浅谈半敞开式地铁通风设计

1、浅谈半敞开式地铁通风设计摘要上海市轨道交通6号线局部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工程概况上海市轨道交通6号线工程贯穿上海浦东新区,线路走向为:港城路杨高北路洲海路浦兴路张扬路东方路东明路华夏西路主题公园。线路全长约33.521k,共设28座车站。其中,地下线路总长度约22.154k,包括19座地下车站和相关地下区间隧道。地下车站站台设置屏蔽门。该线远期(2030年)上行线(港城路站至主题公园站)晚顶峰小时断面最大客流量约为2.11万人次/h;

2、下行线(主题公园站至港城路站)晚顶峰小时断面最大客流量约为2.12万人次/h。顶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5502。列车活塞风可自然进入、排出,并能满足列车

3、在区间隧道或车轨区火灾时的排烟要求。车站长度约87,比标准全地下屏蔽门车站短44(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3602。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,计算远期晚顶峰小时正常工况区间隧

4、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,模拟计算结果说明:进站端小时平均活塞风量60703/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根本相等,其中约25%来自室外新颖空气,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24。两端与半敞开式车站相接的区间,远期顶峰小时平均温度亦比全封闭车站区

5、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。假设设中间风井左端的沿程阻力系数为l,局部阻力系数为al,中间风井右端的沿程阻力系数为r,局部阻力系数为ar,列车的局部阻力系数为t,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,那么(l+al)(r+ar+t)=(qrql)2。由于对于确定的车型,t是一常数,而al和ar所占比例较小,并且相差不大,那么l和r的大小及其占总阻力系数的份额,对qrql起决定性影响。中间风

6、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l和r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。通过模拟计算说明,无论事故列车位于风井的任何一侧,对于长度1k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0.350.65。(2)中间风井偏离区间中部由于线路、规划等原因,当区间中部不具备设置条件、风井设置位置偏向一侧车站时,列车在长区间内发惹事故工况,断面设计风速往往较难形成。计算说明,对于长度1k左右的区间,当风井两端区段长度比到达32时,中间风井内的通风量在有车段

7、和无车段的分配比例约为0.30.7;而当风井两端区段长度比到达21时,风井内的通风量分配比例约为0.250.75。此时,为了到达断面风速要求,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,建立投资将增加很多。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局部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/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