高海拔內(nèi)燃牽引隧道自然通風界限及活塞風特性研究.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。由于青藏鐵路機車仍舊采用內(nèi)燃牽引，青藏高原低氣壓、缺氧、大風等特殊的氣候條件對隧道運營通風的要求已超出了相關現(xiàn)行的技術標準范圍。目前，國內(nèi)鐵路運營隧道內(nèi)煙塵及有害氣體污染普遍較為嚴重，其治理措施至今尚未有突破性進展。因此，本文依托鐵道部下達的研究課題，完成了高原區(qū)內(nèi)燃牽引隧道通風技術的研究。

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?，通過國內(nèi)外現(xiàn)行相關規(guī)范比較，提出高海拔隧道內(nèi)燃牽引運營通風有害氣體濃度建議值:工作日內(nèi)NOx（以NO2計）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地監(jiān)測，分析污染物在隧道內(nèi)的時間和空間分布。結果表明，在自然通風條件下，列車通過老關角隧道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。奎先隧道在機械通風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)計算得到污染物在隧道中的擴散系數(shù)。
　　根據(jù)拉日鐵路隧址處5～6月份的自然風速、風向等觀測結果，建議拉日線隧道外自然風速取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，通過理論計算及數(shù)值模擬，并與實測值進行比較，建議隧道內(nèi)自然風速取1.5m/s。通過活塞風恒定流及非恒定流理論計算結果比較并采用數(shù)值模擬驗證，拉日線隧址區(qū)氣象環(huán)境有利于實現(xiàn)自然通風，長度小于4Km

5、隧道，可采用自然通風。
　　通過理論推導、數(shù)值模擬對單列車在隧道內(nèi)恒速及變速運行時空氣壓力場、速度場及溫度場的變化規(guī)律進行研究并采用實驗數(shù)據(jù)進行驗證，數(shù)值模擬結果與實驗結果吻合度較好。結果表明，隧道內(nèi)壓力變化趨勢與列車運動形式密切相關，壓力系數(shù)大小與列車運行速度及運動位置有關?？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)生活塞風的重要條件。隧道出入口速度系數(shù)變化趨勢與列車運動速度變化趨勢一致，但與列