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遂渝铁路时速200公里隧道洞口微压波及缓冲设施研究

2015-2-11    四川省技术创新方法网|http://www.chinatriz.net.cn/

    高速列车进入隧道时将产生复杂的空气动力学效应。隧道洞口如不设缓解微压波措施,运营中可能出现明显气动噪声即微压波带来的环境影响问题。遂渝铁路是我国的第一条时速200公里山区客货混运铁路,隧道有效净空断面积为48.6m2,全线共有隧道41座,为解决遂渝铁路建设今后可能出现的微压波环境影响,开展了遂渝铁路时速200公里隧道洞口微压波及缓冲设施研究。
    我们首先对洞口微压波与隧道长度的关系、减少洞口微压波的措施、隧道不设置洞口缓冲结构时的最小断面积以及隧道洞口设置缓冲结构型式等问题,通过创新知识库和专利检索等工具以及Pro/Innovator软件的分析,按照TRIZ创新原理和专利查询中得到的多个解决方案中,梳理出“预先对物体(全部或至少部分)施加必要的改变”,即“在隧道前加设缓冲段,设计上考虑在缓冲段壁开设减压孔”。根据TRIZ创新原理及Pro/Innovator软件分析的解决方案,本课题首先认真调研了国内目前旅客列车如“中华之星”、“长白山”号等车体参数、车头形状,然后结合遂渝线技术标准、线路条件、隧道断面及长度,开展研究和试验工作。通过三维空气动力学数值仿真分析与模型试验的相互印证,确保研究结论的合理、可靠。遂渝线48.6 m2有效净空断面、通过“中华之星”、时速200km/h、洞口加设1~2D(D为隧道横断面净空水力直径)长缓冲结构,在洞口20m处产生的微压波峰值小于50Pa,满足洞口微压波环境控制标准要求。目前遂渝线采用1倍水力直径拱形开口缓冲结构,项目研究成果《时速200公里单线电化铁路隧道洞口缓冲结构参考图》已直接应用于遂渝线刘家沟、苏家湾、罗盘石、手板岩、茶盘沟、松林堡、西山坪等隧道,且所有工程已安全、优质完成建设。在2005年5月铁道部组织的“遂渝线现场200公里/小时提速综合试验”证实:遂渝线单线隧道洞口设置1D拱形开口缓冲结构后,隧道出口的微压波峰值控制在规范允许范围内,未发生爆破声响、未对周围环境造成影响,缓冲结构的设置对微压波起到了明显的缓解、削减作用。
    2007年9月,专家鉴定委员会一致认为:“本项目的试验研究工作,具有相当的难度和创新性,所得出的成果已应用于实际工程建设,取得了显著的经济效益和社会效益。项目的研究手段采用了国际先进技术,其研究成果居于国内领先水平,为我国高速铁路隧道修建技术的完善发展和隧道工程技术进步做出了重要贡献。”该项目通过创新方法的应用,申请了“高速铁路隧道洞口微压波缓冲设施”实用新型专利,并于2008年8月27日授权,专利号为ZL200720081645.8。
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