淺談地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)

吳允昌

廈門軌道交通集團(tuán)有限公司（361000）

0 前言

地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)是地鐵通風(fēng)空調(diào)重要的子系統(tǒng)，由于地鐵空間狹長(zhǎng)、密閉的特點(diǎn)，相比較公路隧道的通風(fēng)系統(tǒng)，地鐵隧道的通風(fēng)系統(tǒng)有明顯的不同。

1 地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)制式

1.1 開(kāi)式系統(tǒng)

這種系統(tǒng)可以使地鐵內(nèi)外部的空氣進(jìn)行交換，然后利用低溫空氣對(duì)車站、隧道進(jìn)行冷卻，采用的是機(jī)械方法或者活塞效應(yīng)原理。這種系統(tǒng)主要用于年最高氣溫不超過(guò)平均25 ℃的城市， 能夠承載的運(yùn)輸量也較少，如紐約、倫敦、莫斯科、北京等早期修建的地鐵中采用了此系統(tǒng)[1]。

1.2 閉式系統(tǒng)

通過(guò)將地鐵內(nèi)外部的空氣基本阻斷，僅讓乘客得到所需新鮮空氣。 地鐵車站主要是使用空調(diào)，而列車運(yùn)行經(jīng)過(guò)的區(qū)間隧道冷卻主要是通過(guò)活塞效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，還包含了車站空調(diào)的部分冷風(fēng)。 這種系統(tǒng)多應(yīng)用于北方地區(qū)，以北京為代表，如北京復(fù)八線、4 號(hào)線、6 號(hào)線等。

1.3 屏蔽門式系統(tǒng)

這種系統(tǒng)能夠給乘客帶來(lái)更安全、舒適的旅程體驗(yàn)，通過(guò)將屏蔽門安裝在站臺(tái)與行車隧道間，減少區(qū)間隧道對(duì)站臺(tái)造成的影響， 避免車站雜音大、安全性低的情況出現(xiàn)[2]。 高溫高濕的南方地區(qū)宜采用屏蔽門式系統(tǒng)，上海地鐵、深圳地鐵、成都地鐵、廈門地鐵等都采用此類系統(tǒng)。

2 典型屏蔽門式隧道通風(fēng)系統(tǒng)

我國(guó)已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的地鐵車站及正在建設(shè)的地鐵，主要是采用屏蔽門式系統(tǒng)。 屏蔽門式系統(tǒng)在綜合造價(jià)、環(huán)境、安全等方面具有優(yōu)勢(shì)。

2.1 系統(tǒng)組成及功能

隧道通風(fēng)系統(tǒng)兼用車站軌行區(qū)區(qū)間及區(qū)間的防排煙系統(tǒng)， 包含車站軌行區(qū)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱UPE/OTE 系統(tǒng)） 和區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng) （簡(jiǎn)稱TVF 系統(tǒng)）。

車站軌行區(qū)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)由設(shè)置在車站兩端的UOF 風(fēng)機(jī)、消聲器、排風(fēng)亭等組成[3]。 變頻風(fēng)機(jī)是UOF 風(fēng)機(jī)主要采用的方式，根據(jù)車站軌行區(qū)區(qū)間溫度，變頻運(yùn)行、工頻運(yùn)行或關(guān)閉。 當(dāng)列車在車站軌行區(qū)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，開(kāi)啟排熱風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥，排除煙氣（如圖 1 所示）。

圖1 車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)圖

區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)由設(shè)置在車站兩端的TVF風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥、消聲器、活塞/機(jī)械風(fēng)道、活塞/機(jī)械風(fēng)亭、區(qū)間射流風(fēng)機(jī)等組成。

區(qū)間隧道有著各種不同的運(yùn)行模式，可以滿足各種工況的需求，如正常運(yùn)行、區(qū)間火災(zāi)排煙等，而這些都是靠著活塞與機(jī)械通風(fēng)兩個(gè)部分組成。 雙速風(fēng)機(jī)是TVF 風(fēng)機(jī)的首選，可以避免早晚通風(fēng)時(shí)運(yùn)行速度過(guò)高，也可以避免阻塞通風(fēng)、火災(zāi)工況時(shí)運(yùn)行速度過(guò)低（如圖1 所示）。

特長(zhǎng)區(qū)間隧道可能會(huì)存在多輛列車同時(shí)運(yùn)行的情況，這就需要對(duì)中間井進(jìn)行設(shè)置，布置機(jī)械風(fēng)機(jī)，以滿足災(zāi)害出現(xiàn)或者活塞通風(fēng)的需求。

2.2 典型屏蔽門式隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式

車站軌行區(qū)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)，在列車正常運(yùn)營(yíng)期間，按綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)于車站段的感溫光纖所測(cè)得的溫度值控制其運(yùn)行頻率。 當(dāng)車站段隧道溫度低于室外溫度時(shí)，U/O 風(fēng)機(jī)可不運(yùn)行； 隧道溫度介于某一區(qū)段（初定30 ℃～35 ℃），且高于室外溫度時(shí)，U/O 風(fēng)機(jī)降頻運(yùn)行；隧道溫度高于35 ℃，且高于室外溫度時(shí)工頻運(yùn)行。

當(dāng)列車阻塞在區(qū)間隧道內(nèi)時(shí)，盡量按照列車正常運(yùn)行時(shí)的行車方向和“前排后送”的氣流組織原則，對(duì)阻塞區(qū)間進(jìn)行送、排風(fēng)。 阻塞區(qū)間前方車站開(kāi)啟TVF、UOF 風(fēng)機(jī)進(jìn)入隧道排風(fēng)狀態(tài)， 后方車站開(kāi)啟TVF 風(fēng)機(jī)進(jìn)入隧道送風(fēng)狀態(tài)，在阻塞區(qū)間形成強(qiáng)制性縱向通風(fēng)方式，以保證列車空調(diào)冷凝器的正常工作及阻塞區(qū)間的通風(fēng)條件，補(bǔ)給列車內(nèi)乘客新鮮空氣[4]。

當(dāng)隧道中行駛的列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，必須要盡全力向行駛方向最近的車站駛?cè)?，按照車站隧道火?zāi)工況進(jìn)行處理；如列車失去動(dòng)力，無(wú)法開(kāi)行至前方車站，則根據(jù)列車著火點(diǎn)的部位決定事故風(fēng)機(jī)對(duì)區(qū)間隧道內(nèi)的送風(fēng)、排煙模式。 送風(fēng)排煙的原則是使人員疏散區(qū)最大限度地處于新風(fēng)區(qū)， 并保證2 m/s以上（且大于火災(zāi)發(fā)生處煙氣臨界風(fēng)速）、11 m/s 以下的煙氣流速[5]。

3 對(duì)典型隧道通風(fēng)系統(tǒng)的思考

20 年來(lái)，我國(guó)地鐵工程快速發(fā)展，積累了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)，地鐵工程設(shè)計(jì)逐步優(yōu)化，但處于地鐵安全運(yùn)行重要性考慮，地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)慣性思維還是比較普遍的。

3.1 單活塞風(fēng)井設(shè)置

地鐵的車站和區(qū)間隧道 （地面線和高架線除外）處于封閉的地下空間，除風(fēng)井、出入口基本上與外界隔絕， 典型隧道通風(fēng)系統(tǒng)采用雙活塞風(fēng)井，車站端部都設(shè)置活塞/機(jī)械風(fēng)井，對(duì)地鐵的封閉空間的環(huán)境非常有利。 地鐵工程絕大多數(shù)處于城市中心，局部車站風(fēng)井的設(shè)置極其困難，所以不能按照統(tǒng)一的典型站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置雙活塞風(fēng)井，應(yīng)專題研究設(shè)置單活塞風(fēng)井的可行性，通過(guò)改變典型隧道通風(fēng)運(yùn)行模式，滿足正常運(yùn)行、事故工況、火災(zāi)工況的要求。 另外，線路起點(diǎn)至起點(diǎn)車站的區(qū)間、終點(diǎn)車站至線路終點(diǎn)的區(qū)間較短，列車運(yùn)行的速度低，車站設(shè)置雙活塞風(fēng)井意義不大。

3.2 風(fēng)井位置的設(shè)置

風(fēng)井位置一般有兩種，與線路方向垂直設(shè)置和與線路方向平行設(shè)置。 風(fēng)井位置的設(shè)置跟地面條件有重要關(guān)系，需根據(jù)地面實(shí)際情況，從通風(fēng)空調(diào)專業(yè)方面分析，以上兩種設(shè)置方案基本無(wú)太大差異，但是在建設(shè)過(guò)程中，這兩種方案對(duì)有些城市項(xiàng)目工期卻起了很大影響，如廈門地鐵建設(shè)采取“占一還一（占一條車道，還一條車道）”的政策，減少地鐵建設(shè)對(duì)市民生活的影響。 地鐵車站土建施工時(shí)，不得不多次交通導(dǎo)改、分期施工，以減少對(duì)交通影響[6]。

若采用風(fēng)井位置與線路垂直方向的方案，車站的主體與附屬建筑分階段實(shí)施。 由于附屬建筑實(shí)施的時(shí)間較晚，機(jī)電系統(tǒng)的工期就被壓縮，特別是有些附屬建筑還設(shè)有大量的設(shè)備用房，風(fēng)井位置對(duì)總體目標(biāo)工期有著重要影響。

若采用風(fēng)井位置與線路平行方向的方案，就不存在因交通導(dǎo)改問(wèn)題導(dǎo)致土建分期施工，對(duì)項(xiàng)目的工程造價(jià)、總工期目標(biāo)是有益的，所以在前期的設(shè)計(jì)階段應(yīng)重點(diǎn)考慮風(fēng)井的位置問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)采用雙活塞風(fēng)井，對(duì)于地鐵封閉空間的環(huán)境較有利。 對(duì)于地面條件不允許設(shè)置雙活塞風(fēng)井的車站、線路起點(diǎn)風(fēng)井、線路終點(diǎn)風(fēng)井，應(yīng)專題研究設(shè)置單活塞風(fēng)井的可行性。

前期的設(shè)計(jì)階段應(yīng)重點(diǎn)考慮風(fēng)井的位置問(wèn)題，根據(jù)地面情況，核實(shí)采用風(fēng)井的位置與線路平行方向方案的可行性。

靠近車站配線區(qū)域，盡量通過(guò)隧道風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)解決區(qū)間阻塞及火災(zāi)工況問(wèn)題，減少射流風(fēng)機(jī)設(shè)置。

對(duì)于無(wú)載客區(qū)的消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，望在規(guī)范修編時(shí)有所考慮。