不良反应。另一方面，如果压力变化率大，但压力变化的绝对对值被控制在一定范围内，乘客一般不会有不舒服的反应。当然，在任何情况下，隧道内的压力变化不得超过10千帕，否则会对对乘客的耳膜造成永久性损伤。尽管对高速隧道的压力变化标准和压力变化率在世界范围内并不完全一致，但美国交通部是这一领域的早期研究单位之一。而《地铁环境设计手册》(地铁环境设计手册)中提出表1中的标准基本上被世界各国所认可，并被许多地铁或快速轨道交通的设计所采用。典型的系统是美国三藩市，的巴特(最高时速80英里，即128公里)和香港新机场快线(最高时速135公里)。因此，在现行规范尚未完善之前，采用经过多次实践检验的美国标准更为合适。表1不同国家的隧道压力控制标准注：PT为压力变化率；p是压力变化的绝对对值；“p”是特定时间内的压力变化。2压力变化的形成及数学描述列车在隧道中运行的现象与活塞运动相似，但有所不同。列车前方的一部分空气被向前推动，另一部分空气沿列车与隧道之间的环形空间形成回流，这主要是由于对的空气粘性以及隧道壁与列车表面之间的摩擦

因此，列车前方的空气被压缩，产生特定的压力变化过程，空气动力效应将随着行驶速度的增加而增强。当然，隧道内的压力变化不仅与运行速度有关，还受列车车辆相关参数(头尾形状系数、列车断面、列车表面阻力系数等)的影响。)、隧道类型(隧道断面面积、隧道和道床的表面阻力系数、所有隧道通风配件的变化等。)和其他条件。列车活塞在隧道内运动引起的气动现象是三维可压缩非定常湍流。然而，由于隧道长度远大于隧道水力半径，且隧道断面平均流速作为隧道通风系统计算中的研究对图像，可用一维非恒定流模型描述。在这方面，美国交通部做了相应的理论分析，并通过大量的试验进行了验证。描述隧道中空气运动的基本方程？4？如下：(1)连续性方程一般来说，隧道内活塞的风速低于0？1 马赫数，因此，列车活塞运动的气流力学现象可以看作是不可压缩流体的气流现象。5？因此，将公式(2)沿流线积分，可以得到如下公式：3压力变化的数值分析目前，美国，交通运输部组织的Ses(地铁环境模拟计算机程序)是地铁隧道常用的通风数值模拟分析软件，该程序是一维模型，不仅可以用于预测运营，地铁运行时隧道内的空气温度和湿度，还可以用于压力分析，并已成功应用于世界上许多地铁的设计中。根据前面的分析，由于地铁隧道的压力变化与很多因素有关，我们根据地铁最常用的相关参数选取了三种最常见的情况进行模拟分析，分析结果如下。长区间隧道对在a 2？5公里长的单孔单线隧道的阻塞率约为0？48、隧道两端为带站台屏蔽门的岛式平台地下车站，隧道两端设有16m2的活塞式空气井。当列车以120公里/小时的速度通过隧道中心区域时，根据ses程序进行的模拟计算表明，在隧道中心区域(如如图1所示)的一个固定点的行驶区间内的压力变化将超过允许标准，最大压力变化率将达到972。另一方面，火车上乘客感受到的压力变化是不同的。图2是SES模拟间隧道， 通过区中部附近的高速列车时，列车头部和尾部在25秒内的压力变化曲线。从图中可以看出，列车前端的压力在通过区之间的中点之前逐渐增大，在列车通过中点之后逐渐减小，这是由于列车前端越来越靠近前方车站的活塞风井。然而，在列车开始制动之前，列车后部的压力总是会下降，这是因为列车后部离后站的活塞空气轴越来越远。从图2中还可以看出，虽然汽车前后的压力变化具有较大的对值(尤其是负压)，但变化过程相当缓慢，最大压力变化率小于50 pa/s，这与标准要求相差甚远。因此，在高速地铁隧道，如果没有隧道突变，乘客不会有任何不舒服的反应。