唐海峰

中铁四院集团西南勘察设计有限公司 云南 昆明 650220

正文：

在地铁隧道中，活塞风在地铁火灾中产生的影响越来越被外界关注，秉承地铁安全设计的重要方向之一，在地铁隧道中发生火灾的情况下，隧道中的活塞风对于火灾肯定会造成影响，进一步加剧延期流动，加快有毒气体扩散，造成不同程度的影响，对于隧道安全具有重要影响，研究地铁隧道中活塞风对于防排烟系统的影响，有助于进一步研究防排烟系统设计，促进防排烟系统的优化，提升地铁隧道安全性。

1.地铁隧道活塞风概述

为了保持地铁隧道内的空气流通，在每个地铁车站的两端都各有3个风井与地面连接。地铁车站两端的3个风井一个叫“活塞风井”，主要用于释放机车在隧道中做活塞运动时带动的风力；另外两个是排风井和进风井，用于隧道与外界的空气流通。风井的长度有10多米长，但它的横截面至少要达到20平方米以上，由车站顶部的任意方向斜伸向上，到快接近地面时变成垂直向上的“竖井”，这个转角对声音也有一定的抵消作用。

就活塞风的原理来看，主要是地铁车辆在运行中，车辆前方空气在车辆作用下，一部分顺着车辆绕流到车辆尾部，而列车在行进中产生的“空穴”就会快速被周围气体填充，在地铁车辆在隧道中快速行驶的过程中，考虑到相关的隧道周围壁面的限制影响，造成车辆前方空气被排挤开，无法顺利全部流向车尾部位，车尾气流顺着车辆的行驶方向向前移动，车头前面受到快速挤压的空气压强上升，这样压强上升后的压强波按照相应的传播速度向车前移动，这样就形成了向着列车前进方向流动的气流，生成活塞风。

2.地铁隧道活塞风对于火灾影响的模拟分析

为了明确活塞风对于地铁隧道防排烟系统的影响，尝试借助火灾动力学模拟软件FDS对于3m/s、5m/s、7m/s活塞风影响下的深埋地铁区间隧道火灾的相关数值进行模拟分析，得出了下列的基本影响指标的变化情况：

?

可以看出，因为受到活塞风的影响，在5m/s的活塞风速度影响下，产生的防排烟效果最差，火灾功率较高，火源上方温度较高，逃生区间CO浓度较高，造成逃生区间的能见度较低，这对于逃生是大大不利的，而在7m/s活塞风影响下，相关的影响程度相对也比较高，，这就表明了活塞风增大并不一定造成火灾功率增大及相关温度和烟气浓度的增大，而活塞风在3m/s的情况下，所有的防排烟效果是最理想的，此时的火灾功率、火源上方温度以及逃生去CO浓度等都是比较低的数值，且逃生区的能见度较高，可以判断此时是最理想的防排烟状况

3.地铁隧道活塞风对于防排烟的影响对策

根据相关的实验分析，得出活塞风对于火灾烟气流场影响比较特殊，且具有一定的规律性，会在一定状况下造成火灾时的人员疏散产生不利影响，探究地铁隧道火灾的蔓延规律以及防排烟的设计对于提升隧道火灾安全性具有重要意义。实验发现，在地铁隧道中设置中部风井实施自然通风的情况下，能够借助风井自由流动带走一部分烟气，会会隧道中的烟气浓度以及温度发挥一定的降低作用，但是这种设计往往会导致中风井附近的烟气浓度增加，也不利于人员疏散。

尝试在隧道中设计逃生井同时启动正压送风，借助相关的风压能够实现烟气的逆流预防，降低隧道中烟气温度和浓度，对于火灾疏散来说是比较有利的，但是要想保证相应的苏三风速得到满足，会导致逃生井断面的风速增加，影响人员疏散逃离，而实验证明，使用整他送风2m/s加上风井排烟6m/s的设计联动作用，能够有效解决这一问题，保证火灾中的有效人员疏散。

在对于不同风速活塞风的研究中，发现，在5m/s的活塞风风速下，造成的火灾不利影响值最明显，此时的疏散条件较差，这时产生的防排烟效果最差，火灾功率较高，火源上方温度较高，逃生区间CO浓度较高，造成逃生区间的能见度较低，对于地铁隧道发生火灾会产生较大的影响，不利于人员的及时疏散，可以通过控制活塞风的风速来实现有效的防排烟联动，实验发现在活塞风为3m/s的情况下产生的火灾影响最小。但是总体来看，活塞风对于火灾终究是不利的，在一定程度上会造成火势和烟气的蔓延。

针对活塞风影响，可以使用逃生井正压送风以及排烟联动实现对火灾形势的改善，对于有效控制烟气流动，提升空气能见度，降低烟气温度和浓度等都具有一定的通，实验发现在将排烟开到8m/s，同时，将正压送风调至2m/s的情况下，能够有效降低烟气温度和浓度，提升能见度，为逃生创造较好的环境和时间。

总结：列车运行时，为保持地铁隧道内的空气流通，在每个地铁车站的两端都有风井与地面连接，其中“活塞风井”主要用于释放列车在隧道中做活塞运动时带动的风力，活塞风井设计是必要的，但是地铁隧道的活塞风对于隧道的防排烟会产生一定的影响，但是合理的设置和联动设计应用，能够缓解活塞风带来的不利火灾逃生的影响，在具体的应用中，需要根据实际活塞风的大小情况来选择合适的排烟风速以及正压送风风速等，这样就能为逃生创造较好的条件。