列车车头进入隧道瞬间产生的初始压缩波,沿隧道以当地声速传播到隧道出口端时会向外辐射出压力脉动,形成洞口微气压波,强度大时产生的音爆会对隧道周围的环境和居民产生严重影响。由于微气压波的强度与隧道出口端内压缩波的压力梯度成正比,因此为了合理估算微气压波的强度,应准确预测初始压缩波波形以及在隧道内传播过程中的激化和衰减特征。本文在对160~200km/h中速磁浮、400km/h高速轮轨和600km/h高速磁浮列车进入隧道产生的初始压缩波由三维分布变为一维平面波研究基础上,采用一维可压缩非定常不等熵流动模型改进广义黎曼变量特征线方法,研究了不同工况的隧道条件下初始压缩波在洞内传播的特征,提出了压缩波传播中压力梯度激化为最大值的临界长度,得出了中速磁浮、高速轨道和高速磁浮列车隧道内压缩波传播中激化和衰减的基本特征,为进一步研究微气压波强度提供依据。本文还分别对立体角模型公式和Ozawa修正公式进行了推导,并在推导过程中对Ozawa修正公式进行了优化和改进,利用MATLAB软件对Ozawa修正公式及优化后的公式进行了编程,并且验证了该程序的正确性,最后利用该公式分别对中速磁浮、高速轮轨和高速磁浮列车隧道出口压缩波与洞外微气压波的关系进行研究,主要得出以下结论:(1)列车以相同的速度进入不同阻塞比的隧道时,产生的初始压缩波波形随着阻塞比的增大其对应的最大压力幅值也增大,其初始压缩波对应的压力梯度最值也随隧道阻塞比的增大而增大。当列车以不同速度进入相同净空面积的隧道时,随着列车速度的增大,其初始压缩波对应的最大压力幅值也会跟着增大,且对应压力梯度最值也随速度的增大而增大。(2)不同工况下,列车进入隧道产生的初始压缩波在长隧道内传播时,压缩波的压力峰值随着传播距离的增加而减小,其压缩波对应的最大压力梯度值都会先增大后减小,且增大的趋势随着列车速度的增加而变陡。(3)中速磁浮列车速度在160~200km/h范围时,压缩波传播的临界长度随着列车速度从160km/h增加到200km/h也从2km增加到4km。对比400km/h高速轮轨列车和600km/h高速磁浮列车通过无缓冲结构情况的临界长度可以发现,随着车速从400km/h增加到600km/h其对应临界长度也从5km降低到2km。(4)当高速磁浮列车速度为600km/h时,虽然开口型缓冲结构可较大幅度降低初始压缩波最大压力梯度,但是对于长大隧道而言,由于传播过程中压缩波激化的原因,开口型缓冲结构实际上对微气压波的减缓作用存在较大幅度地弱化,建议还应采取如竖井等减缓激化的可能。(5)此外,本文进一步研究了不同工况下的三种列车模型在不同长度隧道的微气压波分布特征,以微气压波控制标准为约束条件,得到了不同工况的临界隧道长度具体值,为工程设计提供了一定的实用参考。