本實(shí)用新型涉及隧道模擬研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)列車從明線上以較高速度突入隧道時(shí)，由于隧道空間對(duì)列車周圍空間的限制，隧道口附近的氣體受到列車的強(qiáng)烈擠壓，列車前部壓力陡然升高并形成一個(gè)壓力脈沖，該脈沖稱為入口壓縮波。在隧道出口處，小部分壓縮波經(jīng)折射向洞外發(fā)射低頻脈沖并產(chǎn)生聲爆現(xiàn)象，稱之為微壓波。壓縮波會(huì)造成乘客耳膜不適并且可能會(huì)影響列車強(qiáng)度，微壓波會(huì)造成隧道出口的音爆現(xiàn)象并可能引起附件房屋結(jié)構(gòu)的劇烈震動(dòng)。因此研究壓縮波在隧道內(nèi)的傳播過程及隧道構(gòu)造變化對(duì)其傳播的影響是十分重要的。

在現(xiàn)有技術(shù)中，隧道壓縮波、微壓波的研究基本采用現(xiàn)車試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算進(jìn)行分析，雖然模擬仿真在操作上比較簡(jiǎn)單，但是由于沒有實(shí)際的物理環(huán)境，導(dǎo)致最終的研究結(jié)果并不準(zhǔn)確，如果直接對(duì)隧道進(jìn)行全尺寸試驗(yàn)，實(shí)施起來又十分困難，因此目前亟需一種用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種操作簡(jiǎn)單、研究結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確的用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本實(shí)用新型用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置，包括待測(cè)隧道模型、與待測(cè)隧道模型的端口相連的高壓空氣供給裝置以及用于監(jiān)測(cè)并分析待測(cè)隧道模型內(nèi)部壓力的壓力監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。采用縮尺相似試驗(yàn)對(duì)壓縮波、微壓波的測(cè)定更加準(zhǔn)確。通過高壓空氣供給裝置提供高壓空氣產(chǎn)生初始波形，通過控制閥門模擬隧道內(nèi)的壓縮波的形成，之后通過壓力檢測(cè)分析系統(tǒng)對(duì)待測(cè)隧道模型的內(nèi)部壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，所述待測(cè)隧道模型符合與實(shí)際隧道的縮尺相似要求。采用本實(shí)用新型可以針對(duì)未建成的隧道，主要是基于壓縮波的研究判斷未建成的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足壓縮波和微壓波的標(biāo)準(zhǔn)，所得的檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓空氣供給裝置包括依次相連的空氣壓縮裝置、儲(chǔ)氣裝置，所述儲(chǔ)氣裝置的出氣口與待測(cè)隧道模型端口相連，所述端口設(shè)有閥門。通過空氣壓縮裝置壓縮空氣，壓縮空氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣裝置中方便通過閥門控制壓縮空氣與待測(cè)隧道模型端口之間的通斷。所述閥門可以優(yōu)選球閥。采用球閥作為儲(chǔ)氣裝置與待測(cè)隧道模型端口之前的閥門能夠更加精確地控制壓縮空氣的通斷，利于產(chǎn)生更加接近實(shí)際列車進(jìn)入隧道時(shí)產(chǎn)生的初始?jí)嚎s波，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述待測(cè)隧道模型上連通設(shè)有橫通道模型和/或豎井模型。在待測(cè)隧道模型上設(shè)置橫通道模型和/或豎井模型，可以針對(duì)壓縮波、微壓波，為實(shí)際隧道內(nèi)橫通道及豎井的參數(shù)及分布提供意見。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述待測(cè)隧道模型上設(shè)有緩沖結(jié)構(gòu)模型，所述緩沖結(jié)構(gòu)模型包括設(shè)置于待測(cè)隧道模型端口處的端口緩沖結(jié)構(gòu)模型和/或設(shè)置于待測(cè)隧道模型內(nèi)部的內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)模型。由此可進(jìn)一步對(duì)已建成的實(shí)際隧道進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)微壓波、壓縮波的緩解措施提出建議。

上述的待測(cè)隧道模型與橫通道模型和/或豎井模型，待測(cè)隧道模型與緩沖結(jié)構(gòu)模型共同構(gòu)成待測(cè)隧道模型結(jié)構(gòu)。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述端口緩沖結(jié)構(gòu)模型為斷面擴(kuò)大結(jié)構(gòu)、喇叭口結(jié)構(gòu)或帶有開孔的喇叭口結(jié)構(gòu)。在待測(cè)隧道模型端口增設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)，為隧道進(jìn)出口處的微壓波、壓縮波緩解措施提供意見。

進(jìn)一步地，所述端口緩沖結(jié)構(gòu)模型與待測(cè)隧道模型可拆卸連接。上述三種不同的端口緩沖結(jié)構(gòu)模型相互替換時(shí)可以共用待測(cè)隧道模型，節(jié)約了裝置的制造成本，使用更方便。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)模型為設(shè)置于待測(cè)隧道模型內(nèi)壁的砂紙層。在待測(cè)隧道模型內(nèi)部增設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)，為實(shí)際隧道內(nèi)部的微壓波、壓縮波緩解措施提供意見。

本實(shí)用新型在上述兩種改進(jìn)下，可以進(jìn)一步針對(duì)已建成的隧道進(jìn)行檢測(cè)，同樣先判斷是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，若不滿足，在上述兩種結(jié)構(gòu)下為實(shí)際隧道緩解措施的改進(jìn)提供意見。目前該裝置主要目的是研究壓縮波沿隧道的演變，對(duì)于短隧道來說，壓縮波來不及演變已經(jīng)傳播到隧道出口，因此沒有研究演變的必要性，演變主要對(duì)長(zhǎng)隧道來說的。上述的所有緩沖結(jié)構(gòu)模型均滿足與實(shí)際結(jié)構(gòu)的縮尺相似要求。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括設(shè)置于待測(cè)隧道模型內(nèi)部的若干個(gè)壓力傳感器以及與各個(gè)壓力傳感器分別相連的計(jì)算機(jī)。進(jìn)一步地，所述待測(cè)隧道模型的內(nèi)壁、進(jìn)口端、出口端均設(shè)有壓力傳感器。通過上述結(jié)構(gòu)能夠更準(zhǔn)確地對(duì)待測(cè)隧道模型內(nèi)部的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。

作為上述用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述待測(cè)隧道模型由PVC材料構(gòu)成的膜型。PVC材料構(gòu)成的模型價(jià)格便宜，材料環(huán)保，質(zhì)量輕便。

以下通過附圖以及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型中待測(cè)隧道模型結(jié)構(gòu)之一的示意圖。

圖3為本實(shí)用新型中待測(cè)隧道模型結(jié)構(gòu)之二的示意圖。

圖4為本實(shí)用新型中待測(cè)隧道模型結(jié)構(gòu)之三的示意圖。

圖5為本實(shí)用新型中待測(cè)隧道模型結(jié)構(gòu)之四的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型用于研究隧道壓縮波、微壓波的試驗(yàn)裝置，包括待測(cè)隧道模型1、與待測(cè)隧道模型1的端口相連的高壓空氣供給裝置2以及用于監(jiān)測(cè)并分析待測(cè)隧道模型1內(nèi)部壓力的壓力監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，上述端口選擇待測(cè)隧道模型1的進(jìn)口端11，所述高壓空氣供給裝置2包括依次相連的空氣壓縮裝置21、儲(chǔ)氣裝置22，所述儲(chǔ)氣裝置22的出氣口與待測(cè)隧道模型1的進(jìn)口端11相連，所述進(jìn)口端11設(shè)有閥門4，所述壓力監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)3包括設(shè)置于待測(cè)隧道模型1內(nèi)部的若干個(gè)壓力傳感器32以及與各個(gè)壓力傳感器32分別相連的計(jì)算機(jī)31，所述待測(cè)隧道模型1的內(nèi)壁、進(jìn)口端11、出口端均設(shè)有壓力傳感器32。所述待測(cè)隧道模型1由PVC材料構(gòu)成。

所述待測(cè)隧道模型1上設(shè)有橫通道模型121和/或設(shè)置于待測(cè)隧道模型1上的豎井模型122，如圖5所示，待測(cè)隧道模型1同時(shí)設(shè)有橫通道模型121和豎井模型122，上述的橫通道模型121包括另一個(gè)隧道模型1211以及連通另一個(gè)隧道模型1211與待測(cè)隧道模型1的旁通道1210，另一個(gè)隧道模型1211同樣為PVC材料構(gòu)成的模型。

所述待測(cè)隧道模型1內(nèi)部設(shè)有緩沖結(jié)構(gòu)模型，緩沖結(jié)構(gòu)模型可以有以下幾種設(shè)置方式：第一，設(shè)置于待測(cè)隧道模型端口處的端口緩沖結(jié)構(gòu)模型；第二設(shè)置于待測(cè)隧道模型內(nèi)部的內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)模型；第三是同時(shí)具有上述兩種緩沖結(jié)構(gòu)模型。如圖2所示為幾種設(shè)有端口緩沖模型的待測(cè)隧道模型1，所述待測(cè)隧道模型1的進(jìn)口端11設(shè)有端口緩沖結(jié)構(gòu)模型，所述端口緩沖結(jié)構(gòu)模型為斷面擴(kuò)大結(jié)構(gòu)111，即該端面擴(kuò)大結(jié)構(gòu)111的為直徑大于待測(cè)隧道模型1直徑的管道，如圖3所示，所述待測(cè)隧道模型1的進(jìn)口端11設(shè)有端口緩沖結(jié)構(gòu)模型，所述端口緩沖結(jié)構(gòu)模型為喇叭口結(jié)構(gòu)112，如圖4所示，所述待測(cè)隧道模型1的進(jìn)口端11設(shè)有端口緩沖結(jié)構(gòu)模型，所述端口緩沖結(jié)構(gòu)模型為帶有開孔110的喇叭口結(jié)構(gòu)112的進(jìn)口端11。所述內(nèi)部緩沖結(jié)構(gòu)模型可以為設(shè)置于待測(cè)隧道模型1內(nèi)壁的砂紙層。上述幾種端口緩沖結(jié)構(gòu)模型與待測(cè)隧道模型的待測(cè)隧道模型1可拆卸連接，實(shí)現(xiàn)不同的端口緩沖結(jié)構(gòu)模型相互替換時(shí)共用待測(cè)隧道模型，不同緩沖結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實(shí)踐檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行替換安裝。

本實(shí)用新型中待測(cè)隧道模型與實(shí)際需要檢測(cè)的隧道的縮尺比，設(shè)置的豎井、橫通道以及緩沖結(jié)構(gòu)模型與實(shí)際需要檢測(cè)的隧道豎井、橫通道以及緩沖結(jié)構(gòu)的縮尺比均滿足縮尺比1:86。本實(shí)用新型直接用高壓空氣裝置來模擬壓縮波的產(chǎn)生，PVC管道模擬隧道，內(nèi)部布置壓力傳感器測(cè)試管內(nèi)各點(diǎn)壓力，進(jìn)而達(dá)到研究波形的目的。當(dāng)需要對(duì)未建成的隧道進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用未設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，打開空氣壓縮裝置21，通過控制閥門產(chǎn)生模擬壓縮波，計(jì)算機(jī)31收集各點(diǎn)壓力傳感器32的壓力信號(hào)并轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析，由此判斷該隧道壓縮波、微壓波是否符合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)需要對(duì)已經(jīng)建成的隧道進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，先采用設(shè)置有豎井、橫通道以及緩沖結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，依照上述流程進(jìn)行操作、判斷，如果檢測(cè)到該隧道的壓縮波、微壓波不符合標(biāo)準(zhǔn)，增設(shè)不同緩沖結(jié)構(gòu)，再次依照上述流程進(jìn)行操作、判斷，以此為實(shí)際隧道緩解措施的改進(jìn)提供意見。