地鐵隧道通風系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)設計過程中，需要應用地鐵隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)，其中包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。通風系統(tǒng)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(qū)西麗湖站，止于羅湖區(qū)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(tǒng)組成和運行模式

2.1 地鐵隧道通風系統(tǒng)組成

地鐵隧道通風系統(tǒng)是列車隧道綜合管理系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)境。在整個地鐵隧道通風系統(tǒng)設計過程中，區(qū)間隧道通風系統(tǒng)和車站隧道通風系統(tǒng)是兩大重要模塊，對于系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)間隧道通風系統(tǒng)主要完成地鐵區(qū)間地下部分的空氣流通以及煙塵排放。在區(qū)間隧道通風系統(tǒng)應用過程中，主要使用機械通風的方式來實現區(qū)間隧道內部的實際通風，其系統(tǒng)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(tǒng)運行模式

地面活塞風井系統(tǒng)直接決定地鐵隧道通風系統(tǒng)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(tǒng)與雙活塞系統(tǒng)的通風系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)設計過程中，在SES數值模擬中分別對單、雙活塞通風系統(tǒng)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(fā)現，采用雙活塞通風系統(tǒng)設計，其風井控制系統(tǒng)的平均溫度比單活塞通風系統(tǒng)低0.5～0.8℃；采用雙活塞風井系統(tǒng)的換氣次數高于單活塞系統(tǒng)。綜合分析可知，深圳地鐵7號線隧道通風系統(tǒng)應采用雙活塞通風系統(tǒng)形式，以保證系統(tǒng)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(jié)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(tǒng)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(jié)點風量控制也是地鐵通風系統(tǒng)應用過程中的重要功能，因此針對其節(jié)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(fā)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(fā)生時通風系統(tǒng)模擬分析

地鐵隧道內部發(fā)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(qū)間隧道內發(fā)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(qū)間緊急疏散乘客時，區(qū)間隧道通風排煙系統(tǒng)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(fā)生時的通風模式分析。安托山站至農林站區(qū)間是本線單洞單線區(qū)間中連續(xù)長度最長的區(qū)間，其長度為1973m，因此選擇該區(qū)間段的運行工況環(huán)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(fā)生火災?？吭?57區(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(tǒng)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?；馂倪\行管控更加有效[1]。

5 地鐵隧道火災發(fā)生的危害及預防措施

5.1 地鐵隧道火災發(fā)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(tài)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)生，提升地鐵運行安全性。

（1）合理設計地鐵通風系統(tǒng)。地鐵通風系統(tǒng)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(fā)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(qū)間風力情況進行整體通風系統(tǒng)設計，確保通風系統(tǒng)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(tǒng)。地鐵隧道火災預防過程中，應對隧道內部的消防系統(tǒng)進行合理設計，確保消防系統(tǒng)設計的有效性。消防系統(tǒng)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(fā)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?；馂倪\行處理過程中，應該建立隧道內部火災救援機制，一旦發(fā)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(tǒng)運行模式進行了研究。通過簡要闡述地鐵隧道的通風系統(tǒng)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。