 我们在乘坐高铁时经常会穿隧道，会让我们感觉一下子进入了黑暗区域，窗外的风景也都没了，甚至当列车速度比较快的时候，耳朵还会不舒服……除了耳朵以外，你知道高速铁路的隧道与我们的普速铁路隧道还有什么区别吗？话不多说，上干货。  高速铁路隧道与普速铁路隧道最大的区别在于：列车高速通过隧道时产生的空气动力学效应，主要体现在对运行、旅客舒适度、车体变形和密封性、洞口环境的影响等方面。同时，高铁相对于普铁来说，在防排水标准、防灾救援和耐久性等方面也有较高的要求。 我们先来普及一下高铁隧道方面的几个小知识。 首先，了解一下高铁隧道的总体技术要求。高速铁路隧道的总体要求是：洞口“早进晚出”且美观，洞内空间满足建筑限界和救援疏散要求，洞内空气动力学效应满足旅舒适度要求，洞口满足环保和防护要求。衬砌结构满足受力和沉降要求，防水符合国家一级防水标准要求，排水满足当地环保要求，便于施工和养护维修。 这里要说明一下，我们隧道设计使用年限的规定为100年。 其次，我们分别来看一下高铁和普铁隧道方面有哪些不同。 1 高铁空气动力学效应更为明显 又上难度了，什么叫空气动力学效应？  所谓空气动力学效应就是根据同一物体两面形状不同，造成两面的压力不同，从而影响这个物体的运动方向，而空气动力学就是利用这点来增加升力或下压力，这个效应就是空气动力学效应。如下图这个赛车的上方气流和下方气流压力不同，可以让赛车高速的时候也可以稳定贴合地面开行。  当高速列车进入隧道时，强烈冲击处于隧道中的静止空气场，空气的黏性以及隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得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。于是列车前方的空气受到压缩，列车后方则形成一定的负压，产生一个压力波动过程。这种压力波动又以声速传播至隧道口形成反射波，回传，叠加，这就产生了一系列复杂的空气动力学效应。  高铁通过隧道时，产生的压缩波实态和大小与许多因素有关。其中主要有：列车速度、列车断面积、列车长度、列车头部形状、隧道断面积、隧道长度、隧道内道床的类型等。因此，在高速铁路设计时，应从车辆及隧道两方面采取措施，以减缓空气动力学效应。  说到这里，大家可以试试列车在高速进隧道时，摸一摸手边的车厢，看看是不是能感觉到明显的鼓动。实际上，高速列车运行引起的问题有： (1)由于瞬变压力造成旅客及乘务人员耳膜不适，舒适度降低。由于车内外压差使车辆产生危害。 (2)高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微气压波，发出轰鸣声，并会对临近建筑物产生危害。如果隧道净空较小，且洞口处没有缓冲结构，则会发生强烈的爆破声，引起扰民问题。 (3)行车阻力增大，使运营能耗增大，并要求机车动力增大。 (4)形成空气动力学噪声(与车速的6～8次方成正比)。 (5)列车风加剧，影响隧道维修养护人员在洞内通车情况下作业。 (6)列车克服阻力所做的功转化为热量，在洞内积聚引起温度升高等。 2 隧道可靠性和结构耐久性要求更高 又来了，什么叫可靠性和结构耐久性？  所谓可靠性，是指结构在规定的时间内，在正常规定的条件下，完成预定功能的能力，包括安全性、适用性和耐久性。当以概率来度量时，成为结构的可靠度。 所谓结构耐久性，是指结构及其部件在可能引起材料性能劣化的各种作用下能够长期维持其应有性能的能力。高速铁路隧道由于其运营速度比较高，对结构和各种运营设施所产生的作用影响也就比较大，对相应工程结构的可靠性和耐久性的要求也就相应提高。  例如，高速铁路隧道对衬砌混凝土的裂缝要求就特别严格，因为高速铁路隧道内空气压力在不断的变化，特别是洞内会车情况下，压力的波动对结构的表层稳定是不利的。欧洲及日本的研究成果表明：同样的一条裂纹，对普速铁路隧道来说在外荷载停止发展后，将不再继续变化，而高速铁路隧道就不同了，即使外荷载停止了发展，但在频繁变化的洞内空气压力波的作用下，裂缝还将继续发展，从而降低隧道衬砌耐久性和使用功能，甚至危及行车安全。因此，在高速铁路隧道设计中，要采取有效措施减少隧道衬砌裂缝。 3 高铁对环境的影响更加明显 环境包括自然环境、生态环境和周边人文环境，高速铁路列车以较高的速度运行，其产生的轮轨噪声、机械噪声、弓网噪声和空气动力学等噪声将比普速列车明显，对环境的影响也比普速列车大。  西成高铁隧道 例如，列车进入隧道后，形成压缩波，当压缩波传到隧道出口突然释放形成微气压波时，会对洞口的环境造成一定的影响，严重时会产生爆破音，影响附近的建筑物和居民的正常生活。 所以，高速铁路隧道的修建就应该更加重视对环境的影响，围绕降低噪声，减少对自然环境、生态环境和周边人文环境的破坏，采取不同于普速铁路隧道的工程措施。 4 相比普铁，高铁防灾救援要求更高 高速铁路隧道中运行的主要是高速度的旅客列车，一旦发生事故和灾害，后果比一般铁路要严重得多。如何避免高速度的旅客列车在隧道内发生事故和灾害，以及旅客列车在隧道内因故停车时，如何快速疏散乘客，发生灾害事故时如何快速救援等，是高速铁路隧道应该重点考虑的问题，相对普速客货共线的铁路隧道来讲，高速铁路隧道对防止发生事故和灾害以及快速救援的要求更高。 具体来看，高铁和普铁的隧道在以下方面有所改变。 (1)改变隧道入口形式 与我国铁路传统的端墙、翼墙挡土式洞门结构相比，高速铁路隧道洞口结构设计，本着简洁大方、美观实用、保护环境的原则，以不刷坡或少刷坡施工的突出山体的切削式洞口为主要建筑形式，大量采用了斜切式和帽檐式新型洞门结构，体现了生态保护理念和自然美。  西成高铁隧道 高速列车通过隧道时，在隧道出口产生微气压波，发出强烈爆破音，产生噪声污染，引起附近房屋门窗的振动，影响洞口环境以及人员身体健康。为减缓高速列车通过隧道产生的空气动力学效应，在洞口设置缓冲结构，并在其顶部或侧面开设通气孔，降低列车进入时产生的空气压力峰值，以缓解隧道出口端的冲击压力波强度。  实拍和谐号动车组驶出隧道 (2)扩大隧道断面面积和减小阻塞比 为减缓高速列车通过隧道时产生的空气动力学效应对旅客舒适度和车厢变形的影响，增大隧道断面积，减小阻塞比是降低瞬变压力的有效途径。350km/h双线隧道和单线隧道有效净空面积分别达到了100m²和70m²，250km/h双线和单线隧道分90m²和58m²。  (3)防、排水 高速铁路提高了隧道防水等级，加强了排水措施，采用耐久性好、可靠性高的防排水材料，提高防排水系统的使用功能。隧道防水等级采用我国现行《地下工程防水技术规范》(GB50108)中规定的一级防水标准，即不允许渗水，结构表面无湿渍。单线隧道隧底布置每侧一沟一槽，双线隧道每侧一沟两槽加中心水沟，衬砌设置纵、环向盲管。  (4)防灾救援疏散 高速铁路隧道内设置救援通道和安全空间。救援通道贯通设置，单线隧道单侧设置，双线隧道双侧设置，尺寸为1.2m×2.2m(宽度×高度)，距线路中线距离不小于2.3m；安全空间设在距线路中线3.0m以外，单线隧道单侧设置，双线隧道双侧设置，尺寸为0.8m×2.2m(宽度×高度)。救援通道和安全空间在宽度上重叠0.5m。 按规定，长度3～20km的隧道，应按相应规定设置紧急出口或避难所；长度超过20km的隧道或隧道群，应设置紧急救援站。隧道内紧急救援站设置防灾通风和消防设施，避难所和有紧急出口的隧道应设置应急通风设施。隧道内紧急救援站、避难所设置应急照明、应急通信、疏散引导标识；救援通道、紧急出口、横通道也设置应急照明和疏散引导标识。 (部分内容来源：中国铁路、高铁隧道施工技术、铁道知识局、运输知识读本) |
技术支持|试题宝|手机版|铁道行业职教培训考试网站平台|铁道职培
( 鲁ICP备18021794号-3|
鲁公网安备37130202372799 )
GMT+8, 2025-5-3 18:01 , Processed in 0.099084 second(s), 32 queries .
Powered by Discuz! X3.5
© 2001-2025 Discuz! Team.
