周丹，唐子童，戴小罡，劉漢歆，梅竹

(1.中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，軌道交通安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410075；2.湖南省機(jī)場(chǎng)管理集團(tuán)有限公司 湖南機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部，湖南 長(zhǎng)沙，410137；3.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢，430063)

近年來(lái)，為了提高出行交通的便捷性，越來(lái)越多的鐵路車(chē)站被設(shè)置于地下，以此實(shí)現(xiàn)車(chē)站與機(jī)場(chǎng)、公路等交通樞紐之間的立體換乘。在地下鐵路車(chē)站快速發(fā)展的同時(shí)，高速列車(chē)在車(chē)站內(nèi)運(yùn)行所帶來(lái)的空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題引起人們的關(guān)注，尤其是列車(chē)全速越站導(dǎo)致的瞬變壓力問(wèn)題，其會(huì)對(duì)車(chē)站內(nèi)人員舒適性、安全性、設(shè)備耐久性等產(chǎn)生不利影響[1-2]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)列車(chē)通過(guò)地下車(chē)站所造成的氣動(dòng)壓力進(jìn)行了大量研究，這些研究主要是針對(duì)未設(shè)置減壓豎井的車(chē)站。CHUN等[3]通過(guò)數(shù)值仿真發(fā)現(xiàn)當(dāng)列車(chē)通過(guò)車(chē)站時(shí)，站臺(tái)屏蔽門(mén)的壓力幅值與列車(chē)速度的平方呈線性關(guān)系。KIM[4]對(duì)首爾地鐵2 號(hào)線某車(chē)站屏蔽門(mén)的風(fēng)壓載荷進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，分析了不同列車(chē)運(yùn)行模式下車(chē)站屏蔽門(mén)表面的最大壓力。韓華軒等[5]采用數(shù)值計(jì)算的方法分析了隧道長(zhǎng)度對(duì)高速鐵路地下車(chē)站內(nèi)氣動(dòng)壓力的影響，并提出了最不利隧道長(zhǎng)度判別式。LIM等[6]對(duì)高速列車(chē)通過(guò)某地下車(chē)站時(shí)的瞬態(tài)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，探究了地下車(chē)站內(nèi)屏蔽門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)對(duì)列車(chē)越站瞬變壓力的影響。YUAN等[7]采用數(shù)值模擬方法，分析了地下車(chē)站內(nèi)屏蔽門(mén)與列車(chē)之間的間距對(duì)列車(chē)側(cè)向力的影響。蔣堯等[8-9]建立了高速列車(chē)地下車(chē)站氣動(dòng)效應(yīng)計(jì)算模型，得到了單車(chē)通過(guò)、列車(chē)站內(nèi)交會(huì)等工況下站臺(tái)處的氣動(dòng)壓力變化規(guī)律，并且對(duì)不同隔離墻長(zhǎng)度下高速列車(chē)過(guò)站氣動(dòng)效應(yīng)的影響進(jìn)行了探究。高偉等[10]以某城際鐵路地下車(chē)站為背景，對(duì)列車(chē)越站時(shí)屏蔽門(mén)瞬態(tài)壓力變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車(chē)頭和車(chē)尾經(jīng)過(guò)時(shí)，屏蔽門(mén)的壓力非均勻分布；而當(dāng)車(chē)身經(jīng)過(guò)時(shí)，屏蔽門(mén)的壓力呈均勻分布。

在高速鐵路長(zhǎng)大隧道建設(shè)中，經(jīng)常通過(guò)修建豎井來(lái)改善隧道內(nèi)的氣動(dòng)環(huán)境[11-12]，研究者發(fā)現(xiàn)在地下車(chē)站內(nèi)設(shè)置豎井等通風(fēng)設(shè)施同樣可以有效緩解列車(chē)通過(guò)所導(dǎo)致的氣動(dòng)壓力。趙小華等[13]通過(guò)數(shù)值計(jì)算探究了安裝通風(fēng)井對(duì)桃園地下車(chē)站內(nèi)瞬變壓力的影響，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)井有效降低了傳入站內(nèi)月臺(tái)區(qū)域的壓力波強(qiáng)度，使得月臺(tái)內(nèi)的壓力變化幅值大幅度下降；陳赤坤等[14-15]基于數(shù)值仿真，對(duì)高速列車(chē)從下穿過(guò)美蘭站時(shí)氣動(dòng)效應(yīng)及緩解措施開(kāi)展深入研究，發(fā)現(xiàn)設(shè)置豎井可以使站臺(tái)壓力峰值降低10%左右，從而滿足了初步擬定的相應(yīng)氣動(dòng)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；LI 等[16]以某地鐵車(chē)站為背景，通過(guò)數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)車(chē)站設(shè)置通風(fēng)井后，列車(chē)表面和列車(chē)內(nèi)部的壓力變化幅值都較大降低。

綜上可知，當(dāng)前關(guān)于列車(chē)越站瞬變壓力的研究中，較少涉及列車(chē)高速通過(guò)設(shè)有豎井的地下車(chē)站的研究，并且現(xiàn)有研究主要關(guān)注有無(wú)豎井對(duì)氣動(dòng)壓力幅值的影響，沒(méi)有深入分析豎井作用下列車(chē)、站臺(tái)不同位置處的壓力分布特性以及豎井面積變化對(duì)瞬變壓力的影響。此外，以往人們對(duì)地下車(chē)站內(nèi)氣動(dòng)效應(yīng)的探究主要是采用數(shù)值計(jì)算方法，其計(jì)算結(jié)果受湍流模型、計(jì)算參數(shù)、網(wǎng)格質(zhì)量、殘差收斂情況等諸多因素影響，導(dǎo)致結(jié)果可信度不高。針對(duì)以上不足，本文作者以長(zhǎng)贛高鐵黃花機(jī)場(chǎng)地下車(chē)站為工程背景，利用中南大學(xué)空氣動(dòng)力特性動(dòng)模型試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)不同豎井面積條件下高速列車(chē)全速通過(guò)地下車(chē)站的氣動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，深入探究豎井作用下的列車(chē)表面、站臺(tái)屏蔽門(mén)表面的壓力分布特性，并對(duì)豎井面積變化下的列車(chē)越站瞬變壓力進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)在中南大學(xué)空氣動(dòng)力特性動(dòng)模型試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行。該平臺(tái)由上下兩層結(jié)構(gòu)組成，上層是列車(chē)模型運(yùn)行的軌道，下層是列車(chē)模型提供動(dòng)力的二級(jí)動(dòng)滑輪加速系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)加速系統(tǒng)，可使列車(chē)模型速度最高達(dá)到500 km/h。測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集列車(chē)通過(guò)地下車(chē)站時(shí)的運(yùn)行速度、各測(cè)點(diǎn)壓力[17-18]。該試驗(yàn)平臺(tái)獲中國(guó)計(jì)量認(rèn)證(CMA)和中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)認(rèn)證(CNAS)[19-20]，能實(shí)現(xiàn)列車(chē)與周?chē)h(huán)境之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，精確模擬列車(chē)行駛時(shí)引起的氣動(dòng)效應(yīng)。

1.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

實(shí)地試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D1所示，模型詳細(xì)尺寸、列車(chē)模型及其壓力測(cè)點(diǎn)布置、屏蔽門(mén)測(cè)點(diǎn)布置分別如圖2、圖3、圖4所示。定義列車(chē)運(yùn)行方向?yàn)閤軸正方向，以運(yùn)行線至站臺(tái)方向?yàn)閥軸正方向，垂直地面向上為z軸正方向。由圖2～4 可見(jiàn)：試驗(yàn)?zāi)Ｐ头譃榱熊?chē)模型、隧道模型、車(chē)站模型3部分，考慮到動(dòng)模型試驗(yàn)平臺(tái)的尺寸，試驗(yàn)采用的模型比例為1∶30。高速列車(chē)模型采用頭車(chē)+6節(jié)中間車(chē)+尾車(chē)8 節(jié)車(chē)編組，其長(zhǎng)為6.95 m，寬為0.11 m，高為0.13 m。由于試驗(yàn)重點(diǎn)是模擬列車(chē)通過(guò)車(chē)站時(shí)的氣動(dòng)效應(yīng)，所以，對(duì)隧道模型長(zhǎng)度進(jìn)行了適當(dāng)縮短，設(shè)置其長(zhǎng)度為10 m。車(chē)站模型長(zhǎng)度為15 m。

圖1 實(shí)地試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.1 Diagrams of field test model

圖2 模型尺寸Fig.2 Model size

圖3 列車(chē)模型及其壓力測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.3 Train model and pressure measuring points layout

圖4 屏蔽門(mén)測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.4 PSD measuring points layout

考慮到現(xiàn)實(shí)中屏蔽門(mén)表面的承壓性能要比列車(chē)表面弱，并且屏蔽門(mén)承擔(dān)著確保站內(nèi)人員安全的重要作用，為了使豎井對(duì)屏蔽門(mén)的減壓效果更加明顯，在車(chē)站模型內(nèi)設(shè)置豎井時(shí)盡量使豎井位置靠近站臺(tái)兩側(cè)的屏蔽門(mén)，具體位置如圖2所示。豎井開(kāi)口形狀設(shè)置為正方形，豎井模型高度設(shè)置為0.6 m。

由于動(dòng)模型體積與實(shí)車(chē)體積相差甚遠(yuǎn)，要使縮比動(dòng)模型試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)具有可比性，就必須滿足一定的相似性準(zhǔn)則。對(duì)于模擬列車(chē)?yán)@流特性的試驗(yàn)而言，主要是保證馬赫數(shù)Ma與雷諾數(shù)Re相似[21-22]。由于試驗(yàn)與實(shí)車(chē)運(yùn)行時(shí)的介質(zhì)都是空氣，且列車(chē)運(yùn)行速度相同，因此，這2個(gè)流場(chǎng)的馬赫數(shù)相等。模型列車(chē)運(yùn)行速度為300 km/h，對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)為6.99×105，大于臨界雷諾數(shù)，因此，試驗(yàn)處于自模擬區(qū)，滿足雷諾數(shù)相似性要求[23]。

1.3 測(cè)試系統(tǒng)與測(cè)點(diǎn)布置

動(dòng)模型試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)由車(chē)載測(cè)試系統(tǒng)和地面測(cè)試系統(tǒng)組成，2個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的同步控制信號(hào)作用下協(xié)調(diào)工作，完成試驗(yàn)過(guò)程各參量的動(dòng)態(tài)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理。車(chē)載測(cè)試系統(tǒng)用于測(cè)量列車(chē)表面時(shí)程壓力，設(shè)備各構(gòu)成單元位于列車(chē)模型內(nèi)部，隨列車(chē)一起移動(dòng)。地面測(cè)試系統(tǒng)則用于測(cè)量列車(chē)模型的行駛速度與車(chē)站模型各處表面的時(shí)程壓力。其中，列車(chē)行駛速度的測(cè)量由2個(gè)光電傳感器完成，行駛速度等于2個(gè)光電傳感器間距與記錄時(shí)間差的比值。

本次試驗(yàn)采用相同的瞬態(tài)壓力傳感器對(duì)車(chē)表面瞬態(tài)壓力、屏蔽門(mén)表面瞬態(tài)壓力進(jìn)行測(cè)量，采樣頻率選用10 kHz，具體壓力測(cè)點(diǎn)布置位置如圖3和圖4所示，其中，壓力測(cè)點(diǎn)標(biāo)記為紅色。列車(chē)右側(cè)表面上共布置16 個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)(T1～T16)。站臺(tái)屏蔽門(mén)表面共布置9個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)(S1～S9)，其中測(cè)點(diǎn)S1和S8位于站臺(tái)左側(cè)屏蔽門(mén)，其余測(cè)點(diǎn)位于站臺(tái)右側(cè)屏蔽門(mén)。

1.4 研究工況

為了方便各工況之間的對(duì)比分析，定義豎井量綱一面積為A*，

式中：Ashaft為豎井面積；Atunnel為隧道面積，在縮比試驗(yàn)中，Atunnel=0.11 m2。單車(chē)以300 km/h 通過(guò)時(shí)，各工況設(shè)置如表1所示。工況1中站內(nèi)未設(shè)置豎井，對(duì)應(yīng)的豎井量綱一面積為0。工況2、3、4、5中站內(nèi)設(shè)有豎井，對(duì)應(yīng)的豎井量綱一面積分別為0.09、0.20、0.26、0.36。

表1 研究工況Table 1 Working condition

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 重復(fù)性試驗(yàn)

列車(chē)動(dòng)模型試驗(yàn)中的瞬態(tài)壓力測(cè)量容易受到各種因素的干擾，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，必須對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性進(jìn)行分析。在每個(gè)工況下進(jìn)行15～20次重復(fù)試驗(yàn)，篩選出最接近目標(biāo)速度的3組數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)性分析[18]。圖5所示為無(wú)豎井工況的3次重復(fù)性試驗(yàn)的壓力波形，其中取列車(chē)鼻尖點(diǎn)進(jìn)入進(jìn)站隧道時(shí)為零時(shí)刻。從圖5可知：列車(chē)表面測(cè)點(diǎn)壓力、屏蔽門(mén)測(cè)點(diǎn)壓力的3次試驗(yàn)壓力波形完全吻合，列車(chē)表面測(cè)點(diǎn)壓力幅值的最大相對(duì)誤差為1.33%，屏蔽門(mén)表面測(cè)點(diǎn)壓力幅值的最大相對(duì)誤差為1.21%。由此可知，動(dòng)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的重復(fù)性，滿足工程研究要求。

圖5 無(wú)豎井工況的3次重復(fù)性試驗(yàn)的壓力波形Fig.5 Pressure waveforms of three repetitive tests without shaft conditions

2.2 高速列車(chē)越站壓力分布特性

為了研究在車(chē)站設(shè)置豎井時(shí)高速列車(chē)越站壓力的分布特性，以下選取豎井量綱一面積為0.20的工況，對(duì)列車(chē)表面、屏蔽門(mén)表面上不同位置測(cè)點(diǎn)的壓力變化規(guī)律進(jìn)行對(duì)比分析。

圖6所示為列車(chē)表面對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)的壓力變化時(shí)程曲線。由圖6可知：列車(chē)對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)的壓力變化規(guī)律基本一致，靠近隧道壁面?zhèn)葴y(cè)點(diǎn)的壓力波動(dòng)相對(duì)更加劇烈，形成的壓力幅值也更大，兩側(cè)測(cè)點(diǎn)壓力幅值偏差為3.65%。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是列車(chē)在沿著雙線隧道行駛時(shí)，靠近隧道壁面?zhèn)鹊目臻g較小，形成的壓力擾動(dòng)相對(duì)劇烈，而靠近隧道中心側(cè)的空間較大，形成的壓力擾動(dòng)相對(duì)平緩。以下對(duì)列車(chē)表面壓力進(jìn)行研究時(shí)，僅選擇靠近隧道壁面?zhèn)鹊臏y(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。

圖6 列車(chē)表面對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)壓力變化時(shí)程曲線圖Fig.6 Pressure time history curves of symmetrical measuring points on the surface of train

圖7所示為列車(chē)表面壓力變化幅值曲線。由圖7可知：列車(chē)表面壓力正、負(fù)峰值沿車(chē)長(zhǎng)方向逐漸減小。這是因?yàn)榱熊?chē)前部先進(jìn)入隧道，受到初始?jí)嚎s波及其反射波的影響時(shí)間更長(zhǎng)，從而導(dǎo)致列車(chē)前部表面測(cè)點(diǎn)的整體壓力更大。相對(duì)而言，列車(chē)表面壓力幅值沿車(chē)長(zhǎng)方向變化不大。

圖7 列車(chē)表面壓力變化幅值曲線Fig.7 Pressure variation amplitude curves at train surface

圖8所示為屏蔽門(mén)表面對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)壓力變化時(shí)程曲線。由圖8可知：兩側(cè)屏蔽門(mén)對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)的壓力變化趨勢(shì)相似，壓力波形在部分時(shí)刻產(chǎn)生差異。產(chǎn)生這種差異的原因主要是兩側(cè)屏蔽門(mén)周?chē)臻g不對(duì)稱(chēng)，其中右側(cè)屏蔽門(mén)與周?chē)鷫w形成的空間體積是漸變的，當(dāng)壓力波傳播至漸變處時(shí)會(huì)形成反射波，并與后續(xù)的壓力波相互疊加。而左側(cè)屏蔽門(mén)與周?chē)鷫w形成的空間是固定的，兩側(cè)的壓力波傳播規(guī)律產(chǎn)生一定差別，最終導(dǎo)致兩側(cè)屏蔽門(mén)存在壓差。對(duì)比兩側(cè)測(cè)點(diǎn)的壓力幅值可知，右側(cè)屏蔽門(mén)測(cè)點(diǎn)壓力幅值相對(duì)更大，兩側(cè)相對(duì)誤差為5.21%。

圖8 屏蔽門(mén)表面對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)壓力變化時(shí)程曲線Fig.8 Pressure time history curves of symmetric measuring points at PSD

圖9所示為屏蔽門(mén)表面壓力變化幅值曲線。由圖9可知：屏蔽門(mén)表面壓力正峰值沿縱向呈增大趨勢(shì)，而壓力負(fù)峰值沿縱向呈減小趨勢(shì)，使得屏蔽門(mén)表面壓力幅值沿縱向逐漸增大，屏蔽門(mén)兩端測(cè)點(diǎn)壓力幅值相對(duì)誤差達(dá)19.23%。

圖9 屏蔽門(mén)表面壓力變化幅值曲線Fig.9 Pressure variation amplitude curves at PSD

圖10所示為屏蔽門(mén)表面不同高度測(cè)點(diǎn)壓力變化時(shí)程曲線。由圖10 可知：屏蔽門(mén)表面不同高度測(cè)點(diǎn)壓力曲線幾乎重合，壓力幅值最大相對(duì)誤差僅為1.59%。這些測(cè)點(diǎn)由于縱向位置一致、周?chē)臻g相同，使得壓力波的作用時(shí)間和強(qiáng)度均基本相等，最終導(dǎo)致屏蔽門(mén)不同高度測(cè)點(diǎn)的壓力波形具有較高的重合性。

圖10 屏蔽門(mén)表面不同高度測(cè)點(diǎn)壓力變化時(shí)程曲線Fig.10 Pressure time history curves of measuring points at different heights on surface of PSD

2.3 豎井面積對(duì)瞬變壓力的影響

圖11所示為不同豎井面積下頭車(chē)表面測(cè)點(diǎn)T4壓力變化時(shí)程曲線圖。由圖11 可知：當(dāng)車(chē)站內(nèi)設(shè)置豎井后，豎井削弱了初始?jí)毫Σǖ膹?qiáng)度，并且形成了相反相位的反射波，這些壓力波在列車(chē)經(jīng)過(guò)車(chē)站時(shí)相互疊加，使得相比于無(wú)豎井工況而言，列車(chē)表面形成的Pmax變小，Pmin變大。不同豎井面積下列車(chē)表面壓力變化規(guī)律是相似的，豎井面積變化只是改變了壓力峰值，隨著豎井面積增大，Pmax不斷降低，Pmin不斷上升。當(dāng)豎井量綱一面積由0 增至0.36 時(shí)，測(cè)點(diǎn)的Pmax降低55.38%，Pmin增大了45.56%，壓力幅值ΔP下降48.87%。

圖11 不同豎井面積工況下列車(chē)表面壓力變化時(shí)程曲線圖(測(cè)點(diǎn)T4)Fig.11 Pressure time history curves of measuring points on surface of train under different shaft area conditions(measurement point T4)

圖12所示為不同豎井面積工況下列車(chē)表面壓力幅值曲線。由圖12 可知：隨著豎井面積增大，列車(chē)表面各測(cè)點(diǎn)壓力幅值都不斷下降；不同測(cè)點(diǎn)的壓力幅值下降幅度略有區(qū)別，當(dāng)豎井量綱一面積A*增至0.36時(shí)，距離頭車(chē)鼻尖點(diǎn)為2.2 m的T4測(cè)點(diǎn)壓降幅度最大，相較于無(wú)豎井工況下降了48.87%；距離頭車(chē)鼻尖點(diǎn)為6.5 m 的T14測(cè)點(diǎn)壓降幅度最小，相較于無(wú)豎井工況下降了39.21%；另外，當(dāng)豎井量綱一面積超過(guò)0.26 時(shí)，進(jìn)一步增加豎井面積，列車(chē)表面壓力幅值變化不大，當(dāng)豎井量綱一面積由0.26 增至0.36 時(shí)，各測(cè)點(diǎn)壓力幅值僅下降2.13%～5.98%。

圖12 不同豎井面積工況下列車(chē)表面壓力幅值曲線Fig.12 Pressure variation amplitude curves at train surface under different shaft area conditions

圖13所示為不同豎井面積下屏蔽門(mén)表面測(cè)點(diǎn)S6的壓力時(shí)程曲線。由圖13 可知：隨著豎井量綱一面積增大，屏蔽門(mén)表面的Pmax不斷下降，Pmin不斷上升；當(dāng)豎井量綱一面積從0增至0.36時(shí)，測(cè)點(diǎn)Pmax降低47.33%，Pmin上升79.76%。可見(jiàn)，屏蔽門(mén)表面Pmin變化幅度明顯增大，不同工況的壓力變化規(guī)律也在Pmin處存在明顯區(qū)別，這是因?yàn)槠帘伍T(mén)表面的Pmin是在列車(chē)駛過(guò)車(chē)站時(shí)形成的，由于豎井改變了列車(chē)越站所產(chǎn)生的壓力波強(qiáng)度與疊加過(guò)程，使得屏蔽門(mén)表面的負(fù)壓得到明顯降低，壓力波動(dòng)也變得更加復(fù)雜。綜合屏蔽門(mén)表面壓力正、負(fù)峰值的變化可知，當(dāng)豎井量綱一面積增至0.36時(shí)，測(cè)點(diǎn)的壓力幅值ΔP相對(duì)于無(wú)豎井工況下降了66.68%。

圖13 不同豎井面積下屏蔽門(mén)表面測(cè)點(diǎn)壓力變化時(shí)程曲線(測(cè)點(diǎn)S6)Fig.13 Pressure time history curves of measuring points at PSD under different shaft area conditions(measurement point S6)

圖14所示為不同豎井面積工況下屏蔽門(mén)表面壓力變化幅值曲線。在同一豎井量綱一面積下，屏蔽門(mén)表面壓力幅值沿縱向都逐漸增大；隨著豎井面積增大，屏蔽門(mén)表面縱向各測(cè)點(diǎn)壓力幅值都不斷下降，當(dāng)豎井量綱一面積由0 增加到0.36 時(shí)，屏蔽門(mén)入口端壓力幅值下降幅度更大，最大減少71.07%，屏蔽門(mén)出口端壓力幅值下降幅度較小，減少了61.45%；當(dāng)豎井量綱一面積超過(guò)0.26 時(shí)，進(jìn)一步增大豎井面積，并沒(méi)有明顯降低屏蔽門(mén)表面的壓力幅值；當(dāng)豎井量綱一面積由0.26增至0.36時(shí)，各測(cè)點(diǎn)壓力幅值僅下降3.90%～9.55%。

圖14 不同豎井面積工況下屏蔽門(mén)表面壓力變化幅值曲線Fig.14 Pressure variation amplitude curves at PSD under different shaft area conditions

3 結(jié)論

1)當(dāng)高速列車(chē)以300 km/h 的速度通過(guò)設(shè)置有豎井的地下車(chē)站時(shí)，列車(chē)兩側(cè)表面對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)壓力變化規(guī)律基本一致，其中靠近隧道壁面?zhèn)刃纬傻膲毫Ψ蹈?，兩?cè)測(cè)點(diǎn)壓力幅值相對(duì)誤差為3.65%；站臺(tái)兩側(cè)屏蔽門(mén)表面對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)壓力變化趨勢(shì)是相似的，其中空間具有漸變側(cè)的屏蔽門(mén)測(cè)點(diǎn)壓力幅值更大，兩側(cè)測(cè)點(diǎn)壓力幅值相對(duì)誤差為5.21%；同側(cè)屏蔽門(mén)表面壓力幅值沿縱向呈增大趨勢(shì)，兩端測(cè)點(diǎn)壓力幅值最大相對(duì)誤差為19.23%。屏蔽門(mén)相同縱向位置不同高度的測(cè)點(diǎn)壓力幅值相差很小，相對(duì)誤差最大不超過(guò)1.59%。

2)當(dāng)高速列車(chē)通過(guò)地下車(chē)站時(shí)，在車(chē)站內(nèi)設(shè)置豎井可以有效減緩列車(chē)表面、屏蔽門(mén)表面測(cè)點(diǎn)的壓力波動(dòng)，降低壓力幅值。隨著豎井面積增大，列車(chē)表面、屏蔽門(mén)表面測(cè)點(diǎn)壓力幅值均不斷下降。當(dāng)豎井量綱一面積由0增加至0.36時(shí)，列車(chē)表面測(cè)點(diǎn)壓力幅值降低48.87%，屏蔽門(mén)表面測(cè)點(diǎn)壓力幅值降低71.07%；當(dāng)豎井量綱一面積超過(guò)0.26 時(shí)，進(jìn)一步增大豎井面積，并沒(méi)有明顯降低列車(chē)表面、屏蔽門(mén)表面的壓力幅值；當(dāng)豎井量綱一面積由0.26增加至0.36 時(shí)，列車(chē)表面各測(cè)點(diǎn)壓力幅值下降幅度不超過(guò)5.98%，屏蔽門(mén)表面各測(cè)點(diǎn)壓力下降幅度不超過(guò)9.55%。