1.一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于:所述系统包括:隧道(1)、洞门缓冲结构(2)、抽风口(3)、出风口(4)、抽风机组(5)、传感器组(6)、PLC控制器(7)和进风通道(13);
洞门缓冲结构(2)位于隧道(1)洞口两端,用于缓解列车(10)经过隧道(1)产生的微气压波(11)和阻隔外界寒冷气流(8)的侵入;
传感器组(6)位于洞门缓冲结构(2)内部,传感器组(6)与PLC控制器(7)电连接,用于监测风速、风向、温度、列车(10)运行情况和微气压波(11)的大小并向PLC控制器(7)发送数据;
抽风口(3)设于洞门缓冲结构(2)与隧道(1)连接端,出风口(4)设于洞门缓冲结构(2)另一端,所述抽风口(3)与出风口(4)之间通过进风通道(13)连接,进风通道(13)设于洞门缓冲结构(2)外侧,抽风机组(5)与抽风口(3)相连;
PLC控制器(7)与抽风机组(5)电连接,PLC控制器(7)位于隧道(1)洞口外侧,根据传感器组(6)传输过来的数据,控制抽风机组(5)的运行功率,从抽风口(3)抽取空气、列车风(12)和/或未阻隔的寒冷气流(9)并通过进风通道(13)由出风口(4)喷出。
2.根据权利要求1所述的寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于,所述洞门缓冲结构(2)前端入口为斜切30°的等截面扩大段缓冲结构。
3.根据权利要求1所述的一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于:所述洞门缓冲结构(2)外侧为弧形结构的进风通道(13),进风通道(13)与洞门缓冲结构(2)连接在一起呈一体结构,进风通道(13)的出风口(4)宽度为抽风口(3)宽度的1/10。
4.根据权利要求1所述的一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于:所述进风通道(13)的抽风口(3)宽度设计公式如下:其中:S‑隧道横断面面积;L‑隧道断面周长。
5.根据权利要求1所述的一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于:所述进风通道(13)内壁进行打磨光滑并做镜面处理。
6.根据权利要求1所述的一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于:所述抽风机组(5)安装于洞门缓冲结构(2)的抽风口(3)处,抽风机组(5)由一组方形高压离心风机组成。
7.根据权利要求1所述的一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于:所述传感器组(6)由声波接收器、红外线传感器和风温传感器组成,用于采集洞口处微气压波(11)、列车(10)通行情况、风速风向和空气温度数据,并将检测数据发送至PLC控制器(7)。
8.根据权利要求1所述的一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统,其特征在于,所述PLC控制器(7)用于接收传感器组(6)数据并进行分析,控制抽风机组(5)的工作状态。
9.一种寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统的使用方法,其特征在于:无列车运行时,利用抽风机组(5)使隧道洞口处形成负压区,从洞门缓冲结构(2)后部抽风口(3)抽取未阻隔的寒冷气流(9)和空气,气流经进风通道(13)由出风口(4)以15‑45°喷射出,用于减缓侵入隧道内部的风速,达到阻隔外界寒冷气流(8)侵入隧道内部的目的;列车(10)运行时,利用抽风机组(5)抽取列车风(12)和空气,使隧道洞口处形成负压区,在洞口处阻止微气压波(11)的不断激化并破坏其形成的压力波,同时抽取的气流经进风通道(13)由出风口(4)以15‑45°喷射出高压气流与微气压波(11)进行对冲抵消,达到消散微气压波(11)的目的。
10.根据权利要求9所述的寒区高铁隧道的微气压波缓解及防寒保温系统的使用方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤一:数据监测采集,传感器组(6)采集洞门缓冲结构(2)中部的微气压波(11)、风速、风向、温度及列车(10)运行情况,并将数据传输至PLC控制器(7);
步骤二:PLC控制器(7)接收数据并分析,无列车(10)运行时,当风向由内向外或温度大于0℃时关闭抽风机组(5),当风速由外向内且温度小于0℃时开启抽风机组(5),抽风机组(5)的功率根据风速的大小进行控制;
步骤三:列车(10)运行时,抽风机组(5)全功率运行直至声波接收器监测到的微气压波(11)低于50Pa时重复步骤二。