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城市轨道交通隧道活塞风对折射率结构常数的影响*

周凯赵恒凯张曼宁郑国莘

(上海大学通信与信息工程学院，200072，上海∥第一作者，硕士研究生)

Author7SaddressofInformationand

摘要大气湍流对无线电波的传播有着重要影响。结合CollegeCommunica．

城市轨道交通隧道活塞风的运动特性以及折射率结构常数tion

Engineering，Shanghai

的计算方法，运用流体力学原理基本方程，推导出一种在隧China

道环境下的折射率结构常数模型。该模型主要输入参数为

气温、湿度和活塞风速参量。通过对该模型的分析可知：活在无线通信系统中，电磁信号和图像在大气环

塞风对折射率结构常数的影响主要有阻塞比、列车速度、列中传播时要受到空气中折射率n随机波动的影

车长度、隧道长度。其中阻塞比对其影响较大，其次为列车

，这种波动会引起电磁波传播过程中波速的变

速度和列车长度，隧道长度对其影响较小。该模型为研究城

境响化[1|。大气瑞流折射率结构常数C；是定量描述这

市轨道交通环境下的电波的传播提供了理论参考。

种湍流波动强度的物理量。在自由大气环境中，湍

关键词城市轨道交通；隧道；活塞风；湍流；折射率结构

常数流受地理环境、气象环境等要素影响较大。而在城

中图分类号U451．3市轨道交通环境中，列车在隧道内行驶，由于隧道壁

DOI：10．16037／j．1007—869x．2016．11．008的限制，车头前端空气被列车推动着向前移动，形

压缩波；这种压缩波必然有一部分绕流到车身两成端

EffectofPistonWindontheRefractiveStructureConstantin的环状空间内，在列车尾部，由于列车的高速运动，

RailTransitTunnel产生一种低于大气压的空气流，称为膨胀波。同一

ZHOUKai，ZHAO

Hengkai，ZHANGManning，ZHENG

时间内不同区域的空气以不同的流态运动，从而形

Guoxin成复杂的湍流场。本文主要研究列车在该湍流场下

Abstractturbulencehasinfluenceonthe

Atmosphericbig运动对折射率结构常数产生的影响，从而为城市轨

ofradiowaves．Combinedwiththemotion

propagation

道交通电波传播效应的计算提供一定的理论指导。

ofinrailtransitthe

characteristicswindtunneland

piston

calculationmethodofrefractiveindexstructure

parameter，

1折射率结构常数

t