站臺屏蔽門對地鐵車站環境影響的研究

張林

摘 要：地鐵在隧道中運行的過程中會產生較大的活塞風，會將大量的空氣帶入到地鐵的車站中來，這種風主要是將后面車站的風吸引到前面的車展中來，會較嚴重地影響到地鐵候車站的環境，此外，通過活塞風的攜帶作用，列車運動過程中產生大量機械熱能與列車內人員呼吸以及空調排除的熱量，一下帶進下一個車站，直接對地鐵車站站臺與站廳的熱環境和空調負荷產生影響，處于節能和安全問題的考慮，新建的地鐵基本上采用屏蔽門，屏蔽門的設置不僅增大了安全性還有效地保護了車站內的環境。

關鍵詞：站臺屏蔽門 地鐵車站 環境影響

中圖分類號：U231.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0049-02

1 站臺的屏蔽門系統

在以人為本的現代化社會，乘客對地鐵的服務水平提出了越來越高的要求，其中安全問題和環境問題是最重要的兩個問題，目前我國的設計單位正在不斷地優化設計，完善了地鐵的服務水平，提高了城市的交通環境，屏蔽門的出現在很大程度上優化了安全系數和環境狀況。站臺屏蔽門是一種典型的機電一體化產品，屏蔽門主要由機械和電氣兩部分組合而成，安裝與地鐵邊緣，將車站的站臺與列車隧道區域分割開來，按照封閉門的類型可以將其劃分為全封閉式和敞開式站臺屏蔽門系統。

1.1 全封閉式站臺屏蔽門

在全封閉式站臺系統將地鐵的候車站臺與列出行駛的隧道完全分割開，具有較強的封閉性，其結構如圖1所示。

1.2 敞開式站臺屏蔽門

敞開式屏蔽門系統只隔離屏蔽門體的高度，一般按照門體的高度分為半高屏蔽門和全高屏蔽門，圖2和圖3分別為半高屏蔽門和全高屏蔽門。

世界上第一套地鐵站臺門出現在1988年的新加坡，之后美國、法國、日本等國家相繼出現地鐵站臺門，世界上的低緯度的國家更偏好于使用地鐵屏蔽門，目前我國的深圳、上海、北京、天津有效地改善了地鐵候車室的環境。

（1）站臺屏蔽門的設置可以避免乘客和物體落入隧道內，避免交通事故的發生，避免影響列車的正常運營。（2）減少站臺與列車軌道之間產生氣流交換，通過改造地下車站通風空調的制式，降低車站通風空調系統的運營能耗。（3）站臺屏蔽門可以作為鐵路列車和車站基礎設施之間的緊急障礙欄，增加安全性。（4）減少列車運行的過程中產生的噪音和活塞風對候車站的乘客的舒適度造成影響。（5）站臺屏蔽門可以保障乘客與工作人員的安全，阻擋乘客誤入隧道內，拓展候車的有效空間。（6）站臺屏蔽門的設置便于更好地開展乘客候車管理工作，只有當列車停靠在正確的位置是，乘客才能上下車。（7）在列車發生火災或故障時，可以配合相關系統進行聯動控制。（8）利用站臺屏蔽門可以傳播一些公益廣告，充分利用資源，簡化了車站整體空間的布局。

2 屏蔽門對地鐵內環境的影響

地鐵是一種特殊的建筑物，主要原因是由于其位于地下，對于地上建筑物而言，地下建筑物的封閉性更強，由于地鐵內部的空間比較大，與地上環境接觸的面積不大，比較不容易受到自然環境的影響，例如：外界環境下雨、陽光輻射以及雷電等均不容易影響地鐵的運行。地鐵的運行時間基本上是全年運行，服務時間相對較長，為了最大程度上吸引乘客乘坐，地鐵環境內部的設計十分重要，影響地鐵內部環境的因素相對較多，筆者主要立足于環境風速、環境溫度和空氣質量3個方面的環境影響進行闡述。

2.1 環境風速

地鐵列車基本運行于地下，地鐵列車斷面面積大于區間隧道和隧道斷面面積大于公路斷面的面積，一般其程度可以大到40%～50%，地鐵列車在隧道內運行會產生“活塞風”，產生的這種風量相對較大，同時這也是區間隧道內通風換氣換熱的主要動力。環境風速可以對人產生兩種影響：第一點是影響人身體的熱平衡，如天氣寒冷時環境風俗會給人造成寒冷的感覺，但是如果在夏天這種風就會給人很涼快的感覺；第二點是風速如果過高就會帶起周圍的垃圾、塵埃，吹掉等車乘客的帽子、裙子等，使乘客感到不舒適。對于那些沒有設置屏蔽門的系統，將會產生大量的空氣帶入地鐵車站內和隧道內，對于設置了地鐵屏蔽門的地鐵路段就能大幅度減少“活塞風”產生的影響，很好地保障了地鐵內部環境，增加了等車乘客的舒適度。

2.2 環境溫度

地鐵列車內的熱源主要包括地鐵運行時產生的熱量、列車上的空調散熱產生的熱量、乘客呼吸等散熱、設備散熱以及照明和廣告燈等，其中列車機器運行的主要熱源。根據熱傳學的知識可知，地下的土地具有一定的惰性，當深度達到一定程度，如果沒有其他冷源、熱源的干擾，土壤的溫度就會穩定在某一恒定的溫度，這個溫度我們稱之為熱壑溫度，列車運行時，隧道內的空氣與周邊的土壤會產生熱交換，如果隧道內的溫度高于周邊土壤的溫度，隧道向土壤散發熱量，相反，如果隧道的溫度低于土壤的溫度，那么土壤將會向隧道散熱，稱這種調節現象為熱壑效應，這種現象具有限制溫度的效應，因此，調節地鐵環境的過程中發揮了重要的作用。

隨著地鐵內流量的不斷增加，地鐵內的熱源隨之增加，因此，需要即使調節隧道內的溫度，因為隨著乘客的增加，車站內的溫度會逐漸升高，在惡劣的情況下將會超出顧客的舒適性要求。根據對建國門至復興門的區間1984—1989年的隧道內溫度統計發現，大概每年區間內的溫度將會上升一度。為了應對這種變化，增加顧客的舒適度，北京地鐵對1，2號線進行了改造，在地鐵內增加空調系統。對于站臺內沒有設置屏蔽門的地鐵系統，由于列車運動產生的活塞風將會帶入大量的空氣進入車站和隧道，空調負荷比裝設站臺屏蔽門系統的地鐵系統成倍增加。

2.3 空氣質量

地鐵環境會受到如粉塵、顆粒物以及氣體污染物等因素的影響，地鐵處于地下與外界的接通面積比較小，乘坐地鐵的人員又相對較多，空氣的質量非常容易被破壞，而且一旦被破壞，再想治理難度非常大，以可吸入顆粒物為例，列車的運行過程中會產生大量的顆粒物，根據對北京地鐵1，2號線內地鐵環境的調查，每年在地鐵內產生的顆粒物可達1.7 t，隨著乘客的不斷出入又會帶進大量的顆粒物，因此，造成區間隧道內的顆粒物濃度遠遠超過最高允許的標準。空氣質量對環境的影響非常大，但是如果設立了屏蔽門，那么這些地鐵系統就大大地減少了地鐵列車活塞風將空氣帶入到車站中來，提高了地鐵候車環境的空氣質量。

3 結語

文章從舒適度的角度分析了地鐵站臺屏蔽門的設置產生影響，尤其是在降低環境風速，降低二氧化碳濃度等方面，這些情況都會在一定程度上影響乘客乘坐地鐵的舒適度。目前，越來越多的城市地鐵的設計趨向于選擇屏蔽門的設計，但是仍然要全面、客觀地評價屏蔽門帶來的利弊影響，評估該系統對地鐵建設方案決策具有重要意義。

參考文獻

[1] 熊艷.北京地鐵內部環境狀態數值模擬及分析[D].北京交通大學，2004.

[2] 那艷玲.地鐵車站通風與火災的CFD仿真模擬與實驗研究[D].天津大學，2003.

[3] 土良柱.地鐵側式站臺通風CFD模擬與優化[D].天津大學，2002.