王静伟，罗燕萍



无活塞风亭地铁车站隧道通风系统方案

王静伟，罗燕萍

（广州地铁设计研究院有限公司，广州 510010）

针对周边条件受限地铁车站进行取消活塞风井分析研究，结合广州某线路建立模型，利用SES程序对取消活塞风井车站前后区间正常、阻塞、火灾工况及影响因素进行模拟计算分析。分析得出如果取消车站所有活塞风井，在车站配置两台轨排风机，且轨排风机风量不小于60 m3/s时，利用前后车站隧道风机和该站轨排风机组织气流，正常、阻塞、火灾工况的模拟计算结果均能满足规范要求。实际应用时，需考虑线路客流对区间隧道温度的影响，必要时需采取降温措施。

地铁车站；活塞风亭；影响因素；工况；模拟计算

随着地铁线网的加密以及城区土地综合开发利用的发展，在已建成区域设置地铁站，其通风空调系统室外设施（风亭）的布置受到了越来越多的限制，包括用地范围、景观要求、环境条件等。活塞风亭作为区间隧道对外换气的通道，在功能上必不可少。一般车站两端各设置两个活塞风亭，当布置受到限制时，如何协调功能需求与边界条件的矛盾，成为车站设计迫切需要解决的问题。

目前针对以上问题，行业内多采用把隧道通风系统由双活塞改为单活塞，这种措施在一定程度上缓解了功能需求与边界条件的矛盾，但对位于商业中心或市中心的车站来说，仍没有彻底解决活塞风亭布置问题，本文就针对这种特殊车站取消活塞风亭的设置问题进行研究探讨[1-7]。

1 系统方案

1.1 研究模型

本研究模型依托广州某条线路进行模拟计算。该线路情况如下：

1）A型车、6辆编组，列车制动能量反馈效率85%，全高站台门系统；

2）左线高峰小时最大断面客流3.8万人次，右线2万人次，远期行车对数30对；

3）有效站台140 m，共设26座车站（1#~26#）；

4）本线路车站取消轨底风道，只设置轨顶风道，全线车站隧道排热风机配置30 m3/s；

5）在车站、配线区采用矩形断面，区间采用圆断面；

6）活塞风井（4个）设于车站端头，面积为16 m2，个别车站采用单活塞；

7）14和16车站采用双活塞系统，车站两端各配置两台隧道风机，风机参数：60 m3/s，900 Pa。

图1 无活塞风亭车站隧道通风系统方案

1.2 隧道通风系统方案

取消15车站所有活塞风亭，系统方案见图1，通过计算分析车站隧道的轨顶排风量、区间客流量等因素，研究其对区间隧道温度、换气量及事故工况的影响。

从图1看出，系统方案保留了车站轨顶风道，同时增加左右线区间隧道的机械风阀，便于当车站前后区间发生事故工况时，利用车站轨排风机组织区间气流。

2 计算分析

2.1 正常工况分析

2.1.1 温度分析

算例1：取消15车站活塞风井，全线所有车站轨排风机风量30 m3/s，远期晚高峰温度曲线如图2所示。从图2可以看出右线13~15车站温度超标，14车站隧道最高温度达到41.1℃。

算例2：在算例1的基础上，加大13~15车站轨排风机风量至40 m3/s，14车站隧道温度由41.1℃降低至40.7℃。继续加大13~15车站轨排风机风量至50 m3/s，其中14车站隧道温度由40.7℃降低至40.4℃，仍超出温度标准，降温效果不明显。

算例3：在算例2的基础上，保持13~15 3座车站轨排风机风量40 m3/s，再考虑14车站左线隧道送冷量50 kW，进行模拟计算。远期晚高峰温度曲线图如图3所示，14车站隧道温度由40.7℃降低至39.9℃，降温效果明显。

2.1.2 新风量分析

当15车站活塞风井关闭时，左右线前后区间的新风可通过前后车站（14车站和16车站）的活塞风井进行补充。

通过表1可以看出，当15站关闭活塞风井时，仅考虑14和16车站左右线活塞风井进入的新风量就可以满足左右线区间隧道新风换气次数要求[8]。但如果前后区间隧道过长，则新风换气次数会减少，建议不设活塞风井车站前后区间总长不超过2.5 km。

图2 左右线远期晚高峰正常运行温度曲线（无活塞、排风30 m3/s）

图3 左右线远期晚高峰正常运行温度曲线（无活塞、车站隧道供冷）

表1 远期14~16车站区间换气次数

2.2 阻塞工况分析

由于左线客流大，区间温度高，选取左线区间进行阻塞工况模拟。通过与行车专业沟通，最不利阻塞工况是14~16的3座车站都有列车因阻塞停在车站隧道的情况。

当15车站轨排风机排风量为40 m3/s，模拟计算停在16车站列车车头温度达到46.5℃，不满足规范要求。在上述模拟计算的基础上，将15车站的轨排风机风量提高到60 m3/s时，计算结果显示3辆阻塞列车温度均满足规范要求，如图4所示。

图4 14～16车站区间最不利阻塞工况模拟计算结果

2.3 火灾工况分析

由于15车站只配置了车站隧道排风设施，当需要车站送风时，需将14~16车站区间视为无中间风井的长区间处理。按以下5种情况处理，分别计算气流组织情况。

算例1：火灾列车停靠在15车站，直接按车站隧道火灾处理，并联动大系统站台火灾模式，需核实站台楼扶梯风速是否形成1.5 m/s风速，必要时可以加大系统站台排烟风机排烟量。

算例2：当14~15车站区间车尾发生火灾，从图5可以看出区间可以形成2.24 m/s的风速，满足地铁设计规范要求。当14车站轨排风机风量加大到60 m3/s时，区间风速可以提高到2.42 m/s。

算例3：当15~16车站区间车头发生火灾，和算例2气流组织类似，区间可以形成2.34 m/s的风速，满足地铁设计规范要求。

算例4：当15~16车站区间车尾发生火灾，从图6可以看出区间可以形成3.2 m/s的风速，满足地铁设计规范要求。

算例5：当14~15车站区间车头发生火灾，和算例4气流组织类似。区间可以形成2.62 m/s的风速，满足地铁设计规范要求。

图5 左线14～15车站区间车头火灾组织气流

图6 左线15～16车站区间车尾火灾组织气流

综合上述模拟计算结果可知，如取消车站活塞风井，在车站配置轨排风机，且风机风量不小于60 m3/s时，阻塞、火灾工况下气流组织均能满足地铁设计规范要求[10]。但是正常运行时，如果线路客流过大，则该站及相邻隧道温度会较高，超出规范要求。

3 影响因素分析

根据上述研究可知，车辆正常运行时，如果线路客流过大，则该车站隧道温度会较高，超出规范要求。下面模拟计算不同客流对区间隧道温度的影响。

在算例2的基础上，调整左线断面客流，分别取3万人次、2.5万人次进行模拟，分析客流量变化对温度的影响。从图7可以看出，当断面客流超过3万人次时，关闭15车站活塞风井，前方车站的隧道区间温度就会超标。

因此，对线路中需完全关闭一个车站活塞风井时，且该站前后车站均为双活塞系统时，需控制高峰时刻断面最大客流不要超过3万人次。当超过3万人次时，需考虑其他的温度控制措施。

图7 左线不同断面客流下远期晚高峰温度曲线

4 结语

综上所述，在温度、新风量满足规范要求的前提下，可以取消周边条件受限车站的活塞风亭。当取消一座车站活塞风亭时，应注意下列问题：

1）当该车站的前后车站均为双活塞系统、线路高峰小时断面客流3万人次以下，且本站及前后车站的排热风量不小于40 m3/s时，取消活塞风井后可以正常运行，高峰小时隧道温度可满足地铁设计规范要求。

2）如果超出以上条件导致温度超标时，应考虑在超标车站预留降温措施的实施条件。

3）当取消活塞风井车站的前后区间总长不超过2.5 km时，隧道的换气数可满足要求。

4）为满足阻塞和火灾工况气流组织风速要求，无活塞风井车站两端各需配置一台车站轨排风机，该风机的风量建议不低于60 m3/s。

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Technical code of urban rail transit: GB 50490—2009[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2009.

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Code for design of metro: GB50157—2013[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2014.

（编辑：王艳菊）

Discussion on the Tunnel Ventilation System Plan for the Cancelled Piston Air Shaft of a Subway Station

WANG Jingwei, LUO Yanping

(Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510010)

In this study, the piston of the air shaft in a restricted subway station is cancelled. A model of a Guangzhou metro line is built through the simulation analysis of the normal/block/fire-operating models and the influencing factors of the front and back interval tunnels of the cancelled piston air shaft of a subway station. Subway Environment Simulation software was used for this purpose. If all the position air shafts of the subway station are cancelled, the station is equipped with two exhaust fans, and the airflow velocity at the exhaust blower is not less than 60 m3/s. Using the front and back station tunnel fans and the station exhaust fan to set the appropriate airflow, simulation results under normal blocking fire conditions can be obtained to meet the specification requirements. The effect of line passenger volume intensity on tunnel temperature should be considered for practical application, and cooling measures should be adopted if necessary.

subway station; the position air shaft; influencing factor; operating condition; simulation analysis

U231

A

1672-6073(2018)02-0108-05

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.02.018

2017-06-13

2017-08-10

王静伟，女，高级工程师，从事暖通空调设计，33635321@qq.com