关于屏蔽门系统岛式车站活塞风井作用的

关于屏蔽门系统岛式车站活塞风井作用的研究摘要：简介地铁铁环境控制系系统的三种模模式，分析取取消设置屏蔽蔽门系统岛式式车站上行及及下行线列车车进站端或出出站端的两个个活塞风阀对对于地铁隧道道通风效果的的影响，从而而从技术经济济的角度出发发为屏蔽门式式地铁车站环环控系统的设设计和改造提提供参考建议议。关键词：地铁环境控制系系统活塞风屏蔽门系统统引言隧道活塞风对于于地铁环境具具有重要的影影响，现场测测量是进行地地铁热环境研研究的一种有有效途径。本本文以深圳地地铁香蜜湖岛岛式车站的隧隧道活塞风系系统为研究对对象，通过对对地铁隧道内内选定的车站站隧道、区间间隧道和活塞塞风阀测试断断面的风速进进行现场测量量，分析对车车站两端设置置通风竖井的的单洞单线地地铁隧道的通通风效果的影影响，从而提提出有效控制制和利用地铁铁隧道活塞风风的措施和途途径，并为今今后屏蔽门式式地铁环控系系统的设计和和改造推荐可可行的方案形形式。隧道活塞风与地地铁环控系统统简介当列车的正面面面积与隧道的的断面面积之之比(称为阻塞比)大于0.4时，由于列列车在隧道中中高速行驶，如如同活塞作用用使列车正面面的空气受压压形成正压，列列车后面的空空气稀薄形成成负压，由此此产生的空气气流动称为活活塞风。利用用这种原理通通风，称为活活塞式通风[[1]。隧道道活塞风的形形成示意图见见REF_Ref137738615\h图1。图SEQ图\*ARABIC1活塞风形形成示意图活塞风量的大小小与列车在隧隧道内的阻塞塞比、列车行行驶速度、列列车空气阻力力系数、空气气流经隧道的的阻力等因素素有关[2]]。当活塞风风对车站有明明显影响时，应应在列车的两两端设置活塞塞风泄流风井井或活塞风迂迂回风道。目前前，地铁环境境控制系统按按运行方式分分类包括：开开式系统、闭闭式系统和屏屏蔽门系统，屏屏蔽门系统的的优点是减少少地铁车站的的热负荷，改改善地铁站台台的候车环境境，并且减少少车站内环境境控制系统的的机房面积，降降低地铁环控控系统的运营营费用，但是是由于屏蔽门门系统的造价价和维护费用用保养费用较较高，在全国国只有上海、深深圳、广州等等少数城市采采用屏蔽门系系统。深圳地铁香蜜湖湖车站的环控控系统介绍深圳地铁一期工工程环控系统统全部采用全全封闭式屏蔽蔽门系统。深深圳地铁屏蔽蔽门系统在车车站站台层安安装可以滑动动的一道自上上而下的玻璃璃隔墙和活动动门，使站台台和车站隧道道分开以隔断断隧道内的热热量与车站内内的空调冷气气之间的热交交换，车站两两端设置通风风竖井用以完完成隧道内的的通风。由于于深圳地处亚亚热带地区，天天气炎热，为为了改善车站站环境，每个个车站均采用用空调系统作作为地铁环境境控制的主要要手段。对深深圳地铁车站站站台采用屏屏蔽门环控系系统模式与不不采用屏蔽门门的环控系统统模式(也叫闭式系系统)的节能效果果进行定量分分析，可得出出结果见REF_Ref137739317\h表1[3]。表SEQ表\*ARABIC1深圳地铁铁车站采用屏屏蔽门系统与与闭式系统的的技术经济比比较结果比较项目屏蔽门系统闭式系统空调冷量估算值值0.361全年环控系统的的运行能耗(Kw)0.481环控机房面积1000m2//站2000m2//站相应的变压变电电所、环控电电控室的面积积也可减少约约215m2/站站综合屏蔽门系统统和闭式系统统的设备一次次性投资和车车站土建费用用投资，采用用屏蔽门系统统比闭式系统统节省投资约约46万元／站。环环控系统的运运行费每年可可节省约180万元／站。对对于全线设有有14个车站的深深圳地铁一期期工程，这可可是一笔相当当可观的数目目。这也是深深圳地铁站装装设屏蔽门的的最为主要的的原因之一。屏蔽门式地铁环环控系统主要要由车站空调调通风系统和和隧道通风系系统两部分组组成。车站空调通通风系统分为为：车站公共共区（站厅、站站台）通风空空调兼事故排排烟系统(简称大系统)；车站设备管理理用房通风空空调兼事故排排烟系统(简称小系统)；车站制冷空调调冷源系统(简称水系统)。隧道通风风系统包括区间隧道道活塞风与机机械通风系统统（兼排烟系系统），简称称TVF系统；区间间隧道配线通通风系统（包包括列车出入入线、联络线线、存车线、折折返线、渡线线和中间风井井等）；车站站隧道的站台台下和车行道道顶部排热通风风系统（兼火灾工况况排烟），简简称UPE//OTE系统。香蜜湖车站是一一期工程一号号线的车站，按按车站站台型型式划分属于于岛式车站，上上、下行行车车线路位于站站台的两侧，并并且上行及下下行线地铁隧隧道属于单洞洞单线形式。香蜜湖车站的隧道通风系统在正常工况下的具体运行方式是：列车在车站隧道内行使利用产生的活塞效应从车站隧道一端通风竖井经风亭引进新风，冷却车站隧道后由另一端通风竖井排除，大量地铁热量排至室外地面；列车停靠车站时，列车制动发热量、启动发热量和列车空调冷凝器散热量则分别由站台下部排热通风系统（UPE系统）和轨道上部排热通风系统（OTE系统）通过排风井排至地面。深圳地铁香蜜湖岛式车站的隧道通风系统见REF_Ref137740124\h图2。图SEQ图\*ARABIC2香蜜湖车车站隧道通风风系统图深圳地铁香蜜湖湖岛式车站的的隧道活塞风风测试方案介介绍分析关闭上行及及下行线列车车进站端的两两个活塞风阀阀对于地铁隧隧道通风效果果的影响测试地点：香蜜蜜湖岛式车站站上行线(车公庙→香蜜湖→购物公园)列车出站端端的车站隧道道、区间隧道道和活塞风阀阀测试断面布布置测点。其其中车站隧道道是车站范围内内、屏蔽门外外侧的行车空空间部分；区区间隧道是车站之间的的隧道部分[[4]。4.1.2工工况条件：工况1（基准工工况）：车站站四个活塞风风阀全部开启启，车站开启启车站隧道两两端的轨底轨轨顶排热风机机（U/O风机）。工况2（对比工工况）：车站站关闭两个活活塞风阀(车站关闭上上行线列车进进站端和下行行线列车进站站端的两个活活塞风阀），车车站开启车站站隧道两端的的轨底轨顶排排热风机（UU/O风机）。4.2分析关闭闭上行及下行行线列车出站站端的两个活活塞风阀对于于地铁隧道通通风效果的影影响测试地点：香蜜蜜湖岛式车站下行行线(购物公园→香蜜湖→车公庙)列车进站端端的车站隧道道、区间隧道道和活塞风阀阀测试断面布布置测点。4.2.2工工况条件：工况1(基准工工况)：车站四个个活塞风阀全全部开启，车车站开启车站站隧道两端的的轨底轨顶排排热风机（UU/O风机）；；工况2(对比工工况)：车站关闭闭两个活塞风风阀(车站关闭上上行线列车出出站端活塞风风阀和下行线线列车出站端端的两个活塞塞风阀），车车站开启车站站隧道两端的的轨底轨顶排排热风机（UU/O风机）。4.3工况分析析方法：实测表明地铁隧隧道测试断面面的活塞风速速分布比较均均匀，因此以以测试断面均均匀布置的多多个测点的风风速平均值作作为活塞风速速。分析在不不同工况条件件下，香蜜湖车站站列车的行车车过程中，地地铁隧道上行行线列车出站站端和下行线线列车进站端端的地铁隧道测试试断面的活塞塞风速变化情况。香香蜜湖车站的的地铁隧道断断面面积：21.2m2，列车正投投影面积：9.8mm2，地铁隧道道的通风堵塞塞比：0.46。深圳地铁香蜜湖湖车站的活塞塞风速变化情情况列车运行引起的的活塞风是影影响地铁热环环境的重要因因素。列车并并非匀速运动动，其运行速速度不断变化化，因此在列列车运行不同同阶段的活塞塞风速也是不不同的。下面面分析在列车车行车过程中中，香蜜湖岛岛式车站的地地铁隧道活塞塞风速的变化化情况：5.1香蜜湖湖车站上行线线列车出站端端地铁隧道的的活塞风速变变化情况：5.1.1车车站隧道和区区间隧道测试试断面的活塞塞风速变化情情况：在列车进站停车车过程中，列列车出站端的的车站隧道和和区间隧道测测试断面的活活塞风速方向向和列车运行行方向相同，并并且车站隧道道和区间隧道道测试断面出出现最大风速速的时间相接接近，在“列车停车后05秒～列车停停车后30秒”。在列车启动过程程中，在列车车的车头和车车尾经过列车车出站端的车车站隧道和区区间隧道的时时间段内，由由于列车车速速较快，测点点的风速与列列车运行的方方向相反。在列车离站过程程中，列车出出站端的车站站隧道和区间间隧道测试断断面的活塞风风速方向和列列车运行方向向相同，并且且出现最大风风速的时间相相接近，在“列车离站后35秒～列车离离站后55秒”；随后由于于列车运行产产生活塞效应应由列车进站站端活塞风阀阀引进的活塞塞风跟随列车车的运动经过过列车出站端端，列车出站站端的车站隧隧道和区间隧隧道测试断面面的活塞风速速再次上升，并并且出现最大大风速的时间间相接近，在在“列车离站后1分20秒～列车离离站后2分钟”。5.1.2活活塞风阀测试试断面的活塞塞风速变化情情况：在列车进站停车车过程中，列列车出站端的的活塞风阀处处于排风状态态，活塞风阀阀出现最大排排风速度的时时间在“列车进站前20秒～列车进进站后10秒”。在列车启动过程程中，由于列列车车头的推推动产生活塞塞效应，列车车出站端一直直处于排风状状态，最大排排风速度出现现在“列车启动后10秒～列车启启动后15秒”；由于在列列车经过活塞塞风阀下方行行车过程中所所产生的活塞塞效应，列车车出站端的活活塞风阀由排排风状态转变变为送风状态态，风速变向向时间出现在在“列车启动后05秒～列车离离站后05秒”；在列车离站过程程中，列车出出站端的活塞塞风阀一直处处于送风状态态，并且最大大送风速度出出现在“列车离站后45秒～1分05秒”。5.2香蜜湖湖车站下行线线列车进站端端地铁隧道的的活塞风速变变化情况：5.2.1车车站隧道和区区间隧道测试试断面的活塞塞风速变化情情况：在列车进站前过过程中列车进进站端的车站站隧道和区间间隧道测试断断面的活塞风风速方向和列列车运行方向向相同，并且且车站隧道和和区间隧道测测试断面出现现最大风速的的时间相接近近，在“列车进站前50秒～列车进进站前30秒”。在列车进站过程程中，在列车车的车头和车车尾经过列车车出站端的车车站隧道和区区间隧道的时时间段内，由由于列车车速速较快，测点点的风速与列列车运行的方方向相反。在列车启动离站站过程中，列列车进站端的的车站隧道和和区间隧道测测试断面的活活塞风速方向向和列车运行行方向相同，并并且出现最大大风速的时间间相接近，在在“列车离站后10秒～列车离离站后55秒”。5.2.2活活塞风阀测试试断面的活塞塞风速变化情情况：在列车进站前过过程中，列车车进站端的活活塞风阀一直直处于排风状状态，最大排排风速度出现现在“列车进站前50秒～列车进进站前30秒”。在列车进站过程程中，由于在在列车经过活活塞风阀下方方行车过程中中所产生的活活塞效应，列列车进站端的的活塞风阀逐逐渐由排风转转变为送风状状态，风速变变向时间出现现在“列车进站后10秒～列车进进站后15秒”；在列车启动离站站过程中，列列车进站端的的活塞风阀一一直处于送风风状态，并且且其最大送风风速度出现在在“列车离站后05秒～列车离离站后15秒”。深圳地铁香蜜湖湖车站的隧道道活塞风工况况分析在此分析在开启启→关闭列车进进站端或出站站端活塞风阀阀的工况条件件下，地铁隧隧道测试断面面的最大活塞塞风速的变化化情况。取消屏蔽门系统统岛式车站上上行及下行线线列车进站端端的两个活塞塞风井对于地地铁隧道通风风效果的影响响6.1.1开启启→关闭列车进进站端活塞风风阀对于列车车出站端车站站隧道的最大大活塞风速的的影响情况：：开启进站端活塞塞风阀关闭进站端活塞塞风阀风速变化幅度列车进站停车过过程出现最大大活塞风速3.07m/ss3.85m//s↑25%列车启动离站过过程第一次出出现最大活塞塞风速5.40m//s6.04m//s↑12%列车启动离站过过程第二次出出现最大活塞塞风速3.16m//s2.70m//s↓15%6.1.2开启启→关闭列车进进站端活塞风风阀对于列车车出站端区间间隧道的最大大活塞风速的的影响情况：：开启进站端活塞塞风阀关闭进站端活塞塞风阀风速变化幅度列车进站停车过过程出现最大大活塞风速1.85m//s2.42m//s↑31%列车启动离站过过程第一次出出现最大活塞塞风速5.65m//s5.40m//s变化不明显列车启动离站过过程第二次出出现最大活塞塞风速5.06m//s5.07m//s变化不明显6.1.3开启启→关闭列车进进站端活塞风风阀对于列车车出站端活塞塞风阀的最大大活塞风速的的影响情况：：开启进站端活塞塞风阀关闭进站端活塞塞风阀风速变化幅度列车进站停车过过程出现最大大排风速度4.56m/ss5.44m/ss↑19%列车启动离站过过程出现最大大排风速度1.59m/ss不出现活塞风速速上升趋势—列车启动离站过过程出现最大大送风速度4.72m/ss4.73m/ss变化不明显综上所述，关闭闭香蜜湖岛式式车站上行及及下行线列车车进站端的两两个活塞风阀阀对于测试隧隧道列车出站站端的地铁隧隧道测试断面面的活塞风速速影响不明显显，即表明对地铁隧隧道的通风效效果影响不明明显。取消屏蔽门系统统岛式车站上上行及下行线线列车出站端端的两个活塞塞风井对于地地铁隧道通风风效果的影响响6.2.1开开启→关闭列车出出站端活塞风风阀对于列车车进站端车站站隧道的最大大活塞风速的的影响情况：：开启出站端活塞塞风阀关闭出站端活塞塞风阀风速变化幅度列车进站停车过过程出现最大大活塞风速4.63m/ss4.33m/ss变化不明显列车启动离站过过程出现最大大活塞风速5.21m//s5.71m/ss↑10%6.2.2开开启→关闭列车出出站端活塞风风阀对于列车车进站端区间间隧道的最大大活塞风速的的影响情况：：开启出站端活塞塞风阀关闭出站端活塞塞风阀风速变化幅度列车进站停车过过程出现最大大活塞风速9.40m/ss9.29m/ss变化不明显列车启动离站过过程出现最大大活塞风速2.42m/ss2.73m/ss↑13%6.2.3开开启→关闭列车出出站端活塞风风阀对于列车车进站端活塞塞风阀的最大大活塞风速的的影响情况：：开启出站端活塞塞风阀关闭出站端活塞塞风阀风速变化幅度列车进站过程出出现最大排风风速度4.11m//s4.39m//s变