四、高速铁路隧道设计关键技术 （一）、空气压力波动及相应的空气动力学问题
当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开。空气的粘性以 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隧道外那样 及时、顺畅地沿列车两侧和上部形成绕流。于时，列车前方的空气受压 缩，列车后方则形成一定的负压。这就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，产生一系列 复杂的空气动力学效应。
0 2000
10隧00 道中心点
0
-p10[P0a0]
-2000
-3000
-4000 0
测点
10
20
t [s]
30
Static pres s ures at locations in the tunnel
进口 40
50
375 m from the entry portal 750 m from the entry portal 1250 m from the entry portal
穿过横断面面积为101m²、临界长度为Ltu = 1490 m的隧道 时的x-t和p-t图。
1490 m
测点
9
1、隧道内空气压力波的变化规律
（1）持续性 从0秒到约20秒的时间间隔内，列车在隧道内。而且，列车离开隧道后，
列车产生的气压波在隧道内上下传播。
2500 1500
Static pressure measurements in the FERNTHAL-tunnel Comparison measurement - numerical simulation Test run 2002-04-04-13. Position p1
4
高速铁路是铁路现代化的重要标志，具有以下特点:
运输能力大 环境污染小 行车速度高 安全性能好 占用土地少特点
5

三、世界各国高速铁路隧道长度统计
800
600
400
200
0
隧道长度（k m）
日本 784
中国大陆 （已开工）
700
德国 201
韩国 116
意大利 71
法国 50
中国台湾 44
英国 26
40
50
11
400
0
（03）空气压力10分布规律：沿20 列车t [s长] 度分30布不均匀性40
3000
Static pres s ures at
2000
locations in the tunnel
1000
p [Pa0]
-1000 -2000 -3000 -4000
0
车头
10
20
t [s]
列车中部 375 m from the entry portal
10
20
t [s]
30
40
50
出口 Static pres s ures at locations onboard a train
10
20
测点
t [s]
30
测点
at the front of the train in the m iddle of the train at the end of the train
500 p [Pa]
-500
-1500
-2500 0
列车在隧道
20
40
60
t [s]
80
Measurement Simulation
100
120
140
10
1200 x [m]
800
4（00 2）空气压力分布规律：沿隧道长度分布不均匀性
0 0
3000 2000 1000 p [Pa0] -1000 -2000 -3000 -4000
3
二、世界各国高速铁路长度统计
1964年世界上第一条高速铁路——东海道新干线在日 本开通以来，目前世界上高速铁路的发展可谓方兴未艾。 目前全世界高速铁路运营里程已达6678km。
里程（k m ）
世界各国高速铁路里程柱状图
12000
1122
2196
916
1541
409
31 74 142 246
瑞典 英国 比利时 意大利 韩国 德国 西班牙 法国 日本 中国 国 家
750 m from the entry portal
1250 m from the entry portal
30
40
2000 1000
二、高速铁路隧道空气动力学
1
一、高速铁路的定义
定义之一： 1970年5月，日本在第71号法律《全国新干线铁路整备法》 中规定：“列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的干线铁道称 为高速路”。 定义之二： 1985年5月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高 运行速度规定为：客运专线300km/h，客货混线250km/h。
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四、高速铁路隧道设计关键技术 （一）、空气压力波动及相应的空气动力学问题
这些因列车在隧道内高速行驶引起的空气动力学效应包括：瞬变压力、微压 波、空气动力荷载、列车风以及列车空气阻力。它们对乘车的旅客、洞口环境、 机车车辆、行车、隧道结构和隧道内各种附属结构物都存在不利的影响，主要表 现在以下五个方面：
（1）瞬变压力(压力波动)————降低旅客乘车舒适度；
（2）微压波—————产生爆破噪声，影响隧道洞口环境和建筑物安全；
（3）空气动力荷载——对隧道衬砌及附属结构物施加额外的交变气动荷载；
（4）列车风—————影响隧道内作业人员及设备安全；
（5）列车空气阻力——降低牵引能力，增加牵引能耗。
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1、隧道内空气压力波的变化规律 试验对象：400m长、速度为350 km/h的ICE 3单列车运行
定义之三： 1986年1月，国际铁路联盟秘书长勃莱认为，高速列车最高 运行速度至少应达到200km/h。因此，国际上目前列车最高运行速度达 到200km/h及其以上的铁路为高速铁路；最高速度为140～160km/h时 为快速铁路；速度为120km/h时为常速铁路。
2
一、高速铁路的定义
定义之四：我国把新建最高运行速度达到 250km/h和改建或增建第二线最高行车速度达 到200km/h的铁路称为高速铁路，另外把设计 速度目标值为200km/h及以上、短距离城市之 间连接的客运专线铁路称为城际铁路。
西班牙 15.8
据不完全统计，截止到2005年底，全世界已经建成的高速铁路隧道 总长度已经超过1400km。根据国务院2004年批复的《中长期铁路网规划》，
到2020年，我国修建的高速铁路隧道总长度将超过1000km。其中，2006年已 经开工建设的高速铁路项目中，隧道座数超过500座，总长度已经超过700km。 6