单线高速铁路隧道入口缓冲结构几何外形优化设计

作     者：姚拴宝 陈大伟 林鹏 刘韶庆 丁叁叁 YAO Shuanbao;CHEN Dawei;LIN Peng;LIU Shaoqing;DING Sansan

作者机构：中车青岛四方机车车辆股份有限公司国家总成工程技术研究中心山东青岛266111 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2018年第39卷第5期

页      面：80-87页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFB0202804) 

主　　题：高速铁路隧道 缓冲结构 外形优化设计 设计参数 微气压波 

摘      要：以单线高速铁路隧道入口线性喇叭型缓冲结构作为研究对象,采用3次NURBS曲线拟合其入口形状,提取控制缓冲结构几何外形的9个设计参数。利用有限差分方法分析各个参数的灵敏度,发现缓冲结构的上下边界长度和入口高度对微气压波最为灵敏,而缓冲结构入口形状对其敏感度最小。采用计算流体力学方法、支持向量机模型和蚁群优化算法,开展以降低微气压波为优化目标的缓冲结构几何外形优化设计,得到适用于单线高速铁路隧道的线性喇叭型缓冲结构外形。与无缓冲结构相比,采用优化设计得到的缓冲结构,微气压波降低约42.1%,单车通过隧道时的车外压力波动幅值减少约9.4%。通过分析线性喇叭型缓冲结构上下边界的长度、入口高度和底部宽度对微气压波的影响,发现这4个设计参数与微气压波呈近似的线性关系,各设计参数间的耦合作用不明显,在实际工程设计中,可单独考虑各设计参数的影响。