Prospects for Using a Protective Shell-Type Tunnel on High-Speed Railways
Abstract
The concept of a tunnel protective shell, constructed as a structure surrounding railway tracks to enhance safety, comfort, and operational efficiency, is considered. Numerical simulation of the aerodynamic load on the tunnel shell structure caused by the movement of a high-speed train is performed. An analysis of the «piston effect» is conducted, characterized by the formation of a high-pressure zone in front of the train’s head and a rarefaction area at the tail.
About the Authors
A. A. Vorobyov
Emperor Alexander I St. Petersburg State University of Railway Transport (PGUPS)
Russian Federation
Russian Federation
Alexander A. Vorobyov, Doctor of Technical Sciences, Head of the Department «Land Transport and Technological Systems»
V. A. Kruchek
Military Academy of Material and Technical Support named after Army General A. V. Khrulev
Russian Federation
Russian Federation
Victor A. Kruchek, Doctor of Technical Sciences, Professor
A. N. Tsybulsky
Emperor Alexander I St. Petersburg State University of Railway Transport (PGUPS)
Russian Federation
Russian Federation
Artem N. Tsybulsky, Postgraduate Student
References
1. Воробьев А. А., Каримов Д. Д., Сотников К. А., Богданов Н. В. Управление аэродинамическим взаимодействием высокоскоростного поезда с элементами искусственных сооружений тоннельного типа // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2024. № 1. С. 62–68.
2. Ким К. К., Крон И. Р., Ватулин Я. С., Ватулина Е. Я. Разработка метода по уменьшению лобового аэродинамического сопротивления капсулы трубопроводного транспорта // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2019. Т. 16. Вып. 2. С. 263–267. DOI: 10.20295/1815‑588X‑2019‑2‑263‑267.
3. Novák J. Single train passing through a tunnel // European Conference on Computational Fluid Dynamics ECCOMAS CFD 2006. 2006. 12 p.
4. Белорусские инженеры разработали проект дублера Северного морского пути // NakedScience. URL: https://naked-science.ru/article/column/proekt-dublera-severnogo (дата обращения: 20.06.2025).
5. Martínez A., Vega E., Gaite J., Meseguer J. Pressure measurements on real highspeed trains travelling through tunnels // BBAA VI International Colloquium on: Bluff Bodies Aerodynamics & Applications Milano, July 20–24 2008, Italy. 2008.
6. Петров А. В. Уравнения Навье — Стокса и их численные методы решения // Проблемы математической физики: сборник трудов. М.: Изд-во МГУ, 1992. С. 183–204.
7. Алямовский А. А. Solid Works Simulation. Инженерный анализ для профессионалов: задачи, методы, рекомендации. М.: ДМК Пресс, 2015. 562 с.
8. Воробьев А. А., Ватулин Я. С., Чистяков Э. Ю. Оценка устойчивости высокоскоростного подвижного состава при движении по эстакаде с учетом повышенной пиковой ветровой нагрузки // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2024. № 6. С. 27–32.
9. Воробьев А. А., Богданов Н. В. Математическое моделирование формирования «поршневого эффекта» в тоннельных сооружениях при движении железнодорожного подвижного состава // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2025. Т. 22. Вып. 1. С. 121–133. DOI: 10.20295/1815‑588X‑2025‑1‑121‑133.
10. Каримов Д. Д. Управление аэроупругим взаимодействием подвижного состава с элементами искусственных сооружений тоннельного типа: дис. … канд. техн. наук. 2023. 134 с. EDN: HJBFFN.
11. Воробьев А. А., Ватулин Я. С., Ватаев А. С. и др. К вопросу снижения негативного эффекта воздействия аэроупругого взаимодействия высокоскоростного подвижного состава с элементами тоннельных сооружений // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2022. Т. 19. Вып. 3. С. 590–599. DOI: 10.20295/1815‑588X2022‑3‑590‑599.
12. Богданов Н. В., Ватулин Я. С., Воробьев А. А., Сотников К. А. Использование численного моделирования при анализе аэроупругого взаимодействия подвижного состава с тоннельными сооружениями // Бюллетень результатов научных исследований. 2024. Вып. 1. С. 65–73. DOI: 10.20295/2223‑9987‑2024‑01‑65‑73.
13. Воробьев А. А., Ватаев А. С., Ватулин Я. С. и др. Оценка динамики движения высокоскоростного подвижного состава // Техник транспорта: образование и практика. 2024. Т. 1. Вып. 4. С. 437–444.
14. Воробьев А. А., Ватулин Я. С., Цыбульский А. Н., Чистяков Э. Ю. Оценка динамики движения высокоскоростного подвижного состава с учетом однократной пиковой положительной ветровой нагрузки // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. 2024. Т. 68, № 4. С. 46–53.
Review
For citations:
Vorobyov A.A., Kruchek V.A., Tsybulsky A.N. Prospects for Using a Protective Shell-Type Tunnel on High-Speed Railways. Transport of the Russian Federation. 2026;1(1):38-44. (In Russ.)
Views:
117
JATS XML
Email this article 