高速铁路的隧道特点

合集下载

高速铁路工务知识手册(路基桥隧)

高速铁路工务知识手册(路基桥隧)《高速铁路工务知识手册》（路桥）1高速铁路的基本概念1.3 高速铁路工务设施十大技术特点。

1.3.2 新型桥梁。

对高速铁路桥梁，要求具有较大的刚度，常用跨度桥大量采用预应力混凝土双线整孔箱梁、大跨度桥梁采用梁拱组合桥梁、更大跨度桥梁采用斜拉桥等新型桥梁。

1.3.3 以桥代路。

高速铁路沿线经济社会发达，需跨越的城市道路、公路、既有铁路、地下管线多，沿海地区河道水网密布、软土等特殊性土分布广泛，大量采用高架桥以桥代路。

已开通和在建设计速度350km/h、250km/h高速铁路桥梁比例分别达到了71%和35%。

1.3.4 隧道净空。

高速运行引起的隧道空气动力学问题突出。

为减缓高速列车通过隧道时产生的空气动力学效应对旅客舒适度和车厢变形的影响，加大隧道净空面积。

350km/h双线和单线隧道有效净空面积分别达到了100m2和70m2，250km/h双线和单线隧道分别达到了90m2和58m2。

1.3.5 刚度均匀。

路基沿线路的刚度不平顺会造成轨道动态不平顺。

列车速度越高、刚度变化越剧烈，引起的列车振动越强烈，因此，除要求路基段刚度均一外，在路基与桥梁、涵洞、隧道等结构物之间和路堑遇路堤之间设置路桥、路涵、路隧、堤堑等各种过渡段，以实现刚度均匀过渡。

1.3.6 沉降控制。

为确保高速铁路正常行车和减少维修量，对工后沉降控制严格。

路基工后沉降：无砟轨道不大于15mm，250和350 km/h线路有砟轨道分别不大于100mm和50mm。

桥梁基础工后沉降：无砟轨道不大于20mm，250和350 km/h线路有砟轨道分别不大于50mm和30mm。

涵洞工后沉降量与相邻路基地段协调一致。

1.3.8 动态优化。

为有效控制工后沉降和沉降速率，对软土、松软土和湿陷性黄土等特殊地段路基，提前开展实验工程，根据沉降观测数据和发展趋势、工期等，采取调整预压土高度、卸荷时间、基床底层顶面抬高、铺轨时间等，进行动态优化设计。

隧道断面设计

大断面隧道设计技术
秦岭终南山公路隧道
高速铁路隧道的特点：需考虑列车在隧道内高速运行时的空气动力学效应；一般采用扁平大断面隧道。
ITA隧道断面划分标准
划分净空断面积（m2）
超小断面
<3
小断面
3-10
中等断面
10-50
大断面
50-100
超大断面
>100
日本隧道断面划分标准划分开挖断面积（m2）
大断面隧道设计－防排水设计
防排水措施 • 以施工缝、变形缝防水为重点，施工缝防水同时采用背贴
式止水带与中埋式止水带或遇水膨胀止水条的防水措施；变形缝防水同时采用中埋式止水带及其他两种可靠的防水措施； • 应重视初期支护的防水，并辅以注浆防水、防水层、膨胀止水胶加强防水，满足结构设计和使用要求； • 隧道内均应设置双侧排水沟。单洞双线隧道，根据地下水量，可增设中心水沟； • 富水地层隧道应采用深排水沟（水沟水位在铺底面20cm以下）；
大断面隧道设计－衬砌结构设计
现代隧道衬砌结构设计的特点：
采用岩石力学模型，而不采用传统的荷载－结构模型；围岩既是荷载的来源，又是承载结构；围岩是主要的承载结构；锚喷支护只是用来加固围岩，提高围岩的承载能力；二次衬砌作为安全储备，视具体情况决定是否施设；强调信息化施工。
reinforced ribs of shotcrete and bolting, Sfr, RRS+B 9) Cast concrete lining, CCA
锚杆长度
大断面隧道设计－衬砌结构设计
离散单元法的应用
大断面隧道设计－衬砌结构设计
有限单元法模拟
离散单元法模拟
大断面隧道设计－衬砌结构设计

40高速铁路隧道的基本知识

Kv r
3
在长隧道中，微气压波最大值与壁面状态有很大关系。板式道床
较大，碎石道床较小。
12
高速铁路隧道的基本知识
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
主要内容： 1 高速铁路隧道发展概况 2 高速铁路隧道空气动力学问题 3 减少隧道空气动力效应的工程措施
13
3 减少隧道空气动力效应的工程措施
积达到隧道截面积的0.5倍以上，竖井基本没有降压效
果，有时反而会增大瞬变压力。
17
3 减少隧道空气动力效应的工程措施
4）设置平行导坑平行导坑通过横通道将瞬变压力幅值降低，这种情
况下运行时的主要特征是，每当列车经过一个横通道口就产生一次压力脉冲。虽其瞬变压力变化频繁，但强度较弱，使旅客较易承受。
空气动力学效应的影响
① 由于瞬变压力，造成旅客耳膜不适，舒适度降低，并对铁路员工和车辆产生危害；
② 行车阻力加大，引起对列车动力和能耗的特殊要求； ③ 列车风加剧，影响在隧道中的作业人员； ④ 高速列车进入隧道时，会在隧道出口产生微压波，引起
爆破噪声并危及洞口建筑物； ⑤ 列车克服阻力所做的功转化为热量，隧道内温度升高； ⑥ 产生空气动力学噪声问题。
19
谢谢观看！
THANK YOU
（2）断面扩大侧面开口型
15
3 减少隧道空气动力效应的工程对策
2）改变隧道入口形式
（3）喇叭型
（4）斜切型
16
3 减少隧道空气动力效应的工程措施
3）设置通风竖井在隧道内合理地设置通风竖井，可将因高速行车产
生的瞬变压力幅值降低50％左右，同时还能降低行车的空气阻力。
竖井的直径不宜超过隧道直径的35%，若竖井截面

高速铁路桥梁特点及分类

限制钢轨附加力。
23
5. 耐久性措施
• 改善耐久性的原则
采用上承式结构和整体桥面高质量的桥面防排水体系和梁端接缝防水，不让桥面污水流经梁体结构构造简洁，常用跨度桥梁标准化、规格品种少结构便于检查，可方便地到任何部位察看足够的保护层厚度，普通钢筋最小保护层厚度≥3cm，预应力管道最
为了保证高速列车的行车安全和乘坐舒适，高速铁路桥梁除了具备一般桥梁的功能外，首先要为列车高速通过提供高平顺、稳定的桥上线路。
5
3. 客运专线桥梁可分为高架桥、谷架桥和跨越河流的一般桥梁。混凝土和预应力混凝土结构具有刚度大、噪音小、温度变化引起结构变形对线路影响少、养护工作量小、造价低等优势，在客运专线桥梁设计中广泛采用。
京津城际铁路高架桥概貌
6
4. 全面采用无砟轨道是高速铁路发展趋势，桥上无砟轨道对桥梁的变形控制提出更为严格的要求。
无砟轨道的优点弹性均匀、轨道稳定、乘坐舒适度进一步改善养护维修工作量减少线路平、纵断面参数限制放宽，曲线半径减小，坡度增大
无砟轨道基本类型轨道板工厂预制、现场铺设—日本板式轨道、德国博格型无砟轨道现场就地灌筑— 德国雷达型无砟轨道（长枕埋入式、双块式）
• 每孔简支箱梁的四个支座采用四种型号
• 有砟桥梁的坡道梁支座应垂直设置（无砟桥梁另作考虑）
• 采用架桥机架设箱形梁，要保证四支点在同一平面上
采用架桥机架设箱形梁，要保证四支点在同一平面上
34
7. 支座与墩台
• 墩台 • 墩台基础的纵向刚度应满足纵向力安全传递的要求，横向刚度应保证上
部结构水平折角在规定的限值以内。
11
2. 桥上无缝线路与桥梁共同作用
• 修建客运专线要求一次铺设跨区间无缝线路，以保证轨道的平顺和稳

高速铁路的隧道工程

28
优点：无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。此外，无缝线路还具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声等优点。
29
30
31
32
33
34
35
36
ห้องสมุดไป่ตู้7
38
39
在河南巩义隧道设计中，铁四院的设计人员通过大断面黄土隧道合理支护参数的选择和确定，提出了国内首套时速350公里双线黄土隧道衬砌设计图，在下穿310国道段施工中实现了路面零沉降。
18
19
20
21
无碴轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道碴道床而组成的轨道结构型式，它具有轨道稳定性高，刚度均匀性好，结构耐久性强和维修工作量显著减少等特点，对于高速铁路较传统的有碴轨道有更好的适应性。
17
郑西高速铁路90％的线路处于黄土覆盖区，绝大部分处在湿陷性黄土地层。如何使长达近400公里的湿陷性黄土保持稳定，特别是如何保证铺设无砟轨道的沉降控制要求，成为郑西高速铁路建设成败的关键。针对湿陷性黄土地区修建高速铁路的世界级难题，2005年工程开工前，铁四院在铁道部组织下，分段选取全线代表性工点，展开湿陷性黄土的浸水试验。
27
物质不灭定律告诉我们，任何一种物质都不会消失，只不过从一种形式转化为另一种形式。钢轨的温度力也同样如此，它不可能消失，是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。

中南大学《隧道工程》第11章国外高速铁路隧道简介

闭”结构，不允许地下水流入隧道，衬砌结构除考虑围岩
和其他荷载外，还承受部分水压力。
8
J3 德国高速铁路隧道
德国早期高速铁路隧道横断面图
加强导线接触网导线工作有效空间信号
公路标
保护层空间
隧图1道1－横6 断德国面第积2代（新线轨隧面道横以断面上(单）位约：m为) 82m2
9
J3 德国高速铁路隧道
《隧道工程》
国外高速铁路隧道简介
中南大学隧道与地下工程系
1
国外高速铁路隧道简介
主要内容
➢日本新干线隧道 ➢韩国高速铁路隧道 ➢德国高速铁路隧道 ➢法国高速铁路隧道 ➢其他国家高速铁路隧道
2
J1 日本新干线，数量最多； 2.日本新干线铁路隧道多采用单洞双线断面，其净空有效面积只有62～64m2，是目前世界各国双线高速铁路隧道中断面最小者； 3.为解决乘车舒适度和降低洞口微气压波，日本新干线铁路隧道采用了提高列车密封性能和在洞口设置缓冲结构的措施；
5.隧道主要采用复合式衬砌，初期支护为主要受力结构，多采用型钢钢架支护，二次衬砌的主要作用是安全储备，厚度一般采用30cm。
5
J1 日本新干线隧道
6
J2 韩国高速铁路隧道
1.韩国首尔至釜山高速铁路列车运行速度设计目标值为 350km/h，隧道净空有效面积采用107m2，是世界各国高速铁路隧道中断面最大者；
14
J4 其它国家高速铁路隧道 3.奥地利高速铁路隧道横断面图
FD5.30
隧道横图11断－8 面奥地积利新（建高轨速铁面路隧以道横上断面）(单约位：为m) 66m2 15
J4 其它国家高速铁路隧道 4.瑞士高速铁路隧道横断面图
隧道横断面积（轨面以上）约为66m2 16

2 高速铁路隧道净空断面及衬砌支护参数

单线圆形结构，有
效面积66m ；盾构外径10.8m，内径9.8m，管片厚度50cm。
2
单洞双线和双洞单线方案比较：
高速铁路均设计为双线，因此存在单
洞双线和双洞单线的比较：从地质条件、建设工期、施工难度和方法、运营通风、防灾救援、工程投资、空气动力学影响等方面综合考虑进行选择。
单洞双线和双洞单线方案比较：
一般隧道在边墙底均加强。研究与试验证明，边墙与仰
拱若采用顺接则可改善受力状况，故隧道采用曲墙式衬砌。
衬砌支护参数的特点
衬砌支护参数的特点
衬砌支护参数的特点
衬砌结构支护参数
II级无仰拱衬砌结构
衬砌结构支护参数
II级无仰拱衬砌结构底板配筋
衬砌结构支护参数
II级有仰拱衬砌结构
衬砌结构支护参数
范围内设置一些设备，如接触导线张力调整器和接触导线开关以及接头的紧回装置等。工程技术作业空间在安全空间和救援通道之外，其宽度应为0.3m。不得用工程技术作业空间来满足隧道建设的施工误差。
断面形式
断面形式
断面形式
断面形式
狮子洋隧道位于广深港客运专线上，
国内第一座水下高
速铁路隧道， 350km/h，双洞
优缺点比较：单洞双线阻塞比小，能有效提高乘车舒适度；双洞单线有利于防灾救援；地质条件差，考虑施工难度和风险，宜选用用TBM或盾构，考虑施工风险，采用双洞单线；运营通风方面，双洞单线利用列车活塞风更有利。
单洞双线和双洞单线方案比较：
优缺点比较：
选择原则：
隧道长度大于20km，从防灾救援方面考虑，采用双洞单
线方案。兰武二线乌鞘岭隧道（20050m）；石太客运专线太行山隧道（27839m）。

国内外高速铁路隧道特点与发展概况

11.12.2020
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
▪ 2、高速铁路隧道特点
高速铁路隧道与一般铁路隧道相比有较多的不同，高速铁路隧道的特点主要是与空气动力学相关方面的，它涉及到隧道的洞口形状、隧道及列车的横断面积、列车头部形状、车辆密封性、隧道结构的耐久性、洞内设施及轨道道床类型等一系列的问题。
▪ 隧道净空断面积为64m2。
11.12.2020
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
直线隧道标准断面
曲线隧道标准断面
11.12.2020
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
11.12.2020
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
▪ （3）设计情况 1）支护新干线修建初期采用支护的原则是： 1.除特殊地质条件外，支护一律采用钢支撑； 2.钢支撑采用旧钢轨制作； 3.标准钢支撑由4构件构成。
▪ 1、东海道新干线隧道
东海道新干线是日本第一条高速铁路，全长 515.4km，1959年4月20日正式开工，于1964 年10月1日正式开通运营，设计列车运营速度为 270km/h，有隧道67座，总长度约68.5km。
11.12.2020
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
▪ （1）地质情况
天童川以东为洪积层，第三纪地层和新期火山岩类，以软石为主；断层发育显著，伴有大量涌水，特别是以新丹那隧道为中心的火山岩地区，除断层和地下水之外，还存在着由于热水溶液而产生的变质岩等不良地质。
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
11.12.2020
国内外高速铁路隧道特点和发展概况
▪ 高速铁路定义：
高速行车是铁路现代化的重要标志，高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1970年5月，日本在第71号法律《全国新干线铁路整备法》中规定：“列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的干线铁道称为高速铁路”。这是世界上第一个以国家法律条文的形式给高

高铁隧道参数

高铁隧道参数高铁隧道参数是确保高铁安全、顺畅运行的关键因素。

这些参数涵盖了隧道的长度、宽度、高度以及其他与设计和地质条件相关的细节。

下面将详细介绍这些参数及其重要性。

首先，高铁隧道的长度是根据具体的工程设计和地质条件来确定的。

隧道长度的规划旨在满足列车运行的需求，同时考虑到地形、地质、环境保护和工程造价等多方面因素。

过长的隧道可能会增加建设成本和运营风险，而过短的隧道则可能无法满足列车的运行需求。

其次，隧道的宽度和高度是根据列车的尺寸和安全要求来确定的。

隧道宽度要能够容纳列车的通过，并且留有一定的安全距离，以确保列车在行驶过程中的稳定性。

隧道的高度也要足够容纳列车通过，并且确保列车和隧道结构之间有足够的空间，以防止因碰撞或其他原因造成的安全事故。

此外，高铁隧道的净空尺寸也是非常重要的参数。

净空尺寸是指隧道内部的实际空间大小，它直接影响到列车的通过能力和运行速度。

高铁隧道的净空尺寸通常根据列车的最高运行速度来确定，以确保列车在高速行驶时不会受到隧道结构的限制。

除了上述基本参数外，高铁隧道的设计还需要考虑围岩类型、开挖宽度和高度等因素。

不同的围岩类型会对隧道的稳定性和安全性产生不同的影响，因此需要在设计和施工过程中采取相应的措施来确保隧道的稳定性。

开挖宽度和高度则取决于隧道的设计和施工方法，需要根据具体情况进行调整和优化。

总的来说，高铁隧道参数的选择和设计是一个复杂而重要的过程。

这些参数的选择需要综合考虑多种因素，包括地质条件、列车尺寸、运行速度、工程造价等。

通过科学的设计和合理的施工，可以确保高铁隧道的安全性、稳定性和经济性，为高铁的顺畅运行提供有力保障。

高速铁路设计规范条文8隧道

8隧道8.1一般规定地道设计一定考虑列车进入地道引发的空气动力学效应付行车、游客舒坦度、地道结构和环境等方面的不利影响。

地道衬砌内轮廓应切合建筑限界、设备安装、使用空间、结构受力缓和解空气动力学效应等要求。

地道结构应知足持久性要求，主体结构设计使用年限应为100 年。

地道主体工程竣工后，应付其特别岩土及不良地质地段基底的变形进行观察。

地道协助坑道的设置应综合考虑施工、防灾营救分散缓和解空气动力学效应等功能的要求。

地道结构防水等级应达到一级标准。

8.2衬砌内轮廓地道衬砌内轮廓确实定应试虑以下要素：1地道建筑限界；2股道数及线间距；3地道设备空间；4空气动力学效应；5轨道结构形式及其营运保护方式。

地道净空有效面积应切合以下规定：2，m双线地道不该小于h 时， 100 350km1设计行车速度目标值为300、／2。

单线地道不该小于70 m2，单 90 m／h 时，双线地道不该小于 250km2 设计行车速度目标值为2。

58 m线地道不该小于曲线上的地道衬砌内轮廓可不加宽。

地道内应设置营救通道和安全空间，并切合以下规定：1营救通道1）地道内应设置贯穿的营救通道。

单线地道单侧设置，双线地道双侧设置，营救通道距线路中线不该小于 2.3m。

2）营救通道的宽度不宜小于 1.5m，在装设专业设备处可适合减少；高度不该小于 2.2m。

3）营救通道走行面不该低于轨面，走行面应平坦、铺设坚固；2安全空间1）安全空间应设在距线路中线 3.0m 以外，单线地道在营救通道一侧设置，多线地道在双侧设置；2）安全空间的宽度不该小于0.8m，高度不该小于 2.2m。

双线、单线地道衬砌内轮廓如图～4 所示。

cm）时速 250km/h 双线地道内轮廓（单位：8.2.5-1 图隧线线道路路中中中线线线内轨顶面图时速300、350km/h双线地道内轮廓（单位：cm）线内轨顶面图时速250km/h单线地道内轮廓（单位：cm）线隧路道中中线线内轨顶面图 8.2.5-4 时速 300、350km/h 单线地道内轮廓（单位： cm）8.3地道衬砌暗挖地道应采纳复合式衬砌，明挖地道应采纳整体式衬砌。

高速铁路隧道工程

汇报人：日期:CATALOGUE目录•高速铁路隧道工程概述•高速铁路隧道设计•高速铁路隧道施工•高速铁路隧道安全与质量控制•高速铁路隧道工程案例分析•总结与展望高速铁路隧道工程概述01高速铁路隧道工程是指为满足高速列车行驶需要，在地质条件下利用工程机械修建的隧道。

定义具有较高的技术要求，需要考虑到隧道内的空气动力学效应、隧道结构设计、施工方法等因素。

特点定义与特点通过修建高速铁路隧道，可实现列车的高速通行，提高铁路运输能力和效率。

提高铁路运输能力优化国土空间布局提高安全性高速铁路隧道能够穿越山地、丘陵等复杂地形，优化国土空间布局，促进区域经济发展。

高速铁路隧道具有较好的封闭性，能够减少外部环境对列车行驶的影响，提高列车行驶的安全性。

030201高速铁路隧道工程的重要性高速铁路隧道工程的历史与发展高速铁路隧道工程起源于20世纪初，随着工程技术的发展和进步，逐渐得到了广泛应用和发展。

发展目前，我国已成为世界上高速铁路隧道工程建设规模最大、技术水平最高的国家之一，未来还将继续推进高速铁路隧道工程建设，提高铁路运输能力和效率。

高速铁路隧道设计02根据施工条件、线路要求和地质条件，选择合适的断面形状，如圆形、马蹄形、矩形等。

隧道断面形状根据列车通行、施工安全、结构稳定及地质条件等因素，确定合理的隧道横断面尺寸。

隧道横断面尺寸为保证列车安全舒适地运行，隧道内应保持规定的净空面积和净空高度。

隧道净空隧道断面设计根据围岩的物理力学性质、岩体结构特征等因素，对围岩进行分级，以便于选择适当的支护类型和参数。

围岩分级包括喷射混凝土、锚杆、钢支撑等，提供足够的支撑力，防止围岩变形和破坏。

初期支护在初期支护的基础上，采用更强的支护措施，如钢筋混凝土衬砌等，以增加隧道的整体稳定性。

二次支护隧道支护结构设计排水设计通过设置排水沟、排水管等设施，将地下水排出隧道外，以防止积水对隧道结构造成不利影响。

防水设计采用防水卷材、防水涂料等材料，防止地下水渗透进隧道内。

高速铁路的隧道特点

高速铁路的隧道的特点高速铁路的隧道设计是由限界、构造尺寸、使用空间和缓解及消减高速列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定的。

研究表明，以上两方面要求中，后者起控制作用。

当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开。

空气的粘性以及气流对隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不能象在隧道外那样及时、顺畅地沿列车两侧和上部流动，列车前方的空气受压缩，随之产生特定的压力变化过程, 引起相应的空气动力学效应并随着行车速度的提高而加剧。

1、由于瞬变压力造成乘员舒适度降低，并对车辆产生危害；2、微压波引起爆破噪声并危及洞口建筑物；3、行车阻力加大；4、空气动力学噪声；5、列车风加剧。

高速铁路进入隧道产生的空气动力学效应是由多种因素所确定的。

行车速度，车头和车尾形状，列车横断面，列车长度，列车外表面形状和粗糙度，车辆的密封性等。

隧道净空断面面积，双线单洞还是单线双洞，隧道壁面的粗糙度，洞口及辅助结构物形式，竖井、斜井和横洞，道床类型等。

列车在隧道中的交会等。

列车进入隧道引起的压力变化是两部分的叠加：①列车移动时从挤压、排开空气到留下真空整个过程引起的压力变化；②列车车头进入隧道产生的压缩波以及车尾进入隧道产生的膨胀波在隧道两洞口之间来回反射产生的压力变化(Mach波)。

当双线隧道中同时有不同方向列车相向行驶时，叠加所产生的情况则更为复杂。

列车在隧道中运行时(无相向行驶列车)车上测得的最大压力波动发生在第一个反射波到达列车时。

Mach波以声速传播，对于长隧道，来回反射的周期相应较长。

同时，在反射的过程中能量有所衰减。

而对于短隧道，Mach波反射的周期大为缩短。

同时，在反射过程中能量损失也较少，致使压力波动程度加剧。

试验表明，压力波动绝对值，并不随隧道长度的减小而减小。

因此，对高速铁路中的隧道，有的虽然不长（例如长度在1km左右），其可能引起的行车时的压力波动仍然不能忽视。

但是，当隧道长度短到使列车首尾不能同时在其中时。

我国高速铁路主要技术特点.

我国高速铁路主要技术特点中国铁道科学研究院研发中心徐鹤寿速度是铁路运输现代化的重要标志之一。

自1964年日本成功建成世界第一条高速铁路——东海道新干线以来，高速铁路以其速度快、运能大、效益高、全天候、节能、环保、安全等显著特点，在世界各国得到迅速发展。

我国高速铁路的主要技术特点由于各国发展高速铁路的国情、路情不同，运输模式不同，故采用的技术和装备也不同，运营管理和养护维修方式也有不同。

我国具有国土辽阔、人口众多、铁路客货运输繁忙等不同于国外的特点，因此在充分借鉴国外高速铁路先进技术的基础上，结合我国的实际，逐步形成了具有中国特色的高速铁路技术体系。

其特点是：满足高速度、高密度、大运量、长距离、高舒适性及多种运输组织形式需求；兼容不同速度等级的列车，配备多种编组形式的动力分散型动车组；采用高平顺性、高稳定性、高耐久性且少维修的基础设施；建立智能化的调度指挥系统、列车自动控制系统及信息化的运营管理系统；高度重视环境保护，追求高安全性、高可靠性及低运营成本。

高速铁路系统主要由工务工程、牵引供电、通信信号、动车组、运营调度、客运服务等6大系统构成。

我国高速铁路各系统的主要特点如下。

2.1 工务工程技术特点为保证高速列车能够长期、持续地安全、平稳的运行，要求线下基础具有高平顺性、高稳定性、高精度、小变形、少维修等特点。

线下基础的这些技术特点是高速铁路有别于中低速铁路的最主要之点，需要从线路平纵断面、路基、轨道、桥梁、隧道等各方面选用必要的技术标准和措施加以保证。

2.1.1 线路为保证高速列车的运行安全、平稳和旅客的舒适度，线路设计的主要特点是平、纵断面变化应尽可能平缓，并具有一个宽大封闭的运行空间。

为此增大了线间距、曲线半径、缓和曲线及夹直线的长度及坡段长度等。

（1）建筑限界建筑限界是铁路的基本技术标准之一，与运输模式和车辆、桥隧、站台、接触网等设备设施的设计密切相关。

建筑限界一般分为基本建筑限界、桥梁建筑限界、隧道建筑限界；根据牵引种类，又分电力牵引铁路、内燃牵引铁路的建筑限界等。

7 高速铁路隧道施工技术

装置、臂旋转装置、自动
测量装置等。开挖中自动测量装置隧道提供姿态情
报，改变掘进机的姿态进
行开挖作业。
三、大断面隧道施工技术---机械开挖法
4 铣挖法
铣挖法是通过采用一种叫铣挖机的设备，安装在任何类型的液压挖掘机上，高效替代挖斗、破碎锤、液压钳等通用配置，应用于隧道掘进机轮廓修整、
渠道沟槽铣掘、建筑物拆
CD法
CRD法
二、大断面隧道施工技术---钻爆法
4 中壁法
CD法施工顺序
二、大断面隧道施工技术---钻爆法
4 中壁法
CRD法施工顺序
三、大断面隧道施工技术---机械开挖法
1 掘进机（TBM）法
隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）是指岩石隧道全断面掘进机，是一种集掘进、出碴、支护和通风防尘等多功能为一体的大型高效隧道施工机械。具有以下优点：作业连续，施工效率高；开挖轮廓圆顺、超挖量小，可减小支护工作量；
除、沥青混凝土路面铣刨等多个领域，适用于多种
地层。图为安装在挖掘机
上的铣挖头。
四、防排水施工工艺
1、隧道防水施工流程
四、防排水施工工艺
2、防水板铺设工艺
对初期支护的渗漏水情况进行检查，并采取有效措施进行处理。初
期支护表面平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理。
四、防排水施工工艺
二、大断面隧道施工技术---钻爆法
在开挖主洞之前，先用钻爆法快速掘进一个超前导坑，进行地质调查、排水以及围岩改良等作业，而后再次用钻爆法进行扩挖的一种施工方法。
导坑超前扩挖台阶法
二、大断面隧道施工技术---钻爆法

简述高速铁路隧道特点

简述高速铁路隧道特点
高速铁路隧道是现代铁路建设中重要的组成部分，其特点主要体现在以下几个方面。

首先，高速铁路隧道对车辆行驶速度和行车安全具有重要意义。

隧道内部相对封闭的环境使得列车在其中可以更好地保持稳定的速度，最大限度地减小了与外界环境的摩擦力，从而提高了列车的运行效率和速度。

此外，隧道的建设还可以避免列车与其他交通工具或行人之间的交叉冲突，有效提高了铁路的安全性。

其次，高速铁路隧道在地质条件和地形地貌上的要求很高。

由于隧道是在地下开挖，因此需要对所处的地质环境进行详细的勘探和评估工作，以确保隧道的稳定性和安全性。

在地形地貌条件复杂的地区，隧道的设计需要充分考虑山岭、河流、地下水等因素的影响，采取相应的措施来应对地质灾害的风险，如地层加固、防水处理等。

另外，高速铁路隧道在通风和防火方面也有一系列特殊要求。

由于隧道内的空间有限，列车行驶时会产生大量的热量和废气，因此隧道的通风系统需要能够及时排除烟雾和废气，保障列车和乘客的安全。

此外，隧道还需要采取一系列防火设计和设施，如防火墙、防火门等，以最大程度地减少火灾的发生和蔓延。

最后，高速铁路隧道还需要考虑环境保护和可持续发展的因素。

在设计和建设过程中，需要尽量减少对自然环境的破坏和对生态系统的影响。

隧道的排水系统、垃圾处理、噪音控制等方面的设计，都需要与环境保护要求相匹配，以减少对周围环境的污染和干扰。

总的来说，高速铁路隧道具有对车辆行驶速度和行车安全的重要意义，需要满足地质条件和地形地貌的要求，以及特殊的通风、防火和环境保护需求。

这些特点使得高速铁路隧道成为现代铁路建设中不可或缺的重要组成部分。

高铁特点及优势

高铁特点及优势1. 基本特点1、高速铁路非常平顺，以保证行车安全和舒适性，高速铁路都是无缝钢轨，而且时速300公里以上的高速铁路采用的是无砟轨道，就是没有石子的整体式道床来保证平顺性。

2、高速铁路的弯道少，弯道半径大，道岔都是可动心高速道岔。

3、大量采用高架桥梁和隧道。

来保证平顺性和缩短距离。

4、高速铁路的接触网，就是火车顶上的电线的悬挂方式也与普通铁路不同，来保证高速动车组的接触稳定和耐久性。

5、高速铁路的信号控制系统比普通铁路高级，因为发车密度大，车速快，安全性一定要高。

2. 主要优势2.1 载客量高无论是高速公路或机场都会发生挤塞。

高速铁路的优点是载客量非常高。

2.2 耗时少除最高运行速度外，旅客更关心的是旅行时间。

2.3 安全性好高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。

高速铁路问世35年以来，日、德、法三国共运送了50亿人次旅客。

只有德国1998年6月3日的ICE884高速列车行驶在改建线上发生事故。

2.4 正点率高高速铁路全部采用自动化控制，可以全天候运营，除非发生地震。

2.5 舒适方便座席宽敞舒适，走行性能好，运行非常平稳。

减震、隔音，车内很安静。

乘坐高速列车旅行几乎无不便之感，无异于愉快的享受。

2.6 能耗较低如果以“人/公里”单位能耗来进行比较的话。

高速铁路为1，则小轿车为5，大客车为2，飞机为7。

高速列车利用电力牵引，不消耗宝贵的石油等液体燃料，可利用多种形式的能源。

3. 社会效益对沿线地区经济发展起到了推进和均衡作用；促进了沿线城市经济发展和国土开发；沿线企业数量增加使国税和地税相应增加；节约能源和减少环境污染。

随着京津城际铁路、京广高速铁路、郑西高速铁路、沪宁城际高速铁路、沪杭高铁、京沪高铁、哈大高铁、兰新高铁等相继开通运营，中国高铁正在引领世界高铁发展。

专家们认为，交通运输各行业中，从单位运量的能源消耗、对环境资源的占用、对环境质量的保护、对自然环境的适应以及运营安全等方面来综合分析，铁路的优势最为明显。

高速铁路桥梁隧道的特点19.20

高速铁路进入隧道的空气动力学关联因素
高速列车采用流线型头
型，目的是优化其空气
行车速度、车头和车尾形状、列车横截面、动力学性能，降低空气
列车长度、列车外观表面形状和粗超度、
阻力、压力波、噪声等，
车辆的密封性
提高运行速度。
• 隧道净空断面面积、洞型、隧道壁面的粗糙度、洞口及辅助结构形式，竖井、斜井口和横洞，道床类型等。
高速铁路隧道
2019.9
高速铁路对于基础建设的标准要求较高，线路最小曲线半径较大，这是大量隧道工程产生的缘由。
高铁隧道的特点主要与列车
• 列车进入隧道时，列车前方的空气受到挤压，来不及从隧道口排除，压力急剧升高，在入口处产生一个压缩波，向隧道出口以音速传播；当列车的车尾进入隧道时，列车后方由于隧道内空气来不及补充，压力急剧降低，形成一个膨胀波，这一膨胀波将掠过车体以音速向隧道出口传播。在隧道出口，压缩波和膨胀波一部分会以微气压波的形式向外散射，另一部分发生相互转化后反射回来向隧道入口传播。如果隧道比较长，隧道内压力波会反复作用于列车，使得列车表面压力在短时间内发生剧烈变化，这种剧烈的压力变化考验着列车的气密性，如果列车气密性较差，车外的压力波动会传入车内，引起车内压力发生突变，造成乘客耳鸣，影响乘坐舒适性。
复
整
合
体
式
式
衬
衬
砌
砌
2、洞门
墙式洞门
斜切式洞门
3、隧道的附属构筑物
排水设施、避车洞、电力及通信信号安防设施等。
• 列车在隧道中的交会。
高速铁路隧道的主要技术标准
为列车横断面积与隧道横断面积的比值。0.10-0.12
2、隧道横断面净空尺寸

高速铁路的隧道特点

高速铁路的隧道的特点高速铁路的隧道设计是由限界、构造尺寸、使用空间和缓解及消减高速列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定的;研究表明,以上两方面要求中,后者起控制作用; 当列车进入隧道时,原来占据着空间的空气被排开;空气的粘性以及气流对隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不能象在隧道外那样及时、顺畅地沿列车两侧和上部流动,列车前方的空气受压缩,随之产生特定的压力变化过程, 引起相应的空气动力学效应并随着行车速度的提高而加剧;1、由于瞬变压力造成乘员舒适度降低,并对车辆产生危害；2、微压波引起爆破噪声并危及洞口建筑物；3、行车阻力加大；4、空气动力学噪声；5、列车风加剧;高速铁路进入隧道产生的空气动力学效应是由多种因素所确定的; 行车速度,车头和车尾形状,列车横断面,列车长度,列车外表面形状和粗糙度,车辆的密封性等; 隧道净空断面面积,双线单洞还是单线双洞,隧道壁面的粗糙度,洞口及辅助结构物形式,竖井、斜井和横洞,道床类型等; 列车在隧道中的交会等;列车进入隧道引起的压力变化是两部分的叠加：①列车移动时从挤压、排开空气到留下真空整个过程引起的压力变化；②列车车头进入隧道产生的压缩波以及车尾进入隧道产生的膨胀波在隧道两洞口之间来回反射产生的压力变化Mach波;当双线隧道中同时有不同方向列车相向行驶时,叠加所产生的情况则更为复杂; 列车在隧道中运行时无相向行驶列车车上测得的最大压力波动发生在第一个反射波到达列车时; Mach波以声速传播,对于长隧道,来回反射的周期相应较长;同时,在反射的过程中能量有所衰减; 而对于短隧道,Mach波反射的周期大为缩短;同时,在反射过程中能量损失也较少,致使压力波动程度加剧;试验表明,压力波动绝对值,并不随隧道长度的减小而减小; 因此,对高速铁路中的隧道,有的虽然不长例如长度在1km左右,其可能引起的行车时的压力波动仍然不能忽视;但是,当隧道长度短到使列车首尾不能同时在其中时;则Math波的叠加不可能发生,压力波动程度当然随之缓解; 当隧道长度为1km时,压力波动明显加剧,而当隧道长度进一步增大到3km时,压力波动则并无显著加剧,反而有缓解趋向; 列车交会的双线隧道,最不利情况发生在列车交会在隧道中点时;研究表明：对于压力波动,诸因素中隧道横截面积的影响是最大的;隧道净空断面面积,或者说,隧道阻塞比是最主要的因素;根据计算分析,提出压力波动与隧道阻塞比之间有下列关系;3 N β kv P 2 max 单一列车在隧道中运行时,N =1.3 O.25;考虑列车交会时,N =2.16 0.06; 式中：max P —3秒钟内压力变化的最大值；v —行车速度；—阻塞比；面积隧道内轨顶面以上净空列车横截面积＝; 竖井斜井、横洞的存在会缓解压力波动的程度;竖井位置对减压效果的影响很大,并不是处于任何位置的竖井都能有较好的效果;竖井断面积5～lOm 2 即可,加大竖井的横断面积,并不能收到好的效果; 根据Mach波叠加情况可以理论地得到竖井的最佳位置： 1 2 M M L X 式中X —竖井距隧道进口距离；L —隧道长度；M —Mach数;双线隧道列车在隧道中交会引起压力波动的叠加,情况十分复杂;列车交会时,压力波动最大值是单一列车运行情况的2.8倍; 实际上,列车交会时所产生的压力波动同列车长度、隧道长度、会车位置、车速等多种因素有关; 在车辆密封的情况下,假定车外压力a P 为常数,车内压力随时间的变化可以表为：计算结果表明,车辆的密封对车内压力波动的影响可以归结为“缓解”和“滞后”两种效应; 值得指出的是,在考虑到列车交会的情况下,就车外压力而言,洞口会车有时会成为最不利情况,然而在列车密封的条件下,洞口会车并非最不利情况;由于“滞后”效应,车内压力来不及“响应”列车就出洞了;高速铁路隧道设计应通过正确地选择隧道设计参数,将压力波动控制到“允许” 范围内; 评定压力波动程度一般采用的参数有：①“峰对峰”最大值;即最大压力变化的绝对值；②压力变化率的最大值;将这两种指标单独使用均不能合理地同人的生理反应和乘员的舒适度相联系;例如,对于变化缓慢的压力过程,即使变化幅度较大,但由于来得及对耳腔压力进行主动如做吞咽动作或被动外界降压时中耳通道将自动开启调节,不会造成很大不适;当然,对于变化急剧的情况,尽管变化率较大,但只要变化幅度不大,也不会有多大问题; 因此,目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值,例如3S内最大压力变化值或4S内最大压力变化值; 所谓3S或4S大致相当于完成耳腔压力调节所需的时间; 行车阻力由机械阻力和空气阻力两部分组成;机械阻力一般同行车速度成正比：W bV a D M 式中a ,b —常数；V —车速；W —列车质量;而空气阻力则同行车速度二次方成正比;在隧道中,空气阻力问题更为突出; 根据现场试验资料,T.HARA,N.NISHIOKA等1967提出了行车阻力的下列经验公式：8 . 9 2 V dl c W bV a D 式中W —列车质量t；V —车速km/h；l —列车长度m； D —阻力N;①隧道长度的影响研究表明,空气阻力随隧道长度的增加而单调增加,但其增加率越来越小,最后趋于一常数;阻塞比越小,趋于常数所需的隧道长度越短;当0.15 ＝时,隧道长度超过3km以后,空气阻力已变化不大；而对于0.42 的隧道在长度超过10km以后仍有较大的变化;②阻塞比对空气阻力的影响空气阻力随的增加而单调增加,并且斜率越来越大;当以V=250km/h为例, 从0.15增加到0.20时,空气阻力将增加工13%;而当从O.4增加到0.45时,空气阻力将增加16%;③列车在隧道中交会的影响以S=1OOm 2 、=0.1为例,当两列车车体重合时,空气阻力系数将增加23% 车长360m,隧道长3000m; 一般说来会车阻力只对确定机车最大牵引能力时有意义;④竖井的影响竖井的存在,可降低行车阻力;但这种影响并不很大;以设在隧道中断面积为5m 2 的竖井为例,当=0.42时,空气阻力减小7%,当=O.15时,空气阻力仅降低1.2%;微压波是隧道出口微气压波的简称,是高速铁路隧道运营过程中产生的空气动力学问题之一; 微压波使得列车高速进入隧道时,在另一侧出口产生突然爆炸声响,对隧道出口附近的环境构成危害; 欧洲国家对此研究较少,而日本由于采用的隧道断面较小,微压波问题特别突出;针对这一现象,日本铁道技术研究所等在现场测试、模型实验、理论分析及工程措施等方面进行了全面地研究,并取得了成功的应用;研究认为,隧道出口的爆炸声响是由列车高速进入隧道产生的压缩波在隧道内传播到达出口时,由出口向外部放射脉冲状压力波而引起的; 微压波的大小与列车进洞速度、隧道长度、道床类型及隧道入口形式等有关;降低隧道微压波的工程措施有以下几种：①采用特殊隧道入口形式称为洞口缓冲结构；②采用道碴道床或具有相同效果的贴附有吸音材料的洞壁；③连接相邻隧道并在连接部分适当开口,对单一隧道可在埋深浅的地方设窗孔；④利用斜井、竖井、平行导坑等辅助坑道;1973年,Ham mitt通过对有关列车隧道空气动力学问题的理论研究,提出了微压波问题的预见;1975年,在日本新干线冈山以西段的试运营过程中首次观察到; 此后,随着新干线投入运营和列车速度的提高,在日本的其它地方也相继出现了由微压波产生的洞口气压噪声现象;①微压波的产生隧道微压波是列车高速进入隧道产生的压缩波在隧道内以音速传播,当到达隧道的出口时,向外放射的脉冲状压力波;其大小与到达出口的压缩波形态密切相关,在靠近低频段与压缩波波前的压力梯度成正比;②微压波波形典型的洞口微压波波形见图1;其中U为列车的进洞速度,r为测点到洞口中心的距离;隧道短时,可能出现多个波峰,而对于长隧道来说,由于压缩波的反射波即稀疏波,亦称膨胀波波前较为模糊,使得第一个波峰最为显著;③微压波的大小和道床种类及列车进洞速度的关系图1 微压波波形r=20m 当隧道较短如小于1km时,道碴道床和板式道床几乎没什么差别,微压波的大小基本上与U 3 列车进洞速度成正比,即Pmax=KU 3 /r;其中, K为隧道出口地形影响系数;对于长隧道来说,道碴道床隧道的微压波较短隧道要小,基本上也符合U 3 关系;④微压波和隧道长度的关系图2为微压波最大值和隧道长度的关系;比较短的隧道小于1km微压波的大小不受隧道长度的影响;较长的道碴道床隧道的微压波最大值随隧道长度的增加减少；相反,板式道床隧道的微压波最大值随隧道长度的增加而增加,到某一隧道长度时达最大值,其后随隧道长度的增加而减小;⑤微压波最大值的距离衰减根据日本南乡山隧道东口的测量结果;微压波最大值大体上与到隧道出口中心的距离r成反比; ⑥微压波频谱分析日本对米神、大仓山、南乡山、加登、尾道、备后、新关门等隧道进行了实际量测分析,图3为加登隧道东口微压波的频谱分析结果隧道长482m,板式道床;分析认为,微压波的幅值随频率值的增加而下降,下降梯度大体上与列车速度U成正比; 对于短隧道来说,道碴道床和板式道床的差别不大,微压波的幅值随频率的增加而呈线性减小; 对于板式道床隧道,U=200km/h时的微压波幅值在0～13Hz范围图内呈线性减小,并在13Hz 处骤减,且隧道越长,其减小的梯度越小;这一13Hz的频率与微压波主脉冲后产生的压力变动频率是一致的图2 微压波最大值和隧道长度的关系图3 加登隧道东口微压波频谱分析结果对于短隧道,可忽视在隧道内传播的压缩波的变形,并可忽略洞口外微压波的指向性;由上式可知,微压波最大值Pmax与到达隧道出口的压缩波压力对时间微分的最大值成正比; 因此,通过减小到达隧道出口的压缩波波前的压力梯度可以降低隧道出口微压波大小; 实际上,在长5～10Km的板式道床隧道中,列车以200Km/h速度进洞的情况下,其微压波是很大的,也会产生气压噪声;但列车速度若降低到某一速度时,其微压波压力将变小较同速度下的短隧道微压波略大,气压噪声也很小或没有; 隧道洞口缓冲结构的目的就是将高速列车进入隧道而产生的压缩波波前的压力梯度在传播的最初阶段就降低下来,以产生与降低列车进洞速度相同的效果;日本针对备后隧道长8900m,板式道床,断面面积60.4m2进行了一系列较为完善的全封闭缓冲结构不同截面和不同长度的模型试验,研究了各种条件下的微压波降低效果;①微压波最大值与缓冲结构长度的关系仅就全封闭缓冲结构来说,若长度大于隧道水力直径,其效果基本上为一定值;②微压波最大值与缓冲结构断面积的关系见图4,由图可知,缓冲结构的截面积约为隧道的1.55倍时,便可使微压波的第一波和第二波均呈较小值; 因此,对于没有开口的全封闭缓冲结构,取其截面积为隧道截面积的l.55 倍,长度大于隧道直径即可; 开口部分设在缓冲结构的侧面,为长方形;对于全长开口,随着开口面积的增加,微压波第一波减小而第二波增加; 如果对不同开口长度条件下的微压波最大值进行比较,则当其断面比=1.62时,几乎没什么差别,但当断面比=1.04 时,1/2长开口较全长开口为小,显示出其具有良好的降低微压波效果; 在某一试验条件下,微压波最大值比在缓冲结构开口率为0时约为0.5,而在开口面积/隧道断面积=0.2且1/2长开口时为0.3～0.35左右; 缓冲结构断面积/隧道断面积直线型和曲线型多少有些差别,但具有共同的趋势;圆形断面条件下,缓冲结构长度/隧道直径=3.33、缓冲结构开口直径/隧道直径=2.5时的微压波最大值为无缓冲结构时的0.2～0.3倍;该种缓冲结构形式还用于备后隧道板式道床,8 9 0 0m、第二高山隧道板式道床,3207m、大野隧道长5389m,板式道床等隧道; 图7、图8、图9、图10、图11、为东北、上越新干线使用的几种洞口缓冲结构形式; 大部分采用耐久性良好的混凝土结构或钢结构,其断面积比为1.4; 图7所示的缓冲结构长15m,侧面开口面积约15m 2大部分为左右各7.5m 2 ；图8所示的缓冲结构长12m,侧面开口的面积约10m2大部分为左右各5m2;通过试验量测认为,长15m的缓冲结构开口面积稍稍过大,改为11～12m 2 为好;上述两种缓冲结构的效果与山阳新干线标准洞口形式的效果相同; 图9为采用与隧道同一断面的洞口缓冲结构形式断面比＝1,长2 0m,顶部开口,隧道长750m,开口位置任选;微压波最大值比约为0.45,相当于列车进洞速度降为0.77≈0.45 1/3 倍的效果;图7隧道标准洞口缓冲构之一图10为一关隧道北口的洞口缓冲结构概况,隧道长9700m,缓冲结构与隧道的断面比=1.4,缓冲结构长15m,侧面开口面积为l5m2 ; 图11为长17m的标准洞口缓冲结构形式,图示为第二芹泽隧道的洞口缓冲结构,隧道长775m,断面比1.4;微压波最大值比约为0.42,相当于列车进洞速度降为0.75≈0.42 1/3 倍的效果;隧道洞口缓冲结构并不能解决列车在隧道内高速行走产生的压力变化给乘员带来的不适和压力过大而带来的耳鸣问题;但却可以通过降低列车进洞后第一阶段压缩波的波前梯度而有效地降低出口微压波的大小,消除洞口的爆炸声响,减少微压波给洞口带来的环境危害; 缓冲结构的应用应将微压波的大小、隧道的具体长度、断面尺寸、道床类型、辅助坑道的设置、洞口附近房屋等建筑物的性质及其它环境要求、地质地形地貌条件、工程难易程度、造价等进行综合考虑;在有条件的隧道,还应考虑利用其它降低微压波的措施;如采用贴有吸音材料的洞壁等措施;1964年10月,世界上首条高速铁路日本东海道新干线投入了运营;三十多年来全世界已有10多个国家修建了高速铁路;欧洲的一些国家发展较快,正在形成欧洲高速铁路网;日本也已修建了东海道、山阳、东北及上越等新干线;高速铁路的修建技术日益成熟; 高速铁路线上的隧道不同于一般的铁路隧道,当高速列车在隧道中运行时要遇到空气动力学问题,主要表现为空气动力效应所产生的新特点及现象;为了降低及缓解空气动力学效应,除了采用密封车辆及减小车辆横断面积外,必须采取有力的结构工程措施,增大隧道有效净空面积及在洞口增设缓冲结构；另外还有其它辅助措施,如在复线上双孔单线隧道设置一系列横通道；以及在隧道内适当位置修建通风竖井、斜井或横洞;增大隧道有效净空面积其效果显著;但因增加工程数量,从而提高了造价；在洞口增设缓冲结构、将隧道出入口作成喇叭型、增设混凝土明洞或钢结构的棚洞等,并且在其洞壁上开设通气孔洞或窗口,既可降低洞内瞬变压力,又可减弱微压波产生洞口附近的“爆炸”声; 在复线线路上还要确定是修建成单孔双线隧道,还是修建双孔单线隧道;下面给出单孔双线及双孔单线隧道优缺点的比较;理论及试验研究表明,影响隧道中压力变化的因素有：列车的速度、头部及尾部形式、横断面面积、长度；车辆外表型式及粗糙度；隧道的有效净空面积大小及突变、长度及洞壁的粗糙度等;而在这些影响因素中列车的速度和阻塞比二者是至关重要的;研究还表明,隧道中最大压力变化与列车速度的平方成正比,同时也与阻塞比的N次方成正比;因此列车速度确定之后,阻塞比就成为关键的因素;而当列车车型选定以后列车横断面面积已确定,隧道有效净空面积就又成为决定性因素;出于安全考虑,新规范已将跨度改为12.9m;尽管日本采用洞口增设缓冲结构及密封车辆措施来降低空气动力效应,但当列车速度为300km/h时,也产生了扩大隧道有效净空面积为85m2的设想;再从其正在开发的磁悬浮高速铁路,已将阻塞比降低为β =0.12,有效净空面积为74m2;这就表明车辆横断面积相对减小,也就是取得增大有效净空断面的效果;通过以上分析可以认为：为了降低隧道的空气动力效应,增大隧道有效净空面积是较好的结构工程措施,也是当前世界各国高速铁路发展的总趋势;在确定隧道横断面有效净空尺寸之前,首先要正确地选择隧道设计参数;高速列车进入隧道时产生的空气动力学效应,与人的生理反应和乘客的舒适度相联系;这就要制定压力波动程度的评估办法及确定相应的阈值,目前较通用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值,如3S或4S内最大压力变化值;我国拟采用图12 列车速度为300km/h 时,西班牙采用的100m2隧道横断面图压力波动的临界值控制标准为3.0KPa/3S;根据压力波动与隧道阻塞比关系公式：N β kv P 2 max式中N =2.16±0.06列车交会时；K =实测数据反分析系数;可以推算出满足舒适度要求时,阻塞比β 宜取为当v ＝250km/h时β ＝0.14 v ＝350km/h时β =0.11 隧道横断面形式一般为园形部分或全部、具有或没有仰拱的马蹄形断面;而影响隧道横断面尺寸的因素有：建筑限界；电气化铁路接触网的标准限界及接触网支承点和接触网链形悬挂的安装范围；线路数量：是双线单洞还是单线双洞；线间距；线路轨道横断面；需要保留的空间如安全空间,施工作业工作空间等；空气动力学影响；与线路设备的结构相适应;根据德国有关规范隧道线路危险区在列车速度为300km/h＞160km/h时,距线路中心线应为3m;此时工作人员不能在隧道内停留,在线路危险区处要设立安全空间;多线隧道安全空间设于两侧;安全空间的尺寸至少为高2.2m,宽0.8m;这是为了铁路员工而设计的;安全空间设在隧道侧墙一侧,容许宽度受以下因素的影响：①为保证乘客及工作人员安全,暂时或长期安装的设施—防护通道,把手或防护栏杆；②专业部门安装建筑设施；③无线电和信号系统配电柜和电气开关操纵机构;安全空间地面应在轨面规定高度上,必需平坦,只容许有较小的横向坡度,安全空间的地面与接触网设备的带电部分之间的距离至少为3.95m;在所有隧道内,必须为每条线路设置直通的救援道路;它设置在安全空间一侧,距线路中心线至少2.2m;此空间高度至少为2.2m,宽度至少为1.6m,后者可保证满足施工作业空间后,还有1.25m的最小宽度;根据安全方案规定配备救援列车时,救援道路的长度为1000m;而无救援列车时其长度不超过500m;隧道中还应设一个施工作业工作空间,在暗挖双线隧道内沿隧道环形衬砌的最小厚度为0.30m,此空间应符合下列要求：①工程辅助设施；②隧道衬砌预留的补充加强设施；③根据要求可转换为施工作业工作空间的建筑设施;具体地说施工作业工作空间可用来安装将来需要的设备或加强衬砌以及安装降低噪声的护墙板,也可用来满足衬砌未预料的少量的静态长期变形;但不得利用施工作业工作空间来满足隧道建设的工程误差;德国直线段隧道断面图见图13; 法国高速列车的速度曾多次创造了世界最高纪录,国内已先后投入运行的有多条高速线路如TGV—PSE,TGV-A,TGV—R及TGV—N等,为了与欧洲大陆联网而生产了TGV欧洲之星,此列车适应了英国列车车低而窄的特点; 法国已制定了TGV—A大西洋沿岸高速线上的列车速度与隧道有效净空面积的关系; 列车速度km/h 200 230 270 300及以上隧道有效净空面积m 2 46 55 71 100 法国高速铁路双线隧道阻塞比β ＝0.13～0.15,现行的运营列车速度为270km/h;隧道有效净空面积为71m 2 ,列车横断面积为10m 2 ;车辆限界同UIC限界;图13 第二代新线直线段的隧道横断面日本东海道新干线是世界上最早建成的高速铁路线,其后又陆续修建了山阳、东北及上越等新干线;其单线隧道建筑限界宽为4400mm,高为6450mm;车辆限界宽3400mm高6350mm;建筑限界中在每侧留有500mm,这是为了考虑车体横向摇动偏移值; 影响偏移值的主要因素是：车轴横向移动、横摇引起车体的倾斜、蛇形引起车端的偏移及轨道不平顺增大偏移等;建筑限界比车辆限界高100mm; 东海道新干线建筑限界与隧道内轮廓间的最小富余量为50mm;基于东海道新干线的经验,考虑施工误差及养护等原因,山阳新干线的最小富余量采用了l00mm;于70年代开通的山阳新干线等双线隧道;线间距由4.2m改为4.3m；隧道有效净空面积由60.5m2加到63.4m2 ;高速铁路条件下的隧道灾害,主要表现为火灾、水灾、空气动力学问题、隧道内掉块、侵限和结构失稳;其中隧道内掉块、侵限和结构失稳问题是铁路隧道的共有问题,即隧道病害问题,在非特大灾害条件下如爆炸、地震、山体滑坡等一般来说发展较为缓慢,有一定的时间发现和整治,且可通过提高设计标准和施工工程质量来相应提高其抗灾能力,有关隧道病害的监测、检测、状态评估和整治能够独立进行操作；空气动力学问题可以通过对隧道断面和隧道洞口形式等采取一系列构造技术措施来解决；水灾问题在水底隧道中最为突出,危害也大；火灾具有突发性,常常造成灾难性后果; 国内外运营隧道中,洞内火灾事故时有发生,其中相当一部分火灾造成了严重的后果,如：日本北陆隧道、日本坂隧道、大清水隧道等,其中北陆隧道列车火灾事故死伤七百多人；德国的Billweder隧道、荷兰的Velsen隧道、西班牙的Guadarrama 隧道及英国伦敦地铁维多利亚车站隧道等;近年来我国也发生过几起严重的隧道火灾事故;这些隧道内的灾害不仅直接造成生命财产的巨大损失,还造成了停运、恢复整治和善后处理等更大的间接损失;列车火灾可能在线路的任何地方发生,但以隧道内火灾最难处理,主要表现为以下几方面：1、着火列车停在隧道内时,乘客避难和救援困难; 铁路隧道为长条形,空间狭小,火灾蔓延。

高速铁路的隧道特点教材

研究表明，以上两方面要求中，后者起控制作用。

当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开。

高速铁路进入隧道产生的空气动力学效应是由多种因素所确定的。

行车速度，车头和车尾形状，列车横断面，列车长度，列车外表面形状和粗糙度，车辆的密封性等。

隧道净空断面面积，双线单洞还是单线双洞，隧道壁面的粗糙度，洞口及辅助结构物形式，竖井、斜井和横洞，道床类型等。

列车在隧道中的交会等。

当双线隧道中同时有不同方向列车相向行驶时，叠加所产生的情况则更为复杂。

列车在隧道中运行时(无相向行驶列车)车上测得的最大压力波动发生在第一个反射波到达列车时。

Mach波以声速传播，对于长隧道，来回反射的周期相应较长。

同时，在反射的过程中能量有所衰减。

而对于短隧道，Mach波反射的周期大为缩短。

同时，在反射过程中能量损失也较少，致使压力波动程度加剧。

试验表明，压力波动绝对值，并不随隧道长度的减小而减小。

因此，对高速铁路中的隧道，有的虽然不长（例如长度在1km左右），其可能引起的行车时的压力波动仍然不能忽视。

但是，当隧道长度短到使列车首尾不能同时在其中时。

高铁知识考题

高速铁路知识思考题1、铁路速度一般分为几档？答：铁路速度的分档一般定为：时速100－120km称为常速；时速120－160km 称为中速；时速160－200km称为高速或快速；时速200－400km称为高速；时速400km以上称为超高速。

2、高速铁路发展第二阶段的主要特征是什么？答：（1）已建成高速铁路的国家进入了高速铁路网规划和建设的年代。

（2）修建高速铁路网已经不仅仅是部门的需要，而成为地区之间相互联系的政治上的需求。

（3）由于能源和环境的要求，需要发展无污染的高速铁路。

（4）出现了国内和跨越国境的高速铁路网。

3、当今世界建设高速铁路的几种模式？答：（1）新建双线高速铁路，专门用于旅客快速运输。

（2）新建双线高速铁路，实行客货共线运行。

（3）部分新建高速线与部分既有线运行。

（4）既不修建新线，也不对既有线进行大量改造，而是在既有线上采用摆式车体的车辆组成的动力组运行，旅客列车和货物列车混用。

4、高速列车的不同形式有哪些？答：（1）按动力配置方式分为：动力分散型和动力集中型。

（2）按转向架形式分为：镀接式和独立式。

5、高速铁路的技术经济特征是什么？答：（1）输送能力大；（2）速度快，旅行时间短；（3）安全性好；（4）气候变化影响小，正点率高；（5）旅行方便、舒适；（6）能源消耗低；（7）对环境污染小；（8）效率高、效益好。

6、简述我国修建高速铁路的必要性。

答：（1）经济及社会发展的需要；（2）客流特点适宜发展高速铁路；一是量大；二是集中；三是行程长。

（3）客货分线为发展高速铁路创造了条件。

（4）修建高速铁路有利于促进我国铁路装备水平的提高和科学技术进步。

7、简述我国未来铁路客流有何特点？答：一是量大。

这是我国人口众多决定的，今后10－15年，铁路旅客发送量将达到26亿人次以上。

二是集中。

我国客流主要集中在京沪、京广、京沈、哈大、陇海、浙赣等主要干线上。

三是行程长。

1000公里以上的旅客70%是乘坐火车。