[发明专利]高速列车穿越隧道的微气压波消散系统及方法

说明书

本发明涉及一种高速列车穿越隧道的微气压波消散系统及方法，所述系统包括传感器、检测部件和喇叭；传感器位于隧道进口，列车经过时被触发，用来记录列车经过进口的时间并向喇叭传送信号；检测部件位于隧道出口，用来检测微气压波的频率、振幅、相位，同时记录检测到微气压波的时间，并将数据传送给喇叭；喇叭位于隧道出口，根据传感器和检测部件发送的数据，发出相应的声波抵消微气压波。本发明利用主动发出声波的方式，在传播路径上消散微气压波，不需要改变隧道原有结构，施工及设计更加简便。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种高速列车穿越隧道的微气压波消散系统及方法。

背景技术

高速列车冲进隧道时，高速列车前方会产生压缩波，在隧道内向前传播。随着高速列车不断驶入隧道，隧道内的压力也不断地增大，压缩波的波前压力梯度也随着继续增强。当压缩波到达隧道出口处时，即向进口反射成膨胀波，与此同时，一个脉冲波自隧道出口向周围地区辐射出去，此脉状冲击波即为微气压波，并发出爆炸声，使得附近建筑物等急剧振动，发出响声，形成噪音。

目前缓解微气压波而采取的技术手段主要有：1、在隧道明洞设置顶部、侧部开口作为缓冲结构；2、在隧道洞外修建断面扩大型或喇叭口型缓冲结构；3、在隧道内部设置吸音材料；4、在隧道内修建竖井、横通道、辅助坑道等消能结构。这些手段中：洞口设置缓冲结构减缓效果不明显，如遇存在微气压波激化效应的长大无砟轨道隧道，不能达到预期缓解效果；隧道内部设置吸音材料、在隧道内修建竖井、横通道、辅助坑道等结构加大成本和施工难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速列车穿越隧道的微气压波消散系统及方法，利用隧道出口设置的喇叭主动发生声波与微气压波进行干涉，抵消微气压波。

本发明所采用的技术方案为：

高速列车穿越隧道的微气压波消散系统，其特征在于：

所述系统包括传感器7、检测部件8和喇叭4；

传感器7位于隧道进口，列车经过时被触发，用来记录列车经过进口的时间并向喇叭4传送信号；

检测部件8位于隧道出口，用来检测微气压波的频率、振幅、相位，同时记录检测到微气压波的时间，并将数据传送给喇叭4；

喇叭4位于隧道出口，根据传感器7和检测部件8发送的数据，发出相应的声波抵消微气压波。

传感器7为红外传感器，列车经过传感器7时立即触发传感器7响应，触发的时间发送给喇叭4。

检测部件8为声波接收器，采集微气压波的频率、振幅、相位，并记录监测到微气压波的时间，发送给喇叭4。

喇叭4位于隧道出口两侧，高程与与隧道中心的高程相同，发出声波抵消微气压波。

喇叭4包含有用于数据计算的处理器、用于数据接收的数据接收器以及声波发生器；

数据接收器接收传感器7和检测部件8发送的数据，传送到处理器进行计算，然后控制声波发生器发出相应的声波。

高速列车穿越隧道的微气压波消散方法，其特征在于：

利用隧道出口设置的喇叭主动发生声波与微气压波进行干涉，互相抵消，达到消散微气压波的目的。

所述方法包括以下步骤：

步骤一：进行数据采集，在隧道出口设置检测部件8，在隧道进口设置传感器7，列车经过传感器7时，记录时间t1，当检测部件8在出口监测到微气压波时，记录时间t2，并检测微气压波的频率、振幅、相位；

步骤二：根据传感器7和检测部件8进行微气压波振动函数计算，之后根据微气压波振动函数设置喇叭4发出声波的振动函数；