列车高速行驶的空气动力学问题课件

列车高速行驶的空气动力学问题列车高速行驶的空气动力学问题1一、问题的提出1.

1

、轨道交通快速发展高铁、客运专线，客运干线，解决城市间的人员输送问题；城市轨道，市内公交体系，满足市区内的人员出行需求；随着城市圈的发展，市域铁路/市域快轨/市郊铁路需求增大，特点：

实介车于地铁与高铁之间，1动00k模m/h～160km/h，站间距较地铁大，比客专试小验，地下～地上交互敷型设实；验北京、上海、广州、深圳、东莞、浙江、成都、温州、厦门等地，120km/h～140km/h的市域铁路纷纷开始建设，乃至通车。一、问题的提出1.1、轨道交通快速发展2一、问题的提出1.

2

、设计标准城市轨道执行《地铁设计规范》，适用设计时速≤100km/h，相关车辆、隧道、限界等标准均有规可依；高铁、客运专线执行《高速铁路设计规范》、《客运专线设计暂行规定》、《城际铁路设计规范》，适用设计时速＞160km/h；速实度车目标值120km/h～1动60模km/h的市域铁路则没有相关技术标准试，验车辆、隧道、舒适型度实等验相关标准，设计中均无据可依。一、问题的提出1.2、设计标准3一、问题的提出昆明6号线（100km/h）区间联络通道门脱落事故；广州3号线（100km/h）车内乘客不舒适；深圳11号线（120km/h）车内乘1.

3

、引发的事故实车动模客不舒适；试向蒲验铁路联络通道门脱落型等实。验一、问题的提出昆明6号线（100km/h）区间联络通道门脱4二、舒适度标准技术标准的核心问题是人员舒适度，涉及人体卫生学方面，需采用大量人群试验统计数据得出。《地铁设计规范》中13.

2.

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：“当隧道内空气总的压力变化值超过700Pa时，其压力变化率不得大于415Pa/s。”

（参照美国《地铁环控设计手册》）二、舒适度标准技术标准的核心问题是人员舒适度，涉及人体卫生学5二、舒适度标准国家标准说明日本P＜2500Pa；

Pt

＜200Pa/s可放宽到300－500Pa/s，密封车辆，双线隧道英国P＜4000Pa/4sP＜2000Pa/4sP＜3500Pa/4s非密封车辆，双线隧道海峡联络线，非密封车辆，单线隧道海峡联络线，非密封车辆，双线隧道美国P＜700Pa/1.

7s；

Pt

＜410Pa/s低速通勤列车，非密封车辆德国1000Pa/10s密封车辆，单线隧道法国P＜3000Pa/3sP＜450Pa通过泄压管道时有个别压力脉冲通过泄压管道时有频繁重复的压力脉冲意大利P＜1500Pa；

Pt

＜500Pa/s适用于密封车辆中国高铁P＜3000Pa/3sP＜2000Pa/3sP＜3000Pa/3sP＜800Pa/3s

P＜1250Pa/3s京沪高速铁路南京长江隧道单线隧道长度占线路比例<10%双线隧道长度占线路比例<10%单线隧道长度占线路比例>25%双线隧道长度占线路比例>25%二、舒适度标准国家标准说明日本P＜2500Pa；Pt＜26三、影响舒适度的因素气压波：列车高速行驶对空气压缩、扰动所产生的正负空气压力；与列车速度基本一致推进，具有短时间惯性。微压波：列车裹挟的空气瞬间碰撞或瞬间释放所产生的爆破声波，伴3.

1

、影响舒适度的直接因素—气压波、微压波随有爆破音，以音速传播。形象比喻：爆竹爆炸，微压波就是爆炸声，气压波就是爆炸的气浪。气压波主要会对车内人员、站台门造成伤害；微压波不但会伤害车内人员，损伤站台门，还会伤害到站台人员；三、影响舒适度的因素气压波：列车高速行驶对空气压缩、扰动所7三、影响舒适度因素行车速度、隧道断面积及其变化、列车车型、编组长度、开门数量/型式、气密性指标等。3.

2

、气压波影响因素三、影响舒适度因素行车速度、隧道断面积及其变化、列车车型、8三、影响舒适度因素列车速度越高气压波越剧烈，呈对数增长；列车编组长度越长气压波越强、车尾负压波越强，一定长度（80～3.

3

、变化关系100m）后峰值趋于稳定；隧道断面越大气压波越弱，呈对数减缓；列车密封指数越大车内气压波越弱，呈直线关系；断面突变越大，微压波越剧烈，呈对数增加；中间风井有利于气压波泄压，但会产生微压波。三、影响舒适度因素列车速度越高气压波越剧烈，呈对数增长；9四、设计关注的问题列车密封指数：常规的地铁列车均为低密封车厢；高铁则为高密封车厢，可达到15s；市域线列车，也应该考虑密封性问题；4.

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、列车相关问题列车开门数量、型式：4对、3对、2对，对开塞拉门、单开塞拉门、滑动门；市域铁路“大站快车”是否有必要开4对门？车载空调新风口的处理，密封列车应能将新风口密闭；四、设计关注的问题列车密封指数：常规的地铁列车均为低密封车10四、设计关注的问题断面（满足限界）；洞口处理：缓冲结构、渐变段；4.

2

、隧道相关问题盾构井处渐变；中间风井泄压与渐变；联络通道口；存车线、车站隧道断面渐变；两车高速交会时的气动效应剧烈，正压波迭加、负压波迭加，尤其是在单洞双线隧道内；四、设计关注的问题断面（满足限界）；洞口处理：缓冲结构、11四、设计关注的问题站台门；人防门；联络通道门；4.

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、轨旁设施其他设施：射流风机、消火栓箱、器材箱、空调室外机、配电箱、信列车高速越站时，气压波对站台的冲击问题等；号牌/灯、照明灯具等；4.

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、对站台影响四、设计关注的问题站台门；人防门；联络通道门；4.312五、研究成果-市域铁路隧道净空优化值单体隧道2km左右，列车进出隧道的气动效应最强烈；列车在隧道内高速（＞120km/h）运行时，气动效应对断面的需要大于限界要求；进洞时的气动效应最强烈，车头进洞正压大于出洞车尾负压；列车编组越多，气动效应越强烈，超过6辆编组后，增幅平缓；列车加速、减速引起的气动效应影响很小，可以忽略；高速越站时站台处隧道断面突缩带来气压波波动明显；列车高速通过隧道内人防门时，气压波动、微压波效应均较剧烈；五、研究成果-市域铁路隧道净空优化值单体隧道2km左右，列13隧道洞口缓冲装置、喇叭口、斜切洞门、导墙，列车尖形车头，隧道内断面渐变等，缓解微压波明显，而对气压波影响不大；缓解气压波需要更长的隧道断面渐变。五、研究成果-市域铁路隧道净空优化值举例：按压力变化率410

Pa/s控制，若车头进洞产生1000

Pa正压，120

km/h需要

80m长度的渐变段，160

km/h需要108m长度的渐变段；隧道可以采用阶梯式变化；A、B型地铁列车的最优隧道净空断面面积如下：CRH6型车的最优隧道净空断面面积如下：隧道洞口缓冲装置、喇叭口、斜切洞门、导墙，列车尖形车头，隧14列车高速行驶的空气动力学问题课件15列车高速行驶的空气动力学问题列车高速行驶的空气动力学问题16一、问题的提出1.

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、轨道交通快速发展高铁、客运专线，客运干线，解决城市间的人员输送问题；城市轨道，市内公交体系，满足市区内的人员出行需求；随着城市圈的发展，市域铁路/市域快轨/市郊铁路需求增大，特点：

实介车于地铁与高铁之间，1动00k模m/h～160km/h，站间距较地铁大，比客专试小验，地下～地上交互敷型设实；验北京、上海、广州、深圳、东莞、浙江、成都、温州、厦门等地，120km/h～140km/h的市域铁路纷纷开始建设，乃至通车。一、问题的提出1.1、轨道交通快速发展17一、问题的提出1.

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、设计标准城市轨道执行《地铁设计规范》，适用设计时速≤100km/h，相关车辆、隧道、限界等标准均有规可依；高铁、客运专线执行《高速铁路设计规范》、《客运专线设计暂行规定》、《城际铁路设计规范》，适用设计时速＞160km/h；速实度车目标值120km/h～1动60模km/h的市域铁路则没有相关技术标准试，验车辆、隧道、舒适型度实等验相关标准，设计中均无据可依。一、问题的提出1.2、设计标准18一、问题的提出昆明6号线（100km/h）区间联络通道门脱落事故；广州3号线（100km/h）车内乘客不舒适；深圳11号线（120km/h）车内乘1.

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、引发的事故实车动模客不舒适；试向蒲验铁路联络通道门脱落型等实。验一、问题的提出昆明6号线（100km/h）区间联络通道门脱19二、舒适度标准技术标准的核心问题是人员舒适度，涉及人体卫生学方面，需采用大量人群试验统计数据得出。《地铁设计规范》中13.

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：“当隧道内空气总的压力变化值超过700Pa时，其压力变化率不得大于415Pa/s。”

（参照美国《地铁环控设计手册》）二、舒适度标准技术标准的核心问题是人员舒适度，涉及人体卫生学20二、舒适度标准国家标准说明日本P＜2500Pa；

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＜200Pa/s可放宽到300－500Pa/s，密封车辆，双线隧道英国P＜4000Pa/4sP＜2000Pa/4sP＜3500Pa/4s非密封车辆，双线隧道海峡联络线，非密封车辆，单线隧道海峡联络线，非密封车辆，双线隧道美国P＜700Pa/1.

7s；

Pt

＜410Pa/s低速通勤列车，非密封车辆德国1000Pa/10s密封车辆，单线隧道法国P＜3000Pa/3sP＜450Pa通过泄压管道时有个别压力脉冲通过泄压管道时有频繁重复的压力脉冲意大利P＜1500Pa；

Pt

＜500Pa/s适用于密封车辆中国高铁P＜3000Pa/3sP＜2000Pa/3sP＜3000Pa/3sP＜800Pa/3s

P＜1250Pa/3s京沪高速铁路南京长江隧道单线隧道长度占线路比例<10%双线隧道长度占线路比例<10%单线隧道长度占线路比例>25%双线隧道长度占线路比例>25%二、舒适度标准国家标准说明日本P＜2500Pa；Pt＜221三、影响舒适度的因素气压波：列车高速行驶对空气压缩、扰动所产生的正负空气压力；与列车速度基本一致推进，具有短时间惯性。微压波：列车裹挟的空气瞬间碰撞或瞬间释放所产生的爆破声波，伴3.

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、影响舒适度的直接因素—气压波、微压波随有爆破音，以音速传播。形象比喻：爆竹爆炸，微压波就是爆炸声，气压波就是爆炸的气浪。气压波主要会对车内人员、站台门造成伤害；微压波不但会伤害车内人员，损伤站台门，还会伤害到站台人员；三、影响舒适度的因素气压波：列车高速行驶对空气压缩、扰动所22三、影响舒适度因素行车速度、隧道断面积及其变化、列车车型、编组长度、开门数量/型式、气密性指标等。3.

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、气压波影响因素三、影响舒适度因素行车速度、隧道断面积及其变化、列车车型、23三、影响舒适度因素列车速度越高气压波越剧烈，呈对数增长；列车编组长度越长气压波越强、车尾负压波越强，一定长度（80～3.

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、变化关系100m）后峰值趋于稳定；隧道断面越大气压波越弱，呈对数减缓；列车密封指数越大车内气压波越弱，呈直线关系；断面突变越大，微压波越剧烈，呈对数增加；中间风井有利于气压波泄压，但会产生微压波。三、影响舒适度因素列车速度越高气压波越剧烈，呈对数增长；24四、设计关注的问题列车密封指数：常规的地铁列车均为低密封车厢；高铁则为高密封车厢，可达到15s；市域线列车，也应该考虑密封性问题；4.

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、列车相关问题列车开门数量、型式：4对、3对、2对，对开塞拉门、单开塞拉门、滑动门；市域铁路“大站快车”是否有必要开4对门？车载空调新风口的处理，密封列车应能将新风口密闭；四、设计关注的问题列车密封指数：常规的地铁列车均为低密封车25四、设计关注的问题断面（满足限界）；洞口处理：缓冲结构、渐变段；4.

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、隧道相关问题盾构井处渐变；中间风井泄压与渐变；联络通道口；存车线、车站隧道断面渐变；两车高速交会时的气动效应剧烈，正压波迭加、负压波迭加，尤其是在单洞双线隧道内；四、设计关注的问题断面（满足限界）；洞口处理：缓冲结构、26四、设计关注的问题站台门；人防门；联络通道门；4.

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、轨旁设施其他设施：射流风机、消火栓箱、器材箱、空调室外机、配电箱、信列车高速越站时，气压波对站台的冲击问题等；号牌/灯、照明灯具等；4.

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、对站台影响四、设计关注