3　隧道會車壓力波

3.1　問題的提出

單孔雙線隧道內(nèi)會車會引起比明線會車更為嚴(yán)重的氣體壓力波動問題。原因主要有兩個，其一是兩列車在隧道內(nèi)高速相向運行，列車前方的空氣受到擠壓來不及從隧道口排出，壓力急劇升高；列車后方由于隧道內(nèi)空氣來不及補(bǔ)充，壓力急劇降低。當(dāng)兩列車在隧道內(nèi)交會時引起的空氣擾動疊加并產(chǎn)生極不均衡的空氣壓力場，引起比明線會車更劇烈的壓力波動。另一個更為重要的原因是列車車頭高速進(jìn)入隧道入口時會產(chǎn)生一個壓縮波，以當(dāng)?shù)芈曀傧蛩淼莱隹趥鞑ァ５竭_(dá)隧道出口時大部分壓力波能量傳播到出口空間，但由于空間突然變大，壓縮波在隧道出口轉(zhuǎn)換成膨脹波反方向以聲速向隧道入口傳播。當(dāng)列車車尾進(jìn)入隧道時，在隧道入口形成一個膨脹波，也以當(dāng)?shù)芈曀傧蛩淼莱隹趥鞑ァ５竭_(dá)隧道出口時部分能量轉(zhuǎn)換成壓縮波反方向以聲速向隧道入口傳播。這種現(xiàn)象稱為隧道的入口效應(yīng)。此時，另一列從隧道另一端進(jìn)入的列車也會產(chǎn)生相反方向的壓縮波和膨脹波，兩列車進(jìn)入隧道時產(chǎn)生的壓縮波和膨脹波來回傳遞的疊加，導(dǎo)致隧道內(nèi)氣體壓力劇烈變化。因此，隧道內(nèi)會車時，兩列車進(jìn)入隧道產(chǎn)生的入口效應(yīng)與交會壓力波疊加，在隧道內(nèi)形成非常復(fù)雜的壓力變化，會引起比明線會車更為嚴(yán)重的氣體擾動問題。

正是由于隧道內(nèi)會車引起的空氣擾動問題的復(fù)雜性，隧道內(nèi)會車可能導(dǎo)致的列車空氣動力學(xué)問題還有許多不清楚的地方。例如在隧道內(nèi)什么位置會車會導(dǎo)致會車壓力波峰值最大？最大壓力峰值可能達(dá)到多大？隧道內(nèi)會車壓力波與隧道長度有什么關(guān)系？與列車長度有什么關(guān)系？入口效應(yīng)如何影響會車壓力波？兩者的疊加是使隧道內(nèi)壓力峰值增大還是使其減小？只有這些問題弄清楚了，才有可能進(jìn)一步探討隧道會車壓力波與車速的關(guān)系；與阻塞比的關(guān)系；與線間距的關(guān)系等問題。然而，鐵路隧道長短不一，列車長度各異，兩列車進(jìn)入隧道的時刻不一定相同，導(dǎo)致會車位置千變?nèi)f化。因此，隧道會車壓力波問題至今沒有一個清晰的圖像，世界各國的研究者幾十年來做了大量的研究工作[1～15]，但仍然對其變化規(guī)律缺乏全面的認(rèn)識。