[發明專利]一種時速600km以上磁懸浮鐵路隧道的橫通道設計方法

有效

• 申請號: 202010630522.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111852500B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張雷;王田天;楊明智;陸意斌;錢博森;伍釩;周丹
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21F11/00;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

本發明公開了一種時速600km以上磁懸浮鐵路隧道的橫通道設計方法，設計方法包括：通過數值模擬，得橫通道無量綱長度系數與列車表面壓力最大峰峰值關系，橫通道無量綱長度系數與列車整車側向力關系，確定較優橫通道無量綱長度系數；基于較優橫通道無量綱長度系數，得橫通道距隧道口無量綱距離系數與列車表面壓力最大峰峰值關系，確定較優橫通道距隧道口無量綱距離系數；基于較優橫通道無量綱長度系數和較優橫通道距隧道口無量綱距離系數，通過數值模擬，得橫通道無量綱截面積系數與列車表面壓力最大峰峰值關系，確定較優橫通道截面積。該橫通道設計方法能有效緩解時速600km以上磁懸浮鐵路隧道內部壓力波動。

技術領域

本發明涉及磁懸浮鐵路隧道工程技術領域，具體而言，涉及一種時速600km以上磁懸浮鐵路隧道的橫通道設計方法。

背景技術

對于單線鐵路隧道建設，為了施工以及應急情況下的救援需要，常采取橫通道來聯通兩隧道。目前國內外研究主要集中在時速不超過350km(馬赫數小于0.3)的普通高速鐵路隧道的橫通道設計上，研究結果表明合理設置橫通道參數可以有效緩解隧道內的壓力波動。

對于時速600km+磁懸浮列車，其馬赫數達到0.49，介于可壓縮流動與跨聲速流動之間，其通過隧道時內部的流動性質會發生根本性的變化，同時也會產生比普通高速鐵路隧道內更為劇烈且復雜的壓力變化，現有的普通高速鐵路隧道橫通道的設計方法很難再次適用。

因此，亟需提出一種針對時速600km以上磁懸浮鐵路隧道的橫通道設計方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種時速600km以上磁懸浮鐵路隧道的橫通道設計方法，以解決現有的橫通道設計方法不能有效緩解時速600km以上磁懸浮鐵路隧道內部壓力波動的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種時速600km以上磁懸浮鐵路隧道的橫通道設計方法，該橫通道設計方法包括以下步驟：

通過數值模擬計算，得到某一時速時橫通道的無量綱長度系數與通過隧道時磁懸浮列車表面壓力最大峰峰值的關系式，以及此時速時橫通道的無量綱長度系數與通過隧道時磁懸浮列車整車側向力的關系式，從而確定磁懸浮列車表面壓力最大峰峰值和磁懸浮列車整車側向力均較小時的較優橫通道無量綱長度系數；

基于較優橫通道無量綱長度系數，通過數值模擬計算，得到此時速時橫通道距隧道口的無量綱距離系數與通過隧道時磁懸浮列車表面壓力最大峰峰值的關系式，從而確定較優的橫通道距隧道口的無量綱距離系數；

基于較優橫通道無量綱長度系數和較優的橫通道距隧道口的無量綱距離系數，通過數值模擬計算，得到此時速時橫通道無量綱截面積系數與通過隧道時磁懸浮列車表面壓力最大峰峰值的關系式，從而確定較優的橫通道截面積；

其中，無量綱長度系數是指橫通道的長度與通過磁懸浮鐵路隧道的磁懸浮列車長度之比；無量綱距離系數是指橫通道距磁懸浮鐵路隧道的隧道口的距離與磁懸浮鐵路隧道的長度之比；無量綱截面積系數是指橫通道的截面積與磁懸浮鐵路隧道中一個單線隧道的截面積之比。

進一步地，橫通道的無量綱長度系數與通過隧道時磁懸浮列車表面壓力最大峰峰值的關系式如下：

ΔP＝ax₁+b；

橫通道的無量綱長度系數與通過隧道時磁懸浮列車整車側向力的關系式如下：

F_y＝cx₁²-dx₁+e；

其中，ΔP為通過隧道時磁懸浮列車表面壓力最大峰峰值；x₁為橫通道的無量綱長度系數；F_y為通過隧道時磁懸浮列車整車側向力；a、b、c、d、e為通過數值模擬確定的系數。