文档介绍：都市快轨交通
第 19卷第5期 2006年 10月学术探讨
地铁隧道内列车活塞风的计算方法
刘伊江
( 铁道第二勘察设计院
成都
610031)
摘
要
以流体连续性方程及伯努利方程为理论依
据, 针对地铁特点, 推导得出隧道内列车活塞风的计算
方法, 并对影响活塞效应的因素做定性分析。
关键词
地铁
隧道
列车
活塞风
计算
在目前国内地铁的隧道通风设计中, 对活塞通风
的计算往往依赖于计算机模拟软件( SES、ST ESS 等) 。
在国内相关专著或刊物上, 虽然针对铁路山岭隧道通
风的活塞风计算方法已有一些介绍[1 2] , 但地铁隧道内
活塞风的手工计算方法的介绍却并不多见。本文的目
的是借鉴山岭隧道活塞风的计算方法, 针对地铁隧道图 1
地铁隧道内活塞风计算示意图
的特点, 从流体力学的基本原理出发, 推导得出简单隧
后面; 列车尾部在一段时间内驶离形成一段
空穴
, 由
道模型下地铁活塞风的理论计算方法, 并定性分析其
车尾周围的空气就近补充。在隧道中运行时, 由于受
特点。
隧道壁的限制, 列车前端所排挤开的空气不能全部绕
1
模型的建立流到车后, 有相当一部分被推向前方; 而列车尾部的
列车突入隧道后的一段时间内, 活塞风压的压源
空穴
也不能由尾部附近的空气及时补充, 故形成比
是随列车而移动的, 活塞风速随时间增大。但当隧道在半自由空间行驶时更大的尾部负压, 进而吸引远处
足够长时, 一段时间后活塞风速便趋于一稳定值, 活塞的空气流入补充。设列车横断面积为 A 0 , 车速为 V0 ,
风基本达到稳定流状态, 活塞风压稳定不变, 与列车走( 见图 1) , 在 dt 时间内, 列车前端推开的空气体积为
[ 1 2]
行位置无关。相对而言, 地铁隧道长度远大于列车 A 0 V 0 dt, 即列车以 A 0 V 0 的体积率推移前端空气。此部
长度, 故在多数情况下, 地铁隧道活塞风可按恒定流分风量分为两部分, 一部分向前方隧道流动形成活塞
计算。风, 另一部分风量则由列车与隧道壁形成的环形间隙
为简化计算模型, 这里按一个区间内仅有一列车中流向列车后方。设隧道横断面积为 A , 活塞风速为
行驶考虑, 且只考虑计算区段前后各两座活塞风井的 v, 列车与隧道壁之间环状空间内空气的绝对流速( 相
作用, 忽略相邻其他( 前端及后端) 区段及列车的影响, 对于隧道壁) 为 w , 则向前流动的空气体积为 Av dt, 流
如图 1 所示。对这种简化对计算结果带来的影响将在向车尾的空气量为( A - A 0 ) w dt, 根据连续性方程可
文末讨论。写出
2
活塞风形成的机理 A 0 V 0 dt= A vdt+ ( A - A 0 ) wdt
则有
列车在半自由空间上运行时, 其前方空气可不受
A 0 V0 - A v
V0 - v
阻挡地被排挤到列车的两侧及上方, 继而绕流到列车 w= = ( 1)
A - A 0 1-
收稿日期: 2006- 03- 01
修回日期: 2006- 07- 07 式中,
为列车阻塞比,
= A 0 / A 。
作者简介: 刘