对于城市快速轨道交通空气动力学相关问题探讨

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1、都市怏轨交通·第24卷第2期2011年4月学术探讨doi：10．3969／j．issn．1672—6073．2011．02．015城市快速轨道交通空气动力学相关问题探讨吴炜高慧翔彭金龙(中铁二院工程集团有限责任公司地下铁道设计研究院成都610031)员出现耳呜、耳痛等身体不适的情况，如广州地铁3号摘要随着城市轨道交通的快速发展，其设定的最线、香港地铁新机场快线等_4J，这就是由于隧道空气高速度目标值突破了现行地铁相关规范最高速度的适动力学效应所致。用范围，许多在低速时可以忽略的空气动力学现象在对隧道空气动力学效应，目前国

2、内外学者针对高速快速时就变得不容忽视．．结合目前的隧道阻塞比，给铁路进行了大量的相关研究，但是针对城市轨道交出城市快速轨道交通所出现的由空气动力学效应引起通隧道空气动力学效应的研究却鲜有报道。的相关现象，并结合地铁自身特点进行定性分析，提出l快速地铁隧道空气动力学问题相应的减缓措施，以期对进一步的研究提供参考方向，对类似工程有所帮助1．1快速地铁速度标准的设定关键词城市快速轨道交通空气动力学阻塞比目前，国内城市轨道交通列车速度并无明确划分减缓措施高、低速，根据现行《地铁设计规范》，常规地铁列车最高中图分类号12l文献标识

3、码A运行速度一般为80km／h，即便是最高时速在120km的文章编号1672—6073(2011)02—0063—05快速地铁，由于信号限速，其最高运营时速也仅在110～115km，相比我国铁路列车运营速度的划分标准_oJ而言，随着地铁客流量的增大，尤其是日益严重的交通城市轨道交通列车速度也只算是介于常速和中速之间。运输压力，促使各地轨道交通运营部门对已投入运营但同时应注意到，地铁隧道断面很小，隧道阻塞比的线路，不断提高其运行速度，缩短列车行车间隔，以(列车横截面积与隧道净流通断面比值)较之于国铁而达到提高系统输送能力的

4、目的。目前，部分地铁的最言要大很多。比如，对于一般B型列车，相对常规大行车速度已经达到120km／h，甚至超过该值。一些5．4m盾构内径断面，其隧道阻塞比达到0．5左右，从城市的新建线路更是直接将首条线路的最高速度目标高速铁路隧道空气动力学的研究来看，阻塞比是影响值直接提到120km／h或以上标准。隧道空气动力学现象的一个关键因素_6J，结合目前既根据国内已建成的设计时速在100km／h以下的有时速120km线路所出现的一系列涉及空气动力学城市轨道交通系统的运行情况，表明乘客对隧道内由的问题，由时速在lO0km以上的地铁

5、列车诱发的隧道于列车运行所造成的压力和压力变化尚未有不良反空气动力学效应不容忽视。应l1，地铁设计和运营已臻成熟。因此，针对列车速度突破100km／h的城市轨道线采用120km／h的最高运行速度目标值，突破了现路，同时区别于国铁的“高速”，将其定义为快速地铁。行《地铁设计规范》和项目建设标准所限定的100km／h1．2快速地铁隧道空气动力学工况分析最高速度限值2_3J。国内采用盾构内径为5．4m的地针对快速地铁隧道空气动力学工况分析，必须要铁线路，当运营时速达到120km时，已有部分司乘人分析其空气动力学效应产生的原因，

6、可借助对国铁隧道空气动力学研究方法进行分析。收稿日期：2010—06-29修回日期：201008。241．2．1隧道内空气压力波的形成作者简介吴炜，男，四川省成都市通锦路3号，工程师，工学硕士从事地铁环控设计工作，wu22wei@163．com当列车在开阔的地面上运行时，列车前面的空气都市快轨交通·第24卷第2期2011年4月可以毫无阻挡地被排挤到列车的两侧和上部，形成亚出现耳鸣等不舒适感，从而降低乘车舒适度。音速绕流运动，而列车前方和周围的空气压力变化很1．2．2。2对隧道内行车阻力的影响小J。但当地铁列车进入隧道并在

7、隧道内快速运行列车在隧道内的行车阻力主要包括两部分：机械时，由于隧道内壁大大限制了空气的侧向流动和向上阻力DM和气动阻力DAE7J，下面给出目前常用的一个流动，从而使列车前方的空气受压缩，即列车前方的空拟合公式，即气压力突然升高，被列车排挤的空气一部分沿隧道向D=DM+DA=(n+6)+2(1)前流动，另一部分空气则通过列车与隧道壁之间的环式中，n、6、C为与实验有关的测试系数，"IJ表示列车速状空间向列车后方流动，环状空问流到后面的空气流度，表示列车质量。量小于列车所排开的空气流量，在列车尾部形成很强以下是目前用于计算

8、气动阻力的经验公式，有1的负压。列车头部前方部分空气受到压缩形成初始压DA=_pA(Cdp+A／df)(2)厶缩波，该压缩波在隧道内类似于一平面波阵面在管道式中，为列车速度，p为空气密度，A为列车断面积，内的传播，以近似声音的速度沿着隧道长度向着隧道cd为车体前后压差引起的压差阻力系数，d为列车水远端传播8J。图1给