2　明线会车压力波变化规律

2.1　问题的提出

列车在复线上运行时不可避免地要发生交会运行情况，两列车相向交会运行时产生的会车压力波作用在车体上会对列车侧壁和侧窗强度、列车的运行稳定性和旅客乘坐舒适性产生不利影响，甚至可能产生运行安全问题，如车体侧窗破碎、车辆蛇行运动、轮缘与轨头因侧向冲击造成磨损等。我国铁路客运提速至160km/h速度时，就曾多次发生会车引起的列车侧窗玻璃破碎事故。据广铁集团统计，在广州到深圳准高速铁路开通的前四年，共有678块客车侧窗玻璃由于会车压力波而破碎；据天津铁路客运段统计，1999年11月到2000年5月的半年时间内，22型绿皮客车就有190块侧窗玻璃因会车而破碎；2001年3月太原铁路局的客运列车也曾发生因会车一天破碎36块侧窗玻璃的事故。列车速度提高到200km/h甚至是300km/h以上时，会车压力波的变化幅值和最大正、负压力极值都会急剧增大，有可能带来更大的负面效应。当然，如果复线铁路线路间距增大，会车压力波的影响会逐渐减弱。但是线路间距的增大会占用更多的土地并使线路造价增高，因此在满足列车运行安全的前提下希望线路间距越小越好。然而，多“小”的线路间距是合适的，这涉及许多方面的问题：如车辆的结构强度和刚度问题——会车压力波是否会引起列车侧壁变形过大或侧窗的强度破坏；车辆运行动力学问题——会车压力波是否会引起列车运行偏转或侧倾过度；轮轨关系问题——会车压力波引起的列车横移是否会使轮轨冲击过大造成爬轨；乘坐舒适性问题——在列车气密性一定的条件下会车压力波是否会导致车内气体压力变化过大等。了解会车压力波幅与会车速度、线路间距、车体形状等参数之间的变化规律是确定“合适”线路间距的前提。然而到目前为止，似乎对这一变化规律还没有一个统一的认识，给线路和车辆设计工作带来一定的盲目性。高速列车的运营使这一问题变得更加突出，近几十年来世界上的铁路工程师和研究人员一直在进行这方面的探索[1～15]。例如：

Steinheur在总结势流Panel法计算结果和部分实测值后提出了一个会车压力波波幅系数的经验计算公式[5]：

式中　γ——车头部分长细比；

Δy——两列车侧壁间等效距离；

Rd——列车横断面水力半径；

λ——通过列车与观测列车速度比，λ=v1/v2。

Gawthorpe在总结英国APT-E会车试验数据基础上认为会车压力波波幅系数ΔCp与速度比λ有下述线性关系[6]：

ΔCp=（1-λ）ΔCp，λ=0+λΔCp，λ=1

Steinheur则认为他们之间是二次函数关系[5]：

文献[7]基于三维势流Panel法计算结果，也提出了会车压力波波幅系数的计算公式：

式中：

Ep——通过列车表面源强，

其中　Np——通过列车上的Panel数，

σpj——通过列车第j个Panel上的源强，=σpj/v1，

upj——通过列车第j个Panel上分布单位源强时在计算点引起的x方向分速度；

Eo——观测列车表面源强，

其中　No——观测列车上的Panel数，

σoj——观测列车第j个Panel上的源强，=σoj/v2，

uoj——观测列车第j个Panel上分布单位源强时在计算点引起的x方向分速度；

G——两车速度扰动引起的源强，

其中　N——通过列车与观测列车上总Panel数，

φj——第j个Panel上单位源强的扰动速度势，

ΔDp——Δt时间内通过列车运行的距离，

——分别为（t+Δt）时刻和t时刻第j个Panel的源强度，（+Δt）；

v′——两列车速度和与通过一车速度比，；

λ——两列车速度比，。

文献[8]则分别给出了观测列车静止时会车、两列车等速会车和不等速会车时会车压力波幅值的计算式。其中：

静止会车压力波幅值计算式为

等速会车压力波幅值计算公式为

不等速会车压力波幅值计算公式为

A、B、C、D为与压力波和车速相关的系数[8]，但文中并未给出具体值。

然而，分析表明上述计算公式在应用中都有一定的局限性。会车压力波与两交会列车的速度、侧壁间距（或线间距）、列车头尾部形状、列车横截面形状、车体表面粗糙度以及环境气体的压力、温度等许多因素有关。正是由于会车过程列车附近空气流动状况复杂，影响因素众多，至今对会车压力波的变化规律还没有一个统一的认识。