400 km/h动车组车体压力载荷隧道参数影响特征研究

王志钧 李 艳 魏 康 梅元贵 魏德豪

(1. 兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室， 兰州 730070；2. 中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

高速列车驶入隧道时，运行引起的空气流受列车和隧道壁的限制被瞬间挤压导致压力突变，产生隧道内空气压力波，该压力波作用于列车和隧道结构即产生气动载荷。气动载荷的反复作用会使车体及隧道衬砌等产生气动疲劳，降低其使用寿命，严重时甚至会危害列车运行安全。同时，压力波传入车厢还会引起旅客耳鸣、耳朵疼痛等压力舒适度问题[1]。

国内外采用实车试验、动模型试验和数值方法等研究了既有速度等级下高速列车隧道压力波的形成机理、影响因素及主次关系[2]，为列车设计和运维提供了技术支持，提出了250 km/h、350 km/h等级铁路隧道压力波效应的标准[3-7]，得出列车速度、阻塞比、隧道长度、列车长度及是否交会等是影响压力波幅值的主要因素[8-10]。隧道压力波数值方法主要有基于CFD软件的三维流动模型方法和基于特征线的一维流动模型方法。三维流动模型方法可模拟得出车外特别是列车头尾端及底部等的流场及气动载荷，但其计算成本较高，研究成果仅限于长度几千米的隧道；一维流动数值模拟方法可快捷得出批量、多参数的隧道压力波特征及规律，为车体气动载荷、舒适性和隧道净空面积比选等提供可靠依据[10-11]。

目前，国内外已开始研发400 km/h及以上速度的高速铁路列车[12-13]，但对该速度等级下隧道压力波及车体气动载荷等的研究还有待进一步开展。……