列车过隧道气动效应减缓装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种列车过隧道气动效应减缓装置，包括：明洞，所述明洞整体成管状，它包括顶部、边墙；在所述顶部与边墙之间为明洞通孔；所述明洞连接在隧道的入口处；其中，所述明洞通孔的横截面积大于所连接隧道的横截面积。本发明专利技术实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置对列车通过隧道时隧道内压力以及车体压力具有明显的缓解作用，且无需对现有隧道进行改造，也不需要对已运营列车的气动外形进行变更，实现成本较低。

A device for reducing aerodynamic effect of train passing through tunnel

【技术实现步骤摘要】
列车过隧道气动效应减缓装置
本专利技术涉及流体力学领域，尤其涉及一种列车过隧道气动效应减缓装置。
技术介绍
高速列车驶入隧道过程中,隧道内空气流动受到隧道壁面和车体壁面限制,在隧道内产生进口波、初始压缩波、隧道内压力波等现象,同时,高速列车受到的气动载荷随着列车驶入隧道过程中而发生变化,这些现象将影响列车运行过程中的动力学性能、稳定性、运行安全性、经济性、司乘人员的乘坐舒适性等多个方面。现有技术中主要通过列车和隧道两方面进行减缓。在隧道方面，通过增大隧道断面、增设缓冲结构、减少隧道内附设施来降低气动效应，但是这样做的成本很高，且某些已建成隧道受到地理条件的限制，无法采用上述方法来减缓气动效应。在列车方面，可通过优化列车的气动外形，提升列车车体气密性，来改善乘坐的品质。但目前有大量的列车已经投入运营，改变这些列车气动外形并不现实。目前亟待一种无需对隧道结构或列车气动外形进行变更，且使用成本较低的列车过隧道气动效应减缓装置。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种列车过隧道气动效应减缓装置，用以解决现有技术中需对隧道结构进行变更或列车气动外形进行变更而造成的成本高、受外界条件限制大的缺陷，从而以较低成本、较易方式实现对列车过隧道气动效应的减缓。本专利技术实施例提供了一种列车过隧道气动效应减缓装置，包括：明洞1，所述明洞1整体成管状，它包括顶部2、边墙3；在所述顶部2与边墙3之间为明洞通孔4；所述明洞1连接在隧道的入口处；其中，所述明洞通孔4的横截面积大于所连接隧道的横截面积。本专利技术实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置对列车通过隧道时隧道内压力以及车体压力具有明显的缓解作用，且无需对现有隧道进行改造，也不需要对已运营列车的气动外形进行变更，实现成本较低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置的结构示意图；图2为图1所示的列车过隧道气动效应减缓装置的截面图；图3为明洞壁面测点压力变化时程曲线的对比图；图4(a)为车身头车鼻尖点处测点压力变化时程曲线对比图；图4(b)为车身头车测点处测点压力变化时程曲线对比图；图5(a)为不同明洞长度条件下列车头车鼻尖点处的测点压力变化时程曲线对比图；图5(b)为不同明洞长度条件下列车中车测点处的测点压力变化时程曲线对比图；图6(a)为隧道壁面50m处测点压力变化时程曲线对比图；图6(b)为隧道壁面100m处测点压力变化时程曲线对比图；图6(c)为隧道壁面150m处测点压力变化时程曲线对比图；图6(d)为隧道壁面200m处测点压力变化时程曲线对比图；图7为本专利技术另一实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置的结构示意图；图8(a)为三种明洞开口率下车身头车鼻尖点处测点压力变化时程曲线对比图；图8(b)为三种明洞开口率下车身头车测点压力变化时程曲线对比图；图9为本专利技术又一实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置的结构示意图；图10为本专利技术再一实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置的结构示意图。图面说明1-明洞2-顶部3-边墙4-明洞通孔5-开口具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置的结构示意图，图2为图1所示的列车过隧道气动效应减缓装置的截面图，为了解决上述技术问题，如图1和图2所示，本专利技术实施例提供的列车过隧道气动效应减缓装置包括：明洞1；所述明洞1包括顶部2、边墙3；在所述顶部2与边墙3之间开设有明洞通孔4；所述明洞1整体成长条形，其安装在隧道入口处，明洞通孔4与隧道的入口贯通，列车行驶时首先穿过明洞通孔4，然后再进入隧道的入口。所述明洞通孔4的横截面积大于所要连接的隧道的横截面积，以使得列车进入隧道前具有缓冲作用。由于明洞的存在，列车表面压力随明洞通孔横截面积的增大而减小，但明洞通孔横截面积不可能无限增大，需设定一个最优值。本申请人的技术人员为了研究明洞通孔横截面积对于隧道压缩波的影响，分别建立了横截面积分别为3.1ST、3.6ST、4.1ST的三个明洞模型，模拟列车通过明洞进入隧道时隧道内压力波动情况，明洞长度取50m。当列车头部进入明洞时，第一个压缩波开始产生，此时明洞壁面压力开始上升，为具体分析明洞通孔横截面积对于明洞壁面压力的影响，取三个工况下明洞壁面测点压力变化时程曲线对比如图3所示。由图3可知，明洞壁面同一位置处测点压力变化波形具有一定的相似性，但在幅值上有明显的区别，基本随明洞通孔横截面积的增加而减小，这是因为当列车进入明洞时，相当于一次进隧道的过程，而阻塞比是影响压力变化幅值的重要因素，由于明洞通孔横截面积的不同，导致阻塞比不同，进而造成明洞壁面压力产生上述变化。图4(a)为车身头车鼻尖点处测点压力变化时程曲线对比图，图4(b)为车身头车测点处测点压力变化时程曲线对比图。从图4(a)中可以看出，头车鼻尖点测点处压力变化的趋势基本一致，但在压缩波的幅值方面有明显差距。这说明明洞的存在使得列车进入隧道时鼻尖点压力上升曲线分为两阶段，第一个阶段正峰值由列车头部突入明洞时产生的压缩波导致，第二个正峰值由列车突入隧道时产生的压缩波导致；第一个正峰值的幅值随明洞通孔横截面积的增大有显著的减小，第二个正峰值方面，工况1(明洞通孔横截面积为3.1ST)和工况2(明洞通孔横截面积为3.6ST)基本一致，较工况3(明洞横截面积为4.1ST)有小幅的增加。从4(b)可以看出，车身其他位置处测点压力变化趋势也基本一致，但在压力峰值上呈现与鼻尖点相似的规律。综合不同明洞通孔横截面积对列车通过明洞进入隧道时隧道内压力波动情况的模拟，本申请人认为：隧道壁面测点第一个压力峰值随明洞通孔横截面积的增大而减小，第二个压力峰值随明洞通孔横截面积的增大呈先增大后减小的趋势；隧道内压力梯度出现两个正峰值，其中第一个正峰值的幅值随明洞通孔横截面积的增大而增大，第二个正峰值的幅值随明洞通孔横截面积的增大而减小。综合两个压缩波压力梯度的情况，明洞通孔最优横截面积为120m2。在本专利技术实施例中，所述明洞1的横截面为四边形，在本专利技术的其他实施例中，明洞1的横截面也可以是近圆形、近椭圆形。明洞1的长度影响了列车过隧道时气动效应减缓的效果，明洞1长度过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车过隧道气动效应减缓装置，其特征在于，包括：明洞(1)，所述明洞(1)整体成管状，它包括顶部(2)、边墙(3)；在所述顶部(2)与边墙(3)之间为明洞通孔(4)；所述明洞(1)连接在隧道的入口处；其中，/n所述明洞通孔(4)的横截面积大于所连接隧道的横截面积。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车过隧道气动效应减缓装置，其特征在于，包括：明洞(1)，所述明洞(1)整体成管状，它包括顶部(2)、边墙(3)；在所述顶部(2)与边墙(3)之间为明洞通孔(4)；所述明洞(1)连接在隧道的入口处；其中，
所述明洞通孔(4)的横截面积大于所连接隧道的横截面积。


2.根据权利要求1所述的列车过隧道气动效应减缓装置，其特征在于，所述明洞(1)的边墙(3)上设置有开口(5)。


3.根据权利要求1所述的列车过隧道气动效应减缓装置，其特征在于，所述明洞(1)的顶部(2)上设置有开口(5)。


4.根据权利要求2或3所述的列车过隧道气动效应减缓装置，其特征在于，所述明洞(1)的开口率在0％和30％之间，其中，所述开口率为所述开口(5)的面积之和与所述明洞(1)的表面积之和的比值。


5.根据权利要求4所述的列车过隧道气动效应减缓装置，其特征在于，所述明洞(1)的开口率为20％。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，王中钢，闫磊，杨基宏，韩运动，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37