浅谈半敞开式地铁通风设计

摘 要 上海市轨道 交通 6号线部分区段在国内率先采用半敞开式地下车站的形式,简要阐述该种形式地铁区间通风设计、设备配置、车站布置、正常工况和事故工况模拟 计算 等,供设计技术人员 参考 。

关键词 半敞开式地下车站 中间风井 通风

1 工程概况 该线远期(2030年)上行线(港城路站至主题公园站)晚高峰小时断面最大客流量约为2.11万人次/h;下行线(主题公园站至港城路站)晚高峰小时断面最大客流量约为2.12万人次/h。高峰小时列车运行对数30对/h,采用4节编组(2动2拖)。

19座地下车站中博兴路站、金桥路站、云山路站、德平路站、北洋泾路站、民生路站、源深 体育 中心站、高清路站、华夏西路站、长清路站等10座车站首次采用半敞开式地下车站形式。站台设置屏蔽门,将公共区与车轨区和室外大气隔开。公共区采用空调通风系统。由于车站车轨区完全设有大面积天窗,与传统的全封闭地下屏蔽门车站相比,区间设计有相当大的不同。

2 隧道通风设计

对于标准的半敞开式车站,在有效站台车轨区上方开设直通地面的天窗,面积约550m2。列车活塞风可 自然 进入、排出,并能满足列车在区间隧道或车轨区火灾时的排烟要求。车站长度约87m,比标准全地下屏蔽门车站短44m(见图

1)。

在两座敞开式车站之间的区间隧道中部设置一座中间风井,内设可逆转耐高温轴流风机(TVF风机)和相关风阀。通过风阀转换,可实现对两端区间隧道排烟(排风)或向隧道送风。每座中间风井建筑面积约360m2。

对于全封闭地下屏蔽门车站,隧道通风系统采用传统做法,即在站端对应上行线和下行线区间分别设置活塞/机械通风系统和车轨区排热通风系统。

图2是标准的半敞开式车站及区间隧道通风系统示意图。

3 正常工况时区间气流量和平均温度值

采用地铁环控模拟 计算 软件(SES4.1版),建立6号线地下区间模型,计算远期晚高峰小时正常工况区间隧道内活塞风量、气流方向和区间隧道内温度分布。

(1)活塞风有效换风量和换气次数

以金桥路站(较为典型)为例,在远期30对/h条件下,模拟计算结果表明:进站端小时平均活塞风量60~70m3/s,其中约25%风量通过轨顶天窗排出室外大气,75%进入对面隧道区间;出站端小时平均活塞风量与进站端基本相等,其中约25%来自室外新鲜空气,75%来自对面隧道区间,即有效换风量为活塞风量的25%,区间换气次数约14.6次/h。

(2)车站、区间隧道温度

敞开式车站由于车轨区与室外大气直接相通,车轨区温度接近室外温度,比全地下屏蔽门车站车轨区温度平均低2℃~4℃。两端与半敞开式车站相接的区间,远期高峰小时平均温度亦比全封闭车站区间约低1℃。

4 事故工况区间气流控制策略

一般半敞开式车站不再设置隧道通风机房。为保证事故工况时的通风气流和风速标准,采用在区间中部设置中间风井的形式。但中间风井的设置位置是 影响 该种通风方式效果的重要因素。

若设中间风井左端的沿程阻力系数为ξmL,局部阻力系数为ξaL,中间风井右端的沿程阻力系数为ξmR,局部阻力系数为ξaR,列车的局部阻力系数为ξT,风井左侧隧道断面风量为QL,右侧断面风量为QR,事故列车停在风井右侧区段,则(ξmL+ξaL)∶(ξmR+ξaR+ξT)=(QR∶QL)2。由于对于确定的车型,ξT是一常数,而ξaL和ξaR所占比例较小,并且相差不大,则ξmL和ξmR的大小及其占总阻力系数的份额,对QR∶QL起决定性影响。

中间风井越偏离区间中心,风井至两端区间隧道气流分布就越不平衡。

区间隧道越短,即ξmL和ξmR越小,当列车停于区间隧道内时,气流分布就越不平衡,通风气流越难组织。

(1)中间风井设于区间中部

在该位置附近设置对通风气流组织最为有利。通过模拟计算表明,无论事故列车位于风井的任何一侧,对于长度1km左右的区间,中间风井内的通风量在有车段和无车段的分配比例约为0.35∶0.65。

(2)中间风井偏离区间中部 此时,为了达到断面风速要求,措施之一是加大中间风井内风机容量。但由此引起风井机房规模增大,风机配电容量可能增大到需增设区间变电所,建设投资将增加很多。

为了使中间风井两端的通风阻力趋于平衡,措施之二是采用在中间风井一侧(建议在短区间一侧)设置可逆转射流风机,辅助组织气流。

5 结语

半敞开式地下车站作为一种新的地下车站形式,环控设计最大的不同点在于区间隧道通风系统部分甚至全部移到中间风井内。由此带来的利弊需经规划、线路、技经等综合权衡:

(1)车站规模较全封闭地下屏蔽门车站小;

(2)采用半敞开式地下车站形式,正常工况时的通风完全依靠 自然 通风,不需U/O风机排热, 经济 节能;

(3)区间温度低、有效通风量大,换气次数高;

(4)一般不需额外的夜间通风,可节省TVF风机运行能耗;

(5)区间发生事故时,气流组织相对较复杂;

(6)对中间风井的设置位置要求较严,当受到条件限制偏离区间中部较远时,需加设射流风机等措施辅助组织气流。

参考 文献