3　隧道会车压力波

3.1　问题的提出

单孔双线隧道内会车会引起比明线会车更为严重的气体压力波动问题。原因主要有两个，其一是两列车在隧道内高速相向运行，列车前方的空气受到挤压来不及从隧道口排出，压力急剧升高；列车后方由于隧道内空气来不及补充，压力急剧降低。当两列车在隧道内交会时引起的空气扰动叠加并产生极不均衡的空气压力场，引起比明线会车更剧烈的压力波动。另一个更为重要的原因是列车车头高速进入隧道入口时会产生一个压缩波，以当地声速向隧道出口传播。到达隧道出口时大部分压力波能量传播到出口空间，但由于空间突然变大，压缩波在隧道出口转换成膨胀波反方向以声速向隧道入口传播。当列车车尾进入隧道时，在隧道入口形成一个膨胀波，也以当地声速向隧道出口传播。到达隧道出口时部分能量转换成压缩波反方向以声速向隧道入口传播。这种现象称为隧道的入口效应。此时，另一列从隧道另一端进入的列车也会产生相反方向的压缩波和膨胀波，两列车进入隧道时产生的压缩波和膨胀波来回传递的叠加，导致隧道内气体压力剧烈变化。因此，隧道内会车时，两列车进入隧道产生的入口效应与交会压力波叠加，在隧道内形成非常复杂的压力变化，会引起比明线会车更为严重的气体扰动问题。

正是由于隧道内会车引起的空气扰动问题的复杂性，隧道内会车可能导致的列车空气动力学问题还有许多不清楚的地方。例如在隧道内什么位置会车会导致会车压力波峰值最大？最大压力峰值可能达到多大？隧道内会车压力波与隧道长度有什么关系？与列车长度有什么关系？入口效应如何影响会车压力波？两者的叠加是使隧道内压力峰值增大还是使其减小？只有这些问题弄清楚了，才有可能进一步探讨隧道会车压力波与车速的关系；与阻塞比的关系；与线间距的关系等问题。然而，铁路隧道长短不一，列车长度各异，两列车进入隧道的时刻不一定相同，导致会车位置千变万化。因此，隧道会车压力波问题至今没有一个清晰的图像，世界各国的研究者几十年来做了大量的研究工作[1～15]，但仍然对其变化规律缺乏全面的认识。