RU2683841C1 - Tunnel for high-speed rolling stock - Google Patents

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: invention relates to the field of high-speed transport systems and can be used in the construction of railway tunnels on high-speed railway lines. Tunnel contains a system for creating air rarefaction in front of moving rolling stock, made in the form of through channels located in precast concrete blocks of the tunnel lining perpendicular to the transverse edges of the blocks and coaxially to each other, inside which air tubes made of composite material are installed. At the same time, the channel openings are evenly spaced on the inside of the precast concrete lining blocks of the tunnel throughout the tunnel cross section in the transverse direction and staggered in the longitudinal direction along the axis of the tunnel, starting from the rail head level to the lock lining block.EFFECT: technical result is the reduction of harmful aerodynamic effects on reducing the speed of high-speed rolling stock and the internal objects of the tunnel infrastructure in railway tunnels on high-speed railway lines.1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области высокоскоростных транспортных систем и может быть использовано при сооружении железнодорожных тоннелей на высокоскоростных магистралях.The invention relates to the field of high-speed transport systems and can be used in the construction of railway tunnels on high-speed highways.

Известен тоннель для высокоскоростных поездов, содержащий путепровод замкнутого поперечного сечения для перемещения внутри него высокоскоростного подвижного состава, при этом полость путепровода сообщена с устройством для создания разрежения внутри путепровода перед движущимся составом (GB 1338121, B7L, 18.05.1972).A tunnel for high-speed trains is known, which contains an overpass of closed cross section for moving high-speed rolling stock inside it, while the cavity of the overpass is connected to a device for creating a vacuum inside the overpass in front of a moving train (GB 1338121, B7L, 05/18/1972).

Недостатком данного изобретения является большое аэродинамическое сопротивление движению высокоскоростного подвижного состава, а также расположение устройств для разрежения воздуха как в конструкции тоннеля, так и непосредственно на самом поезде и, как следствие, невозможность применения в тоннелях на высокоскоростных магистралях с целью уменьшения аэродинамических воздействий на скорость подвижного состава и внутренние объекты тоннельной инфраструктуры.The disadvantage of this invention is the high aerodynamic resistance to the movement of high-speed rolling stock, as well as the location of the devices for rarefaction of air both in the tunnel structure and directly on the train itself and, as a result, the inability to use in tunnels on high-speed highways in order to reduce aerodynamic effects on the speed of rolling composition and internal objects of tunnel infrastructure.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является тоннель для скоростного электроподвижного состава, снабженный устройствами для создания разрежения, закрытыми камерами, расположенными в плане симметрично относительно продольной оси путепровода с боковых его сторон, при этом указанные устройства представляют собой вентиляторы, каждый из которых расположен в указанной камере, полость которой сообщена с полостью путепровода посредством входного и выходного трубопроводов, расположенных под углом к продольной оси путепровода (RU 2042550, В61В 13/00, 27.08.1995).The closest technical solution to the claimed invention is a tunnel for high-speed electric rolling stock, equipped with devices for creating a vacuum, closed cameras, arranged in plan symmetrically relative to the longitudinal axis of the viaduct on its lateral sides, while these devices are fans, each of which is located in the specified the chamber, the cavity of which is in communication with the cavity of the overpass through the inlet and outlet pipelines located at an angle to the longitudinal B overpass (RU 2042550, V61V 13/00, 08.27.1995).

Недостатком данной конструкции является необходимость в создании дополнительных выработок значительного объема - закрытых камер для размещения в них устройств для создания разрежения, представляющих собой вентиляторы, и, как следствие, высокие материалоемкость и энергозатраты.The disadvantage of this design is the need to create additional workings of a significant amount - closed chambers for placement in them devices for creating a vacuum, which are fans, and, as a result, high material consumption and energy consumption.

Задачей изобретения является создание конструкции тоннеля, использование которой позволит снизить влияние аэродинамических факторов на уменьшение скорости высокоскоростного подвижного состава и внутренние объекты тоннельной инфраструктуры в железнодорожных тоннелях на высокоскоростных магистралях при меньших материальных и энергозатратах.The objective of the invention is to create a tunnel design, the use of which will reduce the influence of aerodynamic factors to reduce the speed of high-speed rolling stock and internal objects of tunnel infrastructure in railway tunnels on high-speed highways with less material and energy costs.

Технический результат - снижение влияния аэродинамических факторов на уменьшение скорости высокоскоростного подвижного состава и внутренние объекты тоннельной инфраструктуры в железнодорожных тоннелях на высокоскоростных магистралях, снижение материалоемкости и энергозатрат.EFFECT: reducing the influence of aerodynamic factors on reducing the speed of high-speed rolling stock and internal objects of tunnel infrastructure in railway tunnels on high-speed highways, reducing material consumption and energy consumption.

Технический результат достигается тем, что тоннель для высокоскоростного подвижного состава содержит систему для создания разрежения воздуха перед движущимся подвижным составом, выполненную в виде сквозных каналов, расположенных в сборных железобетонных блоках обделки тоннеля перпендикулярно поперечным граням блоков и соосно друг другу, внутри которых установлены воздуховодные трубки, выполненные из композитного материала. При этом отверстия каналов расположены равномерно на внутренней стороне сборных железобетонных блоков обделки тоннеля по всему сечению тоннеля в поперечном направлении и в шахматном порядке в продольном направлении вдоль оси тоннеля, начиная от уровня головки рельса и до замкового блока обделки.The technical result is achieved in that the tunnel for high-speed rolling stock contains a system for creating rarefaction of air in front of a moving rolling stock, made in the form of through channels located in prefabricated reinforced concrete blocks of the lining of the tunnel perpendicular to the transverse faces of the blocks and coaxially to each other, inside which air tubes are installed, made of composite material. At the same time, the channel openings are located evenly on the inner side of the precast reinforced concrete blocks of the lining of the tunnel along the entire section of the tunnel in the transverse direction and in a checkerboard pattern in the longitudinal direction along the axis of the tunnel, starting from the level of the rail head and to the lining block.

Указанная новая совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата, что позволяет применять данный тип тоннеля на высокоскоростных магистралях.The specified new set of essential features is necessary and sufficient to achieve the specified technical result, which allows the use of this type of tunnel on high-speed highways.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

Фиг. 1 - вид тоннеля в аксонометрииFIG. 1 is a perspective view of a tunnel

Фиг. 2 - вид сборной обделки тоннеля с воздуховодами в аксонометрииFIG. 2 is a perspective view of a precast tunnel lining with ducts in a perspective view.

Фиг. 3 - поперечное сечение тоннеляFIG. 3 - cross section of the tunnel

Фиг. 4 - продольное сечение участка тоннеляFIG. 4 - longitudinal section of the tunnel

Фиг. 5 - вид тоннеля сверхуFIG. 5 - top view of the tunnel

Фиг. 6 - продольный разрез блока со сквозными каналамиFIG. 6 is a longitudinal section of a block with through channels

Фиг. 7 - поперечный разрез блока со сквозными каналамиFIG. 7 is a cross section of a block with through channels

Фиг. 8 - продольный разрез блока со сквозным каналом и каналом с отверстиемFIG. 8 is a longitudinal section of a block with a through channel and a channel with a hole

Фиг. 9 - поперечный разрез блока со сквозным каналом и каналом с отверстиемFIG. 9 is a cross section of a block with a through channel and a channel with a hole

Фиг. 10 - продольный разрез блока с двумя каналами с отверстием.FIG. 10 is a longitudinal section of a block with two channels with a hole.

Фиг. 11 - поперечный разрез блока с двумя каналами с отверстием.FIG. 11 is a cross section of a block with two channels with a hole.

Тоннель для высокоскоростного подвижного состава содержит систему для создания разрежения воздуха перед движущимся подвижным составом, выполненную в виде сквозных каналов 1, которые расположены в сборных железобетонных блоках обделки тоннеля 2, внутри которых установлены воздуховодные трубки 3, выполненные из композитного материала (полиуретан, полиэтилен низкого давления (ПНД), стекло-, углепластик).The tunnel for high-speed rolling stock contains a system for creating rarefaction of air in front of a moving rolling stock, made in the form of through channels 1, which are located in prefabricated reinforced concrete blocks of the lining of the tunnel 2, inside which air ducts 3 made of composite material (polyurethane, low-pressure polyethylene) are installed (PND), glass, carbon fiber).

Отверстия 4 расположены на внутренней стороне сборной железобетонной блочной обделки 2 равномерно по всему сечению тоннеля в поперечном направлении, и в шахматном порядке в продольном направлении параллельно оси тоннеля, начиная от уровня головки рельса и до замкового блока обделки 5. Внутри сборной железобетонной блочной обделки 2 сквозные каналы 1 расположены таким образом, чтобы их оси были перпендикулярны поперечным граням блоков обделки 2, а также были соосны друг другу, образуя при монтаже сборных блоков обделки 2 единую конструкцию сквозного канала 1, состоящую из воздуховодных трубок 3.The holes 4 are located on the inner side of the precast reinforced concrete block lining 2 evenly across the entire cross section of the tunnel in the transverse direction, and in a checkerboard pattern in the longitudinal direction parallel to the axis of the tunnel, starting from the level of the rail head and to the lining lock block 5. Inside the precast concrete block lining 2 are through the channels 1 are arranged so that their axes are perpendicular to the transverse faces of the lining blocks 2, and also are aligned with each other, forming a single structure when installing prefabricated lining blocks 2 the through channel 1, consisting of air tubes 3.

Отверстия 4 сквозных каналов 1, а также поперечные сечения самих каналов 1 располагаются в сборной железобетонной блочной обделке 2 таким образом, чтобы при необходимости имелась конструктивная возможность для устройства перевязки швов тоннельной обделки по ее длине.The holes 4 of the through channels 1, as well as the cross-sections of the channels 1 themselves, are located in a precast reinforced concrete block lining 2 in such a way that, if necessary, there is a constructive possibility for the device for dressing the seams of the tunnel lining along its length.

Сквозные каналы 1 устраивают в процессе формования сборных железобетонных блоков тоннеля 2 в заводских условиях, устанавливая воздуховодные трубки 3 в окончательное положение. Материал воздуховодных трубок 3 должен быть подобран с учетом условий их работы и предусматривается композитным.Through channels 1 arrange in the process of forming precast concrete blocks of the tunnel 2 in the factory, setting the air duct 3 in the final position. The material of the air tubes 3 must be selected taking into account the conditions of their work and is provided for composite.

Данный тип тоннеля для высокоскоростного подвижного состава работает следующим образом: во время движения высокоскоростного подвижного состава по тоннелю перед составом образуется зона повышенного давления, в носовой части - область низкого давления, и формируется волна сжатия. Сквозные каналы 1 внутри сборной железобетонной блочной обделки 2 содержат воздух нормального давления, потоки которого при прохождении поезда ускоряются, и внутри сквозных каналов 1 создается область пониженного давления. Потоки воздуха перед составом, между составом и сборной блочной обделкой 2 тоннеля засасываются через отверстия 4 в воздуховодные трубки 3, а за счет последующего равномерного перераспределения избыточных потоков воздуха, перенесенных через воздуховодные трубки 3 и устремленных через отверстия 4 во встречном направлении движению поезда, компенсируется повышенное давление в тоннеле, создается защитная воздушная подушка на контакте с внутренней поверхностью сборной блочной обделки 2 тоннеля и зона разрежения перед движущимся подвижным составом. Таким образом, снижается вредное аэродинамическое влияние на уменьшение скорости движения высокоскоростного подвижного состава и внутренние объекты тоннельной инфраструктуры в тоннелях на высокоскоростных железнодорожных магистралях, и по сравнению с прототипом снижаются материалоемкость и энергозатраты за счет отсутствия дополнительных выработок значительного объема - закрытых камер и устройств в виде вентиляторов.This type of tunnel for high-speed rolling stock works as follows: during the movement of high-speed rolling stock along the tunnel, a high pressure zone forms in front of the train, a low pressure area in the bow and a compression wave forms. The through channels 1 inside the precast reinforced concrete block lining 2 contain normal pressure air, the flows of which are accelerated during the passage of the train, and a reduced pressure region is created inside the through channels 1. The air flows before the train, between the train and the prefabricated block lining of the 2 tunnels, are sucked through the holes 4 into the air ducts 3, and due to the subsequent uniform redistribution of the excess air flows transferred through the air ducts 3 and directed through the holes 4 in the opposite direction to the train movement, the increased pressure in the tunnel, a protective airbag is created at the contact with the inner surface of the prefabricated block lining of the 2 tunnels and the rarefaction zone in front of the moving the rest. Thus, the harmful aerodynamic effect on reducing the speed of high-speed rolling stock and internal tunnel infrastructure in tunnels on high-speed railways is reduced, and material consumption and energy consumption are reduced in comparison with the prototype due to the absence of additional workings of a significant amount - closed chambers and devices in the form of fans .

Claims (1)

Тоннель для высокоскоростного подвижного состава, содержащий систему для создания разрежения воздуха перед движущимся подвижным составом, отличающийся тем, что система для создания разрежения воздуха перед движущимся подвижным составом выполнена в виде сквозных каналов, расположенных в сборных железобетонных блоках обделки тоннеля перпендикулярно поперечным граням блоков и соосно друг другу, внутри которых установлены воздуховодные трубки из композитного материала, причем отверстия каналов расположены равномерно на внутренней стороне сборных железобетонных блоков обделки тоннеля по всему сечению тоннеля в поперечном направлении и в шахматном порядке в продольном направлении вдоль оси тоннеля, начиная от уровня головки рельса и до замкового блока обделки.A tunnel for a high-speed rolling stock comprising a system for creating a rarefaction of air in front of a moving rolling stock, characterized in that the system for creating a rarefaction of air in front of a moving rolling stock is made in the form of through channels located in precast concrete blocks of the lining of the tunnel perpendicular to the transverse faces of the blocks and coaxially with each other friend, inside of which are installed air ducts made of composite material, and the channel openings are evenly located on the inner For prefabricated reinforced concrete tunnel lining blocks along the entire section of the tunnel in the transverse direction and in a checkerboard pattern in the longitudinal direction along the axis of the tunnel, starting from the level of the rail head and to the lining block.

Images