Tunnelaerodynamik von Hochgeschwindigkeitszügen

Bei der Einfahrt in Tunnel verursachen die Tunnelwände einen Druckanstieg vor dem Zug. Diese Druckerhöhung läuft als Welle mit Schallgeschwindigkeit an das entfernte Ende des Tunnels wo Reflexionen entstehen. Zudem kann bei entsprechender Tunnelbeschaffenheit am entfernten Ende des Tunnels der sogenannte Tunnelknall, d.h. eine explosionsartige Druckwelle, die den Tunnel verlässt, auftreten. Letztere kann zu Schäden am Tunnel und an Strukturen in der direkten Umgebung führen. Zudem ist der zum Teil mit dem Überschallknall eines Flugzeugs vergleichbare Effekt für Anwohner störend. Eine Verminderung des Effekts kann zum Beispiel durch eine verringerte Einfahrgeschwindigkeit erreicht werden. Da Hochgeschwindigkeitszüge ihre maximale Geschwindigkeit auch im Tunnel beibehalten sollten, ist es nötig strukturelle Modifikationen  (u.a. am Tunnelportal) vorzunehmen, um so den Druckgradienten der Wellenfront, der ausschlaggebend für die Stärke des Tunnelknalls ist zu mindern. Zur Untersuchung der Effektivität solcher strukturellen Modifikationen können Experimente in der Tunnel Simulations Anlage (TSG) des DLR Göttingen durchgeführt werden. Dabei besteht das Interesse hauptsächlich an der Ermittlung von Druck-Zeit-Verläufen an der Tunnelwand bei verschiedenen Positionen innerhalb des Tunnels.

Abb. 1: Vorgänge und Druck-Zeit-Abhängigkeit bei der Zugeínfahrt in einen Tunnel (schematisch)

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Abb. 2: ICE3 Modell bei Einfahrt ins Tunnelportal im TSG

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