探析隧道内缓冲结构如何作用于微压波

第一章绪论

1.1国内外高速铁路的发展
铁路是人类最早发明的公共交通工具，十九世纪就在英国出现。但是在20世纪初，时速能够达到200公里的列车寥寥无几。直到1964年，新干线以210公里的时速在日本诞生，它是历史上率先实现“运营速率”超过200km/h的高速铁路系统。在此之后，意大利、法国、德国等国家纷纷修建高速铁路。1972年继东海道新干线以后，日本又分别修建了上越、东北和山阳新干线；法国修建了大西洋TGV线及东南TGV线；意大利修建了连接罗马和佛罗伦萨的高速铁路。在1990年至90年代中期展开了修建高速铁路的第二次浪潮，在此期间，法国、瑞典、意大利、比利时、西班牙、荷兰、德国、英国等欧洲发达国家，大规模修建本国或跨越国界的高速铁路，并逐步形成了欧洲的高速铁路网络。从90年代中期至今，在亚洲、北美洲、澳洲等世界范围内掀起了修建高速铁路的热潮。实践表明，高速铁路以其安全、正点、舒适、客运成本低、有利于环境保护等诸多优点受到世界各国的青睐。我国作为一个人口大国，工农业正以一日千里的速度发展，对修建高速列车具有特殊的必要性和紧迫性，所以在我国发展高速铁路势在必行。

1.2微压波的形成原理及其研究进展
随着列车的运行速度不断提高，一系列的在列车低速运行中不太明显的空气动力学问题开始逐渐显现出来。具体的列车空气动力学问题包括以下几个方面：列车的行车阻力问题、列车的横向倾翻问题、会车问题、列车的隧道空气动力学问题等。由于我国地形比较复杂，列车行驶过程中经常需要穿越隧道，所以列车的隧道空气动力学问题逐渐凸显出来。下面阐述高速列车通过隧道时，微压波的形成原理。
当列车以高速进入隧道时，由于空气的可压缩性以及隧道中的空气流动受到隧道壁面的限制，列车前方的空气被压缩，与此同时产生了初始空气压缩波，该初始压缩波将以音速向隧道出口方向传播。当该压缩波传播到隧道出口处的时候，其中的一部分将向隧道入口方向反射形成膨胀波，另外一部分将以脉冲压力波的形式向隧道出口外区域辐射。这个脉冲压力波就称为隧道出口的微气压波，或者简称为微压波。微气压波向隧道出口周围区域辐射的过程中，会伴随着爆炸声，并使周围建筑的门窗，百叶窗等产生震动，从而产生噪音污染。伴随着高速列车的不断发展，列车不断提速，此类问题变得越来越重要。近年来对于列车和隧道间相互作用的问题，主要的研究都集中于隧道微气压波噪音和隧道瞬变压力这两方面。