地鐵隧道通風系統火災運行模式分析

楊兆光

中鐵隧道勘察設計研究院有限公司，廣東 廣州 511457

地鐵是當前我國重要的交通工具，對于我國整體交通系統建設具有重要作用。地鐵交通可以緩解地面交通的運行壓力，并且對城市交通系統的完善起到了關鍵作用。為了確保地鐵隧道的安全管控，在地鐵交通系統設計過程中，需要應用地鐵隧道綜合監控系統，其中包括視頻監控系統、照明系統、通風系統、消防系統等多個子系統。通風系統主要是完成地鐵隧道內部通風換氣，實現隧道內部空氣品質管控和溫度管控，確保地鐵交通運行安全。

1 工程案例研究

深圳地鐵7號線始于南山區西麗湖站，止于羅湖區太安站，新建線路正線全長30.318km，設28座車站，全線均為地下站，設計采用6輛編組A型車，在地鐵列車實際運行過程中，要求地鐵列車的實際運行速度控制在80km/h范圍內，確保列車運行的安全。

2 地鐵隧道通風系統組成和運行模式

2.1 地鐵隧道通風系統組成

地鐵隧道通風系統是列車隧道綜合管理系統的重要組成部分，直接關系到列車運行的安全管控。隧道通風系統的主要功能包括隧道內的空氣流通控制、煙霧和粉塵排放、車站內部實際溫度控制等多方面內容，以保證良好的隧道運行環境。在整個地鐵隧道通風系統設計過程中，區間隧道通風系統和車站隧道通風系統是兩大重要模塊，對于系統的整體運行管理具有重要的作用，影響地鐵整體運行效果。

（1）車站隧道通風系統是排熱風機和排熱風道設計，能夠實現隧道內的氣流組織及煙塵控制。在系統運行中，應該注重合理的隧道運行管控，以提升隧道運行效果。

（2）區間隧道通風系統主要完成地鐵區間地下部分的空氣流通以及煙塵排放。在區間隧道通風系統應用過程中，主要使用機械通風的方式來實現區間隧道內部的實際通風，其系統整體通風管控過程中，通過機械風機裝置完成氣流組織，實現隧道內部的溫度控制、風速控制以及氣壓控制，確保隧道內部列車安全運行。

2.2 地鐵隧道通風系統運行模式

地面活塞風井系統直接決定地鐵隧道通風系統的運行效果。在隧道出站口設置單個活塞風井被稱為單活塞風井運行模式，而雙活塞風井則是在進、出站口均設置活塞風井。單活塞系統與雙活塞系統的通風系統都具有良好的通風性能。在實際的隧道出口設計過程中，應該確保系統合理，以提升隧道運行效果。在深圳地鐵7號線隧道通風系統設計過程中，在SES數值模擬中分別對單、雙活塞通風系統進行數值比較，包括通風溫度比較和通風換氣次數比較。通過SES數值模擬發現，采用雙活塞通風系統設計，其風井控制系統的平均溫度比單活塞通風系統低0.5～0.8℃；采用雙活塞風井系統的換氣次數高于單活塞系統。綜合分析可知，深圳地鐵7號線隧道通風系統應采用雙活塞通風系統形式，以保證系統的運行效果。

3 地鐵隧道正常運行模擬分析

對地鐵隧道正常運行模式進行分析，主要是完成對隧道運行溫度的控制和節點換氣風量的設計分析。（1）在地鐵正常運行模式下，其通風系統能夠控制溫度在35.5℃左右，設計標準為40℃以下，符合實際的安全運行標準。（2）地鐵節點風量控制也是地鐵通風系統應用過程中的重要功能，因此針對其節點風量控制進行模擬，采用SES數值模擬并記錄相關數據。西麗湖站至太安站右線隧道總新風量為914.6m3/s，左線隧道總新風量為860.4m3/s。7號線遠期高峰小時發車間隔為2min，列車定員1608人，全線載客列車最多不超過27列，按27列計算，故左、右線人員最大新風需求量為152m3/s，可知左、右線新風量均遠大于列車滿載時的人員新風需求。

4 地鐵隧道火災發生時通風系統模擬分析

地鐵隧道內部發生火災將嚴重影響地鐵列車的運行安全，同時影響地鐵列車相關人員的安全。當列車在區間隧道內發生火災時，應盡量將列車開至前方車站疏散乘客，并按照車站隧道火災工況進行處理；當著火列車無法開至前方車站必須停在區間緊急疏散乘客時，區間隧道通風排煙系統應立即啟動，提供足夠的風量，控制火災產生的煙霧只往單一方向行走，確保不會產生煙霧倒流的現象，保證乘客能夠從相反的方向安全疏散。利用SES數值模擬完成列車運行過程中火災發生時的通風模式分析。安托山站至農林站區間是本線單洞單線區間中連續長度最長的區間，其長度為1973m，因此選擇該區間段的運行工況環境進行火災運行模擬。針對該段隧道的實際情況分析可知，列車發生火災停靠在357區段，應合理調整排煙風機的運行模式。安托山站至農林站左線火災隧道風機運行模式及區間斷面風速表如表1所示。

表1 安托山站至農林站左線火災隧道風機運行模式及區間斷面風速表

當列車的頭部或尾部著火時，開啟列車著火一端的區間事故風機進行排煙，開啟列車非著火一端車站的機械風機進行送風，引導乘客迎著氣流方向往相鄰車站或區間隧道疏散。由模擬結果可知，氣流速度均大于2m/s，可以有效防止煙氣回流。在通風系統工作模式下，車站內部安全人員必須及時做好安全防控工作，實現對火災的有效預防，及時疏散人群，確保火災運行管控更加有效[1]。

5 地鐵隧道火災發生的危害及預防措施

5.1 地鐵隧道火災發生的危害

地鐵隧道火災問題是地鐵隧道列車運行過程中的重要災害問題，嚴重威脅列車以及行車人員的安全。（1）地鐵隧道出現火災后，地鐵隧道內部線路容易出現燒損問題，同時造成大量的煙霧，煙霧容易對列車行車人員造成影響，如呼吸困難等。此外，火災煙霧中含有大量的CO成分，具有一定的毒害性，同時煙霧會降低隧道內部的能見度，在煙霧狀態下，隧道內部能見度僅為5～8m，嚴重影響人員逃生。（2）地鐵隧道火災發生后，火災會對車站內部的設備造成影響，部分設備和裝置具有一定的易燃易爆特性，從而影響列車的運行安全。如果隧道內部發生爆炸，將造成二次火災，可能造成重大安全事故。（3）地鐵隧道火災發生后，容易對地鐵隧道內部造成影響，又由于隧道內部空間狹小，會給人員逃生造成嚴重影響[2]。

5.2 地鐵隧道火災預防措施

地鐵隧道火災問題嚴重影響地鐵列車的運行安全，因此在實際的地鐵列車運行中要做好火災預防措施，有效預防火災的發生，提升地鐵運行安全性。

（1）合理設計地鐵通風系統。地鐵通風系統的合理設計，能夠有效地控制地鐵隧道內部溫度和通風性能，降低火災發生的可能性。在實際的地鐵通風設計過程中，要根據路段坡度、隧道寬度、隧道區間風力情況進行整體通風系統設計，確保通風系統設計的合理性，提升其運行效果。

（2）合理設計隧道內部的消防系統。地鐵隧道火災預防過程中，應對隧道內部的消防系統進行合理設計，確保消防系統設計的有效性。消防系統應設計自動報警和預警裝置，通過隧道內部感應裝置的應用完成隧道內部的火災安全檢測，同時完成隧道內部的火災安全風險防控，提升地鐵隧道的安全性，保證列車的安全運行[3]。

（3）建立隧道火災積極預防模式。地鐵隧道火災預防過程中，隧道管理部門應該建立隧道火災積極預防模式，以提高隧道內部發生火災問題后應急反應速度，確保列車的安全運行。管理部門應該建立安全運檢小組，定期對隧道內部的火災隱患進行有效排查，實現對地鐵隧道火災的安全管控。火災運行處理過程中，應該建立隧道內部火災救援機制，一旦發生火災，隧道管理部門可以與消防部門一起完成隧道火災救援工作，提升隧道安全運行管控水平[4]。

6 結束語

文章針對地鐵隧道火災情況下的通風系統運行模式進行了研究。通過簡要闡述地鐵隧道的通風系統火災運行模式模擬試驗，提出針對性的地鐵隧道火災控制策略，以此為地鐵隧道的安全運行提供一定幫助。