高海拔內(nèi)燃牽引隧道自然通風(fēng)界限及活塞風(fēng)特性研究.pdf

1、拉薩至日喀則鐵路線是青藏鐵路的首條延伸線，平均線路高程3800m，線路全長253km左右，共設(shè)29座隧道，其中長度在2km以上的隧道就有10座。由于青藏鐵路機(jī)車仍舊采用內(nèi)燃牽引，青藏高原低氣壓、缺氧、大風(fēng)等特殊的氣候條件對隧道運(yùn)營通風(fēng)的要求已超出了相關(guān)現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍。目前，國內(nèi)鐵路運(yùn)營隧道內(nèi)煙塵及有害氣體污染普遍較為嚴(yán)重，其治理措施至今尚未有突破性進(jìn)展。因此，本文依托鐵道部下達(dá)的研究課題，完成了高原區(qū)內(nèi)燃牽引隧道通風(fēng)技術(shù)的研究。

2、r>　　通過分析拉日線隧址現(xiàn)場氣候?qū)ξ廴疚餄舛鹊挠绊懀ㄟ^國內(nèi)外現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范比較，提出高海拔隧道內(nèi)燃牽引運(yùn)營通風(fēng)有害氣體濃度建議值:工作日內(nèi)NOx（以NO2計(jì)）平均容許濃度為10mg/m3，工作日內(nèi)任何一次30min內(nèi)接觸廢氣的平均濃度不超過30mg/m3。工作日內(nèi)CO平均容許濃度為30mg/m3，工作日內(nèi)任何一次30min內(nèi)接觸廢氣的平均濃度不超過90mg/m3。
　　通過老關(guān)角隧道(全長4010m)、羊八井Ⅰ號隧道（全長334

3、5m）和奎先隧道(全長6152m)內(nèi)有害氣體冬季兩次實(shí)地監(jiān)測，分析污染物在隧道內(nèi)的時間和空間分布。結(jié)果表明，在自然通風(fēng)條件下，列車通過老關(guān)角隧道15min后，通過羊八井Ⅰ號隧道4min后，兩隧道內(nèi)NOx濃度均小于2mg/m3、CO濃度均小于3mg/m3。奎先隧道在機(jī)械通風(fēng)條件下使有害氣體濃度降至上述值的最長歷時為11min。通過計(jì)算隧道內(nèi)NOx和CO工作日平均濃度和工作日內(nèi)30min平均濃度，結(jié)果表明，上述隧道內(nèi)NOx和CO濃度均滿足本

4、文提出的有害氣體濃度建議值。同時，根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)計(jì)算得到污染物在隧道中的擴(kuò)散系數(shù)。
　　根據(jù)拉日鐵路隧址處5～6月份的自然風(fēng)速、風(fēng)向等觀測結(jié)果，建議拉日線隧道外自然風(fēng)速取2.6m/s?？紤]隧道兩洞口大氣壓的超靜壓差和洞內(nèi)外溫差產(chǎn)生的熱壓，通過理論計(jì)算及數(shù)值模擬，并與實(shí)測值進(jìn)行比較，建議隧道內(nèi)自然風(fēng)速取1.5m/s。通過活塞風(fēng)恒定流及非恒定流理論計(jì)算結(jié)果比較并采用數(shù)值模擬驗(yàn)證，拉日線隧址區(qū)氣象環(huán)境有利于實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，長度小于4Km

5、隧道，可采用自然通風(fēng)。
　　通過理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬對單列車在隧道內(nèi)恒速及變速運(yùn)行時空氣壓力場、速度場及溫度場的變化規(guī)律進(jìn)行研究并采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度較好。結(jié)果表明，隧道內(nèi)壓力變化趨勢與列車運(yùn)動形式密切相關(guān)，壓力系數(shù)大小與列車運(yùn)行速度及運(yùn)動位置有關(guān)?？諝猸h(huán)隙速度沿隧道長度方向并不恒定，而是從車頭向車尾逐漸減小，壓差較大，是產(chǎn)生活塞風(fēng)的重要條件。隧道出入口速度系數(shù)變化趨勢與列車運(yùn)動速度變化趨勢一致，但與列