고속열차가 터널에 진입할 때 피스톤 효과에 의하여 터널내부의 공기는 압축되어 압력상승이 발생하는데 이 압력상승으로 생성된 압축파는 음속으로 터널출구 방향으로 진행한다. 이 압축파는 터널내부에서 열전달과 점성작용에 의하여 변형되거나 감쇠될 것이다. 터널입구에서 생성되는 압축파의 크기는 그 동안 1차원적인 비점성 해석해 방법으로 예측하였으며, 다양한 열차의 진입속도와 터널내공단면적에서 실제 철도현장의 터널 주행실험 결과보다 매우 낮게 예측한다. 이에 본 연구의 압축파 경험식은 터널 진입 시에 열차 표면의 난류 경계층 두께에 의한 점성효과를 반영하여, 압축파의 크기를 타당하게 예측하는 터널진입 압축파 경험식을 제안한다. 본 연구에서는 다양한 열차/터널단면적의 폐색율 조건과 저속에서 고속까지의 터널진입속도에 대하여 실물 스케일의 철도현장 터널주행실험을 수행하여 열차 진입속도의 함수로 통합된 경험식을 도출하였다.
When a high-speed train enters a tunnel, pressure rise occur due to air compressed as a piston effect in the tunnel and a compression wave generated with the effect is propagated to the tunnel exit as nearly the speed of sound. This compression wave will be distorted and attenuated by heat transfer and viscous effect in tunnel. The compression wave generated by train entry in tunnel have been predicted by using the method of one-dimensional inviscid analysis but its magnitude is lower than results of the field test conducted by various trains, entry speeds and cross-sectional areas of tunnels. This study suggests empirical formula predicting the compression wave by applying the viscous effect of turbulent boundary layer on the train surface when the train enters the tunnel. The empirical formula presented in this study is validated from full scaled field-test for various conditions of train nose shapes, cross-sectional areas of the tunnels and train entering speeds from low speed to high speed.