动车组总风压力最高值多少? [动车组压力波保护系统浅谈]

时间：2019-05-27 03:31:20　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：本文主要对国内高速动车组的压力波保护系统进行介绍和说明，针对动车组这一特殊运行平台，通过国内动车组压力波保护系统的类型简介，阐述压力波保护系统的工作原理和对乘客舒适度的重要性，并对动车组压力波保护系统进行探讨。
　　关键词：隧道空气动力学；压力波；动车组；乘客舒适度
　　Abstract: this paper mainly for domestic high speed high pressure wave protection system are introduced and illustrated, according to a special train operation platform, through the domestic emu pressure wave protection system of type introduction, this paper expounds the pressure wave protection system of working principle and comfort for passengers, and the importance of emu pressure wave protection system are discussed.
　　Keywords: tunnel aerodynamics; Pressure wave. Emu; Passenger comfort
　　
　　
　　中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
　　引言高速铁路：一般定义为列车运行速度在200km/h及以上的铁路干线。高速铁路是一项十分复杂的系统工程，需要多种学科的技术支持。许多在低速时可以忽略的现象，在高速时却变得非常重要。例如高速列车与空气的相互作用就是一个突出的例子。
　　
　　1、高速列车压力波问题
　　要说高速列车的压力波问题，不得不引入一门学科——隧道空气动力学：高速列车通过隧道时，所诱发的一系列与空气动力学相关的物理现象而逐步形成的一门分支学科。
　　隧道空气动力学问题，主要的也就是我们说的压力波问题，最常见且最容易感觉的：耳膜不适、列车风。
　　当列车驶入隧道瞬间，由于空气的压缩性及列车壁和隧道壁限制了空气侧向流和向上流的空间，使紧贴车头前的空气受到压缩并随列车向前流动，造成列车前方的空气压力突然升高，产生压缩波。被列车排挤的另一部分空气则通过环状空间向列车后方流动。随着列车的进一步驶入隧道，环状空间长度逐步增大，使车前隧道空间的空气压力继续升高，即压缩波的强度继续增大，直到列车全部进入隧道为止。该波以声速向前传播。波前方的空气流速为零，而波后方的空气以一定的流速随着列车向前流动。压缩波传播到出口后，一部分以膨胀波形式反射回来，另一部分以微气压波形式传出隧道出口。
　　
　　2、国内外对高速铁路隧道空气动力学研究现状
　　对于高速铁路隧道空气动力学的研究，我国起步比较晚，日本及许多西方国家对此做了大量研究，其研究范围主要集中在如下四个方面：
　　（1）压力波的变化梯度及乘客的舒适度的研究；
　　（2）压力波和微压波的传播和形成机理及其计算方法的研究；
　　（3）削减压缩波和微压波的各种方案的研究；
　　（4）实验方法的研究
　　本文主要对压力波的变化梯度及乘客的舒适度进行浅谈
　　2.1、压力波的变化梯度及乘客的舒适度的研究
　　列车提速是为了满足乘客快捷、舒适、安全的需要，必须将乘客的感受和要求放在第一位。列车车速的提高，会使列车在进出隧道时引起车内的较大压力变化，造成乘客耳膜的疼痛不适，因此在车速提高的同时，必须采用一定的标准，保证列车在进入隧道时车厢内压力的变化不能超过一定的限度。
　　3、高速列车压力保护系统的模式
　　随着近年来列车的飞速发展，高速列车应运而生。车辆的速度的提高相应也对交通工具的舒适性和安全性提出了更高的要求。在车体、门、窗的气密性得到保证的情况下，列车通过隧道或交会时引起的外气压力波动主要通过换气系统传到车内，引起乘客“耳鸣”。因此在车速高于160km/h时，需要采用压力缓和装置解决车内压力波动问题。
　　在高速列车上的空气压力保护系统，一般可分为以下2种空气压力保护模式：
　　（1）主动式压力波保护系统；
　　（2）被动式压力波保护系统。
　　3.1、主动式空气压力保护系统：
　　主动式压力波保护系统，又可称换气装置。在压力事件过程中，使用合适的鼓风机来输送外部空气，进行空气交换，并抵消空气压力波动。采用该套压力波保护方式的动车组，如CRH2型动车组。
　　
　　高速运行的车辆，在进入隧道的时候其车外压力变化很大，如果不抑制住车外压力变动传导给车内的话，乘客会感觉到耳鸣（乘客对于过大的压力变动而产生的听觉上的不适感）。
　　为了防止车外压力变动传到车内，车内换气使用供排风一体的连续换气装置，安装在车底。换气装置采用逆变器控制送风机的运行频率，通过提高送风机的静压力性能，能够更好地抑制车内的压力变动，并且带有确保换气量的特性。
　　换气装置本体预先在消音壁上，由流道构成的消音器框体箱的内部安置上两轴电动送风机后所构成的换气装置，由于使用的是通用电动机的外壳形状，为的是电动机的分解、组装、安置的容易。
　　为了提高车内的舒适性，电动送风机通过防振支持安装在消音器框体上，抑制向车体传导振动，力求减低车内噪音和振动。
　　主动式压力保护须设置高压通风机，其结构复杂，体积重量较大，噪音较大，其主要优点是始终保持车内通风换气，保证车内新鲜空气量。但是维护复杂，需要定期维护，如发生故障，很难在短时间内修复。
　　3.2、被动式压力波保护系统
　　被动式压力波保护系统，利用这个系统可以将列车内部空间的气压与外部环境气压相隔离，此时压力波阀门将会关闭与外部空间交换空气的通风口。采用该套压力波保护方式的动车组如CRH3型动车组。
　　当车内外压差变化超过200Pa/s、1000Pa/10s或其它条件（具体参数根据设计工况调整）时，列车压力保护系统启动。此时安装在列车的电器柜内的压力控制装置控制中间继电器动作，从而驱动各车空调控制柜内的中间继电器全部动作，进而控制各车安装在新风进气口和废排出气口的压力波保护阀动作，关闭新风进气口和废排装置出气口，用于阻隔车外压力波动传入车内。
　　此时空调系统以全回风方式运行。本车的空调控制器可通过控制接口与压力控制装置进行通讯，将压力保护动作信号发送给空调控制器，把该状态作为一个数字输入，同时将本车机组新风阀及废排单元废排风阀的故障反馈信息输入到空调控制器，通过空调控制器将压力保护系统的状态信息等上报。
　　当压力触发条件不满足时，压力监控单元发出控制信号，使压力波保护阀动作，打开空调机组新风进气口和废排出气口的压力保护阀，恢复空调系统的新风供应和废气排放。
　　4、结论
　　以上对高速铁路中空气动力学问题及压力波保护应对方案进行了浅谈。压力波保护系统方面的研究在国内还处在起步阶段，有许多系统性问题还需要进行深入分析研究。
　　
　　参考文献:
　　[1]《高速铁路隧道空气动力学》——梅元贵.
　　[2]《UIC660-2002》高速火车的技术一致性的确定测量.
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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