东北东部铁路通道白河至和龙线荒沟隧道和南山隧道通风装置排烟除尘效果评价

周玮，吴晓明，王林，夏金龙，边立新，徐莹

(1.上海建筑科学研究院，上海 200032;2.吉林铁路疾病预防控制所，吉林 吉林 132001)

1 项目来源和目的

受铁道第三勘察设计院集团有限公司吉林分公司的委托，为确保东北东部铁路通道运输生产安全顺利进行，保障铁路职工身体健康，避免能源浪费，确定合理的通风时间，吉林铁路疾病预防控制所于2009年2月20日至23日对东北东部铁路通道白河至和龙线荒沟隧道和南山隧道通风装置排烟除尘效果进行了测试，现将结果报告如下:

2 测试内容与方法

2.1 测试指标

微小气候(温度、相对湿度、风速和气压)、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、总尘、可吸入颗粒物。

2.2 测试仪器

北京英安科技有限公司生产的 SC—100单口真空采样器，美国TSI公司生产的Q－TRAKTMPLUS IAQ检测仪和IAQ－CTMALC室内空气质量仪、北京宝云兴业科贸有限公司生产的BYWF－2001数字微风速仪和BY—2003P数字大气压力表、江苏建湖电子仪器二厂生产的呼吸性粉尘采样器、北京宾达绿创科技有限公司生产的LD－3C微电脑激光粉尘仪、常熟市矿山机电器材有限公司生产的AKFC－92A矿用粉尘采样器，所用仪器均在有效检定期内。

2.3 采样布点

荒沟隧道内选距两侧洞口中间 DK61 km+ 285 m处和距出洞口100 m(DK64 km+590 m)处各设一个采样点;南山隧道内距出口DK69 km+ 30 m处和距两侧洞口中间DK73 km+400 m处各设一个采样点，采样高度为1.5 m。

2.4 采样时间

列车进入隧道前10 min测定一次洞内本底值;列车通过采样点后立即测定一次;氮氧化物和一氧化碳浓度为列车通过采样点后1min、2 min、3 min、5 min、7 min、10 min、14 min各测定1次，共测9次;余各项指标为列车通过后5 min、10 min、15 min、20 min、25 min各测定1次，共测7次。

2.5 依据标准

TB10068—2000、J71—2001《铁路隧道运营通风设计规范》和TB/T1912－2005《铁路运营隧道空气中机车废气允许浓度和测试方法》。

3 测试结果

3.1 两个隧道及通风装置基本概况

东北东部铁路通道白河至和龙线路等级为Ⅱ级，正线数目为单线，限制坡度为1.45%，牵引种类为内燃，预留电话条件，牵引质量近期1500 t，远期双机3000 t。

荒沟隧道和南山隧道位于白河至和龙线路中(DK57+980—DK64+590)和(DK70+169—DK77+725)处，海拔为 854.19—831m 和821.72—749.84 m，坡度为0.35%和0.95%，隧道长分别为6 610 m和7 566 m，均为有坡度内燃机牵引单线长大隧道，隧道断面按电气化限界。

通风设计为上坡单方向进行通风控制，由帘幕(10台15 kW/h射流风机)、4台132 kW/h通风机组成的三级控制(手动控制级别、PLC自动控制级别和智能控制级别)的通风系统(见图1)。荒沟隧道距进洞口70 m和143 m处有53 m和107 m长2个通风洞，通风洞断面14.6 m2;南山隧道距进洞口70 m和140 m处有65 m和117 m长2个通风洞，通风洞断面14.6 m2，每个通风洞内分别安装2台通风机。本次测试为手动控制，列车尾部进洞后20 s分别开启每个通风洞内的1台通风机。

图1 隧道通风控制系统示意图

3.2 测试结果

3.2.1 隧道内各项测定指标本底值和列车通过时变化情况

两个隧道内各项测定指标本底值都很低，氮氧化物未检出，空气质量较好，对侧洞口清晰可见。列车通过后，洞内微小气候变化很大，温度、相对湿度和风速均快速升高;两个隧道中间氮氧化物浓度列车通过后即刻均无明显变化，隧道出口端均快速升高，最高达5 mg/m3;CO、可吸入颗粒物和总粉尘浓度飙升，高达10.75 mg/m3、11.5 mg/m3和 8 mg/m3，与本底值相比，升高 5.46、8.67—1150倍和4.08—6.15倍之间，南山隧道升高幅度偏大，测试当天南山隧道洞内漏水，路面积冰，列车限速(45 km/h)行驶，可能受一定影响;CO2指标升高幅度不大;洞内烟尘弥漫，能见度在30 m以内，两个隧道内中间均看不见两侧洞口，测定结果见表1。

表1 隧道内各项测定指标本底值和列车通过时变化情况

3.2.2 通风机启动后隧道内各项测定指标值随时间变化

荒沟隧道长6 610 m，两次测试结果:隧道中间采样点列车通过后，1 min氮氧化物浓度达最高5 mg/m3，5 min(开风机12 min)降到本底值; CO和可吸入颗粒物浓度10 min(开风机16 min)降低到本底值，总尘浓度为 15 min(开风机 21 min)降低到本底值;隧道出口采样点列车通过后，氮氧化物浓度14 min(开风机25 min)降到本底值;CO、可吸入颗粒物和总粉尘浓度均在20 min(开风机25 min)基本降低到本底值，见图2～4。

南山隧道长7 566 m，测试结果:隧道中间采样点列车通过后，氮氧化物浓度无明显变化，1 min氮氧化物浓度快速升高，达最高5 mg/m3，5 min(开风机11 min)降到本底值;CO和可吸入颗粒物浓度15 min(开风机20 min)降低到本底值;总尘浓度为10 min(开风机15 min)降低到本底值;隧道出口采样点列车通过后，氮氧化物浓度在14 min(开风机24 min)降到本底值;CO、可吸入颗粒物和总粉尘浓度均在 20 min(开风机 33 min)基本降低到本底值，见图2～4。

图2 列车通过后隧道内一氧化碳浓度随时间变化情况

4 卫生学评价

图3 列车通过后隧道内总粉尘浓度随时间变化情况

图4 列车通过后隧道内可吸入颗粒物浓度随时间变化情况

为确保职工身体健康，保障铁路运输生产安全顺利进行，又避免能源浪费，根据对东北东部铁路通道南山隧道和荒沟隧道通风装置排烟除尘效果测试及现场职业卫生学调查情况，对测试的浓度递减梯度进行卫生学分析，荒沟隧道达到排烟除尘效果的最佳通风时间为25 min，所测定的各项卫生学指标可降低到本底值或接近本底值;由于南山隧道坡度大、隧道长，达到排烟除尘效果的最佳通风时间为33 min，所测定的各项卫生学指标可降低到本底值或接近本底值。