淺談地鐵隧道通風模式對站臺風壓影響

馬俊

摘要：在軌道交通科學技術不斷發(fā)展的今天，列車運行間隔也越來越短，為城市人民的生活帶來了便利，但隨之而來的問題需要我們密切關注并研究解決方法。列車運行間隔縮短帶來的活塞風壓對于地下站站臺門開關的影響已經(jīng)在一些采用全封閉式站臺門的地鐵線路顯現(xiàn)，如何采用合理的通風方式降低活塞風壓對站臺門自動開關門的影響就顯得尤為重要。

關鍵詞：隧道通風系統(tǒng)；隧道通風；站臺門

隨著城市軌道交通不斷發(fā)展擴大，城市軌道交通線網(wǎng)逐漸密集，行車間隔縮短，導致列車在隧道運行中產(chǎn)生的活塞風對地下站全封閉式站臺門的開啟及關閉產(chǎn)生了一定的影響，嚴重時將會影響站臺門的正常開閉，造成列車晚點，影響客運服務等，對此研究隧道內的單、雙活塞通風模式就具有較強的實際意義。

1.目的及意義

活塞效應（Piston Effect）：指在隧道中高速運行的列車，會帶動隧道中的空氣產(chǎn)生高速流動，因為類似汽缸內活塞壓縮氣體之現(xiàn)象，稱為活塞效應。當?shù)罔F機車在隧道中運行時，隧道中的空氣被機車帶動而順著機車前進的方向流動，這一現(xiàn)象稱為機車的活塞作用，由此所形成的氣流稱為活塞氣流。為了保持地鐵隧道內的空氣流通，在每個地鐵車站的兩端都各有三種類型風井與地面連接。地鐵車站兩端的三個風井中有一個叫“活塞風井”，主要用于釋放機車在隧道中做活塞運動時帶動的風力；另外兩個是排風井和新風井，用于車站內與外界的空氣流通。機車在隧道中運行時，由于隧道壁所構成的空間限制，機車所推擠的空氣不能全部繞流到機車后方，必然有部分空氣會被機車向前推動，通過排風井排出到隧道出口之外，而機車尾端后方存在著負壓區(qū)域，因此也必然會有空氣通過進風井引入到隧道中，由此形成活塞風，此種現(xiàn)象也稱為“活塞效應”。

車站活塞通風模式分為兩種：一種為雙活塞，即頭尾兩端活塞風閥均開啟；一種為單活塞，即頭尾只開一個活塞風閥；單活塞有2種方式：一種為頭端開尾端關的方式，一種為頭端關尾端開的方式，如圖1所示。

通常情況下隧道通風系統(tǒng)在設計中會提供隧道內的最大壓力，用以站臺門的強度設計。但隨著列車開行密度的增加，行車間隔不斷縮小，僅提供用以強度設計的風壓已無法滿足運營的實際需求。當行車密度增大時，隧道活塞風壓數(shù)值變化較大。當活塞風壓大到一定程度時，超過站臺門開閉所需的扭力，此時站臺門將無法自動開閉。造成列車晚點，影響客運服務。因此，通過測試不同行車密度、不同隧道活塞通風模式下站臺活塞風速及站臺門工作狀況，從而研究合理的行車間隔及活塞通風開啟模式就非常具有實際意義。

2.測試方案

車站站臺門無法正常開閉會受到很多外界因素的干擾，如站臺門被硬物卡住、乘客扒門、站臺門及信號自身故障等。我們測試研究需排除這些外在的干擾因素，只針對正常狀態(tài)下站臺門無法正常自動開閉的情況進行數(shù)據(jù)記錄，采用概率統(tǒng)計的辦法對隧道軌行區(qū)內風壓過大導致站臺門自動開閉受阻的情況進行分析統(tǒng)計，這樣可以使測試數(shù)據(jù)更加有效。

我們針對某地鐵1號線利用一個月的時間分別在2個車站相同的地點、相近的時間段（為有效保證該地鐵線路采用相同的列車時刻運行表情況下行車密度一致）測試不同行車間隔、活塞通風模式下的活塞風速及站臺門正常開啟狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過對比不同通風模式下站臺風速數(shù)據(jù)，站臺門正常開啟次數(shù)，研究如何采用合理的通風模式降低隧道活塞風對站臺門開啟、關閉的影響。測試方法如下：

（1）測試原理。利用風速儀測量列車進站時站臺端門外端最大風速，目測站臺門開啟狀態(tài)并記錄。

（2）測試時間及地點。測試人員根據(jù)測試時間安排表（表1）在指定的車站及地點進行測試，并填寫測試記錄表（表2）。

（3）測試方法。在站臺上、下行尾端端門外（設備區(qū)走廊，不下軌行區(qū)），手持風速儀（不可超限）面向來車方向測量列車進站前的最高風速并記錄，同時記錄列車站臺門開啟狀態(tài)，循環(huán)記錄8列車。

3.數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

統(tǒng)計一個月測得653組數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)匯總分析見附表），通過數(shù)據(jù)比對，我們發(fā)現(xiàn)A、B兩站采用不同的活塞風通風模式，站臺門開啟失敗次數(shù)為37次，其中上行站臺門開啟失敗次數(shù)為20次，下行站臺17次。平峰期間（30列車）未出現(xiàn)站臺門無法自動開啟情況；高峰期（43列車）在不同開啟模式下站臺門無法自動開啟情況共計發(fā)生37次，對應測得的風速數(shù)據(jù)，站臺門無法自動開啟情況下，對應的風速平均值在6.5m/s；在雙活塞通風模式下，站臺門未出現(xiàn)開閉失敗的情況，在采用單活塞通風模式1（頭端風閥開啟，尾端風閥關閉）下，站臺門開閉失敗9次，失敗率4.77%。采用單活塞通風模式2（頭端風閥關閉，尾端風閥開啟），站臺門開閉失敗25次，失敗率14.8%。

通過對數(shù)據(jù)的透徹分析，我們得出以下結論：（1）列車開行間隔的縮短會讓隧道活塞風速增大，當風速大于6.5m/ s時，站臺門正常開閉可能會受到影響。（2）在開啟隧道雙活塞通風模式下，隧道活塞風速可以得到有效降低，站門門自動開閉基本不受影響。（3）在開啟隧道單活塞通風模式下，列車運行方向頭端風閥開啟，尾端風閥關閉比頭端風閥關閉，尾端風閥開啟對站臺門自動開閉影響要小。為保證地鐵站臺門工作狀態(tài)穩(wěn)定，建議盡量采用雙活塞通風模式。如必須采用單活塞通風模式時，建議在列車運行方向的頭端將活塞風閥保持開啟狀態(tài)，可以有效降低站臺門自動開閉受影響的概率。

4.結束語

地鐵設備在試運營前，雖然經(jīng)歷過一系列的聯(lián)調聯(lián)試，且在各項調試中設備表現(xiàn)良好。但隨著運營時間的深入，各系統(tǒng)設備在各自運行中的相互沖突逐漸顯現(xiàn)出來，相信只要我們留意并密切關注這些問題，不斷研究探索解決問題的方法，消除隱患，就能保持地鐵設備安全、穩(wěn)定、持久的運行，為市民提供更安全、舒適的乘車環(huán)境。

【參考文獻】

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