 乘坐火车时，大家可能都见过铁路隧道口长什么样——洞外很清晰，但一旦列车进入隧道，周围就一片昏暗，隧道内部是什么样子，很多人可能没见过。大家是否想过隧道与列车之间，究竟留有多少距离？这个看似空旷的隧道内部，其实隐藏着精巧设计。今天我们就来聊聊铁路人常说的“隧道净空”。 什么是铁路隧道净空 隧道净空学名是隧道建筑限界，也就是隧道衬砌内轮廓所包络的空间，它是为保障隧道内列车安全而划定的无障碍物空间限界，其尺寸由列车类型、通风、管线等设施需求共同确定。  隧道建筑限界（电力牵引区段） 铁路隧道净空的有效面积，在工程术语中指的是隧道衬砌内轮廓中内轨顶面以上的断面空间大小。由于不同国家地区高速铁路在设计时速、具体规范及运用条件上存在差异，对净空面积的要求也各不相同，中国台湾地区采用的隧道净空面积约为90平方米，韩国约为107平方米，而西班牙则约为75平方米。 铁路隧道里都有什么 铁路隧道的外部可见部分，通常由明洞和洞门共同构成。我们乘坐火车时所看到的隧道洞口结构就是洞门，而紧接着洞门向外延伸的一段则是明洞，长度一般在10至20米左右。明洞的主要作用是为隧道口上方可能发生的落石、碎屑等提供一道防护结构，避免其直接坠落到铁路线路上，从而保障列车运行的安全。洞门的主要功能是稳定洞口山体，防止后方土石滑塌侵入铁路限界，同时也具有美化洞口景观的作用。   施工过程中，明洞上方通常会进行覆土回填，以增强结构防护。此外，洞门周边会进行混凝土加固工程，例如锚杆框架梁、骨架护坡等支护措施，进一步提升安全性。完成结构防护后，还需进行植被恢复与绿化，既保护生态环境，也起到景观协调的作用。  在隧道内部两侧设有电缆槽，主要用于布设通信及信号电缆。电缆槽中间设置了排水沟，施工时在隧道混凝土衬砌中预埋排水管道，并将其接入该排水沟，从而使山体渗水得以顺利排出。电缆槽上方会加装盖板，既可供铁路工作人员行走和作业，也可在紧急情况下作为应急疏散通道使用。  隧道顶一般悬挂接触网，底部铺设轨道。无砟轨道具有维护成本低、精度高的特点，有助于提升列车运行速度。高速铁路一般使用无砟轨道，在普通铁路的长大隧道中，由于隧道过长导致养护人员进出不便，因此也可能用无砟轨道。上下行的两条轨道之间设有中心水沟，隧道内的各类汇水通过预埋的排水管统一引排至中心水沟，最终排出洞外。中心水沟上部一般也会铺设盖板，防止人员跌落。  为保障行人、维修人员及相关设备的安全，通常会在隧道两侧边墙上间隔200至500米设置综合洞室。综合洞室直接建于隧道侧壁，是隧道安全体系中的重要组成部分。普速铁路隧道内设置的洞室主要用于人员躲避列车，所以被称为“避车洞”。在高速铁路隧道中，洞室的功能已扩展为安装设备、存放工具等多种用途，因而改称为“综合洞室”。受到高铁列车风的影响，高铁隧道一般要设置1.2米宽的待避区。 隧道净空面积受什么约束 铁路隧道净空越大，涉及的施工量就越多，成本也就越高。为了合理控制成本，满足隧道使用，铁路隧道需要综合考虑线间距和建筑接近限界、空气动力学效应、养护维修救援和其它使用要求所需的空间。通过对各项因素的权衡，达成安全、经济与效能最优化的设计目标。 线间距和建筑接近限界。在以前的文章中我们讲过，铁路线路的种类可以分为正线、站线、段管线、岔线、安全线和避难线等几种。此外，建筑接近界限是由国家有关规范所规定的，线间距和建筑接近限界在一定程度上影响了隧道净空的尺寸。  空气动力学效应。当列车驶入隧道时，会强烈扰动隧道内原本静止的空气场，使其瞬间转变为剧烈运动状态。由于隧道壁面及空气自身的粘滞作用，被列车挤压的空气无法及时形成绕流向外排出，导致车体附近空气受压缩，并在列车尾部区域形成局部负压，由此引发显著的压力波动。该压力波动以声速在隧道内传播、叠加并反射，形成复杂的空气动力效应。当这些波动传播至隧道洞口时，空气瞬间膨胀，产生强烈噪音。从空气动力学角度看，增大隧道净空面积可有效缓解此类效应。然而在工程设计中，需综合考虑经济性与结构合理性，对隧道净空面积进行优化控制，避免因断面过大造成不必要的成本负担。  关于隧道空气动力学和列车风的问题，之前也有提到过，感兴趣的朋友可以戳这个看看：高速铁路是如何减少隧道噪声和压力的   养护维修、救援和其它使用要求。在隧道净空设计中，首要考虑的是为养护维修预留作业空间。其次，必须确保隧道内部具备足够的应急疏散与救援条件，以便在发生意外时，乘客能够安全撤离，救援人员也能顺利进入。此外，还需要兼顾隧道内其它功能性需求，例如照明设施的安装、施工与后期勘察所需的水准控制点布设等。 隧道内预留空间都有哪些 （1）安全空间。安全空间是指为铁路养护人员专门设置的防护区域，具体标准会因运营条件而异。德国高速铁路隧道相关规范就规定，当列车时速超过160公里时，危险区域应设为3.0米；若列车时速低于200公里，允许工作人员在隧道内停留；列车时速超过200公里，禁止任何人员在隧道内滞留。此外，安全空间内通常会设置扶手、防护栏等安全设施，并允许在其中安装厚度不超过0.3米的附属构筑物。 （2）救援通道。隧道内需设置贯通全长的救援通道，以确保紧急情况下乘客能有序疏散，并便于外部救援力量进入。救援通道应设于安全空间一侧，其内侧边缘与线路中线的距离不宜小于2.3米。通道宽度一般不小于1.5米；若需设置固定设施，可在该处局部缩减0.25米，净高不宜低于2.2米。通道的行走面应高于轨面，避免积水并便于人员快速通行。例如，川青铁路德胜隧道中修建了疏散通道和防灾救援站，途经列车一旦在隧道中遭遇危险，可运行至救援站紧急疏散旅客。  （3）工程技术作业空间。工程技术作业空间是为了安装设备、加固衬砌或设置降噪护板等工程需求而预留的特定区域，该空间允许在限定范围内布置必要的技术装置与结构。根据设计要求，工程技术作业空间应位于安全空间与救援通道的外侧，宽度一般按0.3米控制。在高速铁路隧道工程中，工程技术作业空间不得用于补偿施工过程中产生的尺寸误差。  可以看出，铁路建筑限界是严格约束，隧道净空必须完全包裹限界并额外预留一部分空间。同时，车辆摇摆、风力偏移等动态荷载也需纳入计算，还需考虑隧道通风管道等固定设施的安装空间。 |
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