叶 雷,陈 霖,闫树龙,余 涛

(1.中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055； 2.西南交通大学机械工程学院,成都 610031)

1 概述

目前，国内严寒地区已经运营和在建地铁的城市有沈阳、长春、哈尔滨、乌鲁木齐、呼和浩特等。严寒地区地铁冬季运行时，列车“活塞效应”使得车站出入口、风井、隧道洞口等位置大量进入外部冷空气，引起地铁内部温度急剧降低，尤其是靠近洞口的隧道段，温度常常低于GB50157—2013《地铁设计规范》[1]中的5 ℃要求。低温可能引起地铁内部的设备、水管等冻损，影响地铁系统正常运营，安全隐患较大。国外严寒地区地铁研究相对较少，国内在不同气候区地铁隧道热环境实测与模拟[2-5]、地铁隧道洞口段和出入口保温防寒[6-8]、车站通风系统模拟[9-11]、环控系统方案对比[12-14]、环控方案适应性分析[15-17]、系统节能[18-19]等方面做了大量研究。但地铁环控系统在北方严寒地区的适应性目前还缺乏全面研究。

针对严寒地区某典型地铁线路，建立一维通风网络模型，对不同环控系统方案下的车站、隧道热环境与热负荷进行分析，研究合理可行的严寒地区地铁环控系统模式及辅助加热措施，为严寒地区地铁环控系统设计提供技术参考和数据支持。

2 计算模型和计算方法

2.1 典型线路概况

以严寒地区某地铁线路为例，建立典型线路模型。标准站为岛式车站，站厅地面面积1 764 m2，中心里程断面积117 m2，周长47.4 m；站台地面面积1 137 m2，中心里程断面积47 m2，周长30.8 m。标准区间隧道长1 000 m，断面积20.5 m2，断面周长16.7 m。车站在出站端采用单活塞风井，机械风井与活塞风井共用，风井断面积20 m2，周长19.3 m。……