[实用新型]一种高速铁路隧道洞口风压过渡自适应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高速铁路隧道防护结构技术领域，具体涉及一种高速铁路隧道洞口风压过渡自适应装置。

背景技术

高速列车进入隧道时，车头前方空间受到限制，导致车头前方的空气不能及时向四周扩散而被急剧压缩形成空气压缩波。该压缩波以音速传播到隧道出口，约90％的以膨胀波的形式向隧道入口反射回去，其它约有10％的能量以脉状冲击波的形式自隧道出口向周围区域辐射出去，形成微压波，此波沿隧道向前传播。随着列车进一步驶入隧道和隧道环状管道长度的不断延长，隧道内的压力也不断的增大，压缩波的峰前压力也随着继续增大，直至列车全部进入隧道后一段时间为止。当压缩波到达隧道出口处时，即向进口反射成膨胀波，与此同时，产生一个脉冲微压波。列车进入隧道所产生的压缩波，影响了旅客的乘车舒适和健康。隧道出口微压波会在出口产生爆炸声，影响隧道出口周边的声环境，并使得附近轻型结构物(房屋门窗)急剧振动，这种现象称为微压波现象。微压波现象造成严重的噪声污染，并对周边居民产生不良心理影响，对环境的危害性较大。

微压波效应成为高速铁路隧道结构设计参数的重要影响因素，因此有必要采取措施对隧道洞口微压波微效应进行缓解。目前国内外减缓微压波的措施主要有：一、在隧道的上方开设竖井，通过竖井泄压来减小压缩波的压力梯度峰值。对于特长的隧道，往往因埋深很大，竖井施工难度大、成本高，这种减压方法难于推广使用。二、扩大隧道断面积，通过减低阻塞比(列车断面积与隧道断面积的比值)来减压，由于采用这种方法，隧道建造工程量增加很大，其建造成本高，因而使用也受到限制。三、提高机车车辆的气密性，此法只能改善车厢内的乘车环境，提高旅客的乘车舒适性，但不能降低高速列车对洞口外环境的影响。四、将隧道出入口修造成斜切式洞门，以减小初始压缩波的压力峰值及压力梯度值。但这种方法大大增加了工程量和工程成本，且效果不太明显。

另外，根据实测数据，当列车以200km/h通过48.6m²有效净空断面的单线隧道时，距离隧道出口10m处微压波峰值达94pa，距离出口20m处微压波峰值达58.4pa。显然，如果不采用缓冲设施对微压波峰值进行削减，将无法满足微压波峰值在距洞口20m处小于50pa的设计环境要求。

实用新型内容

为了弥补现有技术的缺陷，本实用新型专利提供了一种高速铁路隧道洞口风压过渡自适应装置，施工简单、工程量小、成本低，又能够有效削减微压波峰值，缓解微压波效应，保证旅客乘车的舒适性，减少对环境危害，以解决现有用于缓解隧道洞口微压波微效应的结构措施中，对于隧道结构改造施工难度大、工程量大、施工成本高等影响；对于列车进行改造无法降低列车对于隧道洞口外环境的影响的技术问题。

为了实现上述技术目的，本实用新型专利的技术方案是：一种高速铁路隧道洞口风压过渡自适应装置，包括沿高速铁路隧道的走向在隧道口布置用于缓解高速铁路隧道洞口的微压波和音爆的自适应过渡机构，隧道口布置的自适应过渡机构包括至少两组过渡单元，过渡单元沿铁路隧道的走向排布；高速铁路隧道的双向均连接有自适应过渡机构，过渡机构上的开孔率沿高速铁路隧道近端向高速铁路隧道远端方向逐渐增加，以逐步缓解高速铁路隧道洞口的微压波和音爆。

优选地，过渡单元包括支承在钢轨两侧并沿高速铁路隧道的走向间隔排布的立柱、用于连接钢轨两侧对应布置的立柱的上端的横梁、铺设在相邻两根立柱之间的侧板以及铺设在相邻两根横梁上的顶板。

优选地，侧板和/或顶板为平板、弧形板中的至少一种。

优选地，侧板和/或顶板为整板或者由条形板沿高速铁路隧道的周向排布的条形板。

优选地，侧板和/或顶板上设置有用于加强侧板和/或顶板的加劲肋，用于防止风压作用下侧板和/或顶板变形。

优选地，相邻两块条形板之间设置有用于加强相邻两块条形板之间连接部位结构强度的加劲肋。

优选地，侧板和/或顶板上开设有开孔，通过设置不同的开孔尺寸和开孔密集程度来调整侧板和/或顶板的开孔率。

优选地，过渡单元上的开孔率沿高速铁路隧道近端向高速铁路隧道远端方向按10％～70％的比率逐渐增加，增加的方式可以是线性比例、二次方、三次方或者指数函数的方式增加。

优选地，其特征在于，靠近高速铁路隧道的过渡单元与高速铁路隧道口的衬砌对接。

优选地，自适应过渡机构的径向尺寸由高速铁路隧道的近端向高速铁路隧道的远端逐渐增加。

本实用新型的有益效果在于：