Тоннель для высокоскоростного подвижного состава
TUNNEL FOR HIGH-SPEED ROLLING STOCK

Изобретение относится к области высокоскоростных транспортных систем и может быть использовано при сооружении железнодорожных тоннелей на высокоскоростных магистралях.
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).
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Указанная новая совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата, что позволяет применять данный тип тоннеля на высокоскоростных магистралях.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 - вид тоннеля в аксонометрии
Фиг. 2 - вид сборной обделки тоннеля с воздуховодами в аксонометрии
Фиг. 3 - поперечное сечение тоннеля
Фиг. 4 - продольное сечение участка тоннеля
Фиг. 5 - вид тоннеля сверху
Фиг. 6 - продольный разрез блока со сквозными каналами
Фиг. 7 - поперечный разрез блока со сквозными каналами
Фиг. 8 - продольный разрез блока со сквозным каналом и каналом с отверстием
Фиг. 9 - поперечный разрез блока со сквозным каналом и каналом с отверстием
Фиг. 10 - продольный разрез блока с двумя каналами с отверстием.
Фиг. 11 - поперечный разрез блока с двумя каналами с отверстием.
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).
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.
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.
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.
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.