高速列车空气动力学问题通常情况下可以分为三类:压力波问题、动力问题和噪声问题。
(1)压力波问题主要与压力和压力梯度大小相关,包括乘客和铁路工作人员的安全、压力舒适度问题,列车和隧道局部结构的损伤和隧道出口微压波辐射问题。
(2)动力问题主要指:横风效应,包括横风导致的列车振动、颠覆、行驶阻力增加、列车局部结构荷载增加等;空气阻力效应,导致列车运行所耗能量大大增加;和其他横向作用,使列车左右摆动,影响列车上旅客的舒适性。
(3)噪声问题主要指列车上各部件与气流相互作用而产生的噪声污染。
这三类问题紧密相连,在设计列车和隧道结构时需要同时考虑。而研究隧道压力波是解决其他隧道空气动力学问题的基础和前提,对列车在隧道中运行时空气阻力的合理确定、长大隧道的热环境控制技术以及运营通风的研究都有赖于隧道压力波的研究方法和研究成果。列车驶入隧道时所引起的初始压缩波及其在隧道内的传播规律也是研究隧道出口微气压波现象和减缓微气压波效应的基础。
车站隧道的气动效应问题,其有着本身的特殊性,主要体现在如下几个方面:
(1)车站隧道的活塞风问题。
列车通过车站隧道时,会在列车周围形成风速很高的列车风,对候车人员的安全造成威胁,因此,需要对此进行必要的研究,采取安全措施。(www.xing528.com)
(2)站内压力波动问题。
车站隧道处于相对封闭的候车空间,人员众多,环境复杂,列车在进入隧道时,形成的压缩波引起的站内压力波动与列车车厢内的压力舒适度问题相似。针对车站隧道的压力舒适度问题,国内外还未见系统的研究资料。因此,有必要针对车站隧道内相应的气动压力问题开展调研并进行系统深入的研究。
特别是列车在站内会车,双车对开不仅会使车站内压力升高,恶化站内的候车环境,同时在会车过程中,也会形成很高的压力波动和气流紊乱,给站内的设备和人员造成安全威胁。因此,这也是需要研究的重要内容之一。
(3)站内微压波问题。
微压波是在压缩波遇到突然扩大空间时所形成的能量辐射,而车站隧道相对隧道其余部分是一个扩大的空间,其存在为微压波的产生提供了客观条件。因此,有必要对站内的微压波进行相应的研究。
(4)屏蔽门的压力波动问题。
为了保证站内候车人员的安全,需在站内设置屏蔽门。而列车的运行及站内会车的发生会对屏蔽门产生长期的疲劳压力。因此,有必要对作用在屏蔽门上的压力波动进行测试分析,以便合理选材,保障屏蔽门的安全使用。
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