浅谈地铁隧道通风模式对站台风压影响

马俊

摘要：在轨道交通科学技术不断发展的今天，列车运行间隔也越来越短，为城市人民的生活带来了便利，但随之而来的问题需要我们密切关注并研究解决方法。列车运行间隔缩短带来的活塞风压对于地下站站台门开关的影响已经在一些采用全封闭式站台门的地铁线路显现，如何采用合理的通风方式降低活塞风压对站台门自动开关门的影响就显得尤为重要。

关键词：隧道通风系统；隧道通风；站台门

随着城市轨道交通不断发展扩大，城市轨道交通线网逐渐密集，行车间隔缩短，导致列车在隧道运行中产生的活塞风对地下站全封闭式站台门的开启及关闭产生了一定的影响，严重时将会影响站台门的正常开闭，造成列车晚点，影响客运服务等，对此研究隧道内的单、双活塞通风模式就具有较强的实际意义。

1.目的及意义

活塞效应（Piston Effect）：指在隧道中高速运行的列车，会带动隧道中的空气产生高速流动，因为类似汽缸内活塞压缩气体之现象，称为活塞效应。当地铁机车在隧道中运行时，隧道中的空气被机车带动而顺着机车前进的方向流动，这一现象称为机车的活塞作用，由此所形成的气流称为活塞气流。为了保持地铁隧道内的空气流通，在每个地铁车站的两端都各有三种类型风井与地面连接。地铁车站两端的三个风井中有一个叫“活塞风井”，主要用于释放机车在隧道中做活塞运动时带动的风力；另外两个是排风井和新风井，用于车站内与外界的空气流通。机车在隧道中运行时，由于隧道壁所构成的空间限制，机车所推挤的空气不能全部绕流到机车后方，必然有部分空气会被机车向前推动，通过排风井排出到隧道出口之外，而机车尾端后方存在着负压区域，因此也必然会有空气通过进风井引入到隧道中，由此形成活塞风，此种现象也称为“活塞效应”。

车站活塞通风模式分为两种：一种为双活塞，即头尾两端活塞风阀均开启；一种为单活塞，即头尾只开一个活塞风阀；单活塞有2种方式：一种为头端开尾端关的方式，一种为头端关尾端开的方式，如图1所示。

通常情况下隧道通风系统在设计中会提供隧道内的最大压力，用以站台门的强度设计。但随着列车开行密度的增加，行车间隔不断缩小，仅提供用以强度设计的风压已无法满足运营的实际需求。当行车密度增大时，隧道活塞风压数值变化较大。当活塞风压大到一定程度时，超过站台门开闭所需的扭力，此时站台门将无法自动开闭。造成列车晚点，影响客运服务。因此，通过测试不同行车密度、不同隧道活塞通风模式下站台活塞风速及站台门工作状况，从而研究合理的行车间隔及活塞通风开启模式就非常具有实际意义。

2.测试方案

车站站台门无法正常开闭会受到很多外界因素的干扰，如站台门被硬物卡住、乘客扒门、站台门及信号自身故障等。我们测试研究需排除这些外在的干扰因素，只针对正常状态下站台门无法正常自动开闭的情况进行数据记录，采用概率统计的办法对隧道轨行区内风压过大导致站台门自动开闭受阻的情况进行分析统计，这样可以使测试数据更加有效。

我们针对某地铁1号线利用一个月的时间分别在2个车站相同的地点、相近的时间段（为有效保证该地铁线路采用相同的列车时刻运行表情况下行车密度一致）测试不同行车间隔、活塞通风模式下的活塞风速及站台门正常开启状态数据。通过对比不同通风模式下站台风速数据，站台门正常开启次数，研究如何采用合理的通风模式降低隧道活塞风对站台门开启、关闭的影响。测试方法如下：

（1）测试原理。利用风速仪测量列车进站时站台端门外端最大风速，目测站台门开启状态并记录。

（2）测试时间及地点。测试人员根据测试时间安排表（表1）在指定的车站及地点进行测试，并填写测试记录表（表2）。

（3）测试方法。在站台上、下行尾端端门外（设备区走廊，不下轨行区），手持风速仪（不可超限）面向来车方向测量列车进站前的最高风速并记录，同时记录列车站台门开启状态，循环记录8列车。

3.数据统计分析

统计一个月测得653组数据（数据汇总分析见附表），通过数据比对，我们发现A、B两站采用不同的活塞风通风模式，站台门开启失败次数为37次，其中上行站台门开启失败次数为20次，下行站台17次。平峰期间（30列车）未出现站台门无法自动开启情况；高峰期（43列车）在不同开启模式下站台门无法自动开启情况共计发生37次，对应测得的风速数据，站台门无法自动开启情况下，对应的风速平均值在6.5m/s；在双活塞通风模式下，站台门未出现开闭失败的情况，在采用单活塞通风模式1（头端风阀开启，尾端风阀关闭）下，站台门开闭失败9次，失败率4.77%。采用单活塞通风模式2（头端风阀关闭，尾端风阀开启），站台门开闭失败25次，失败率14.8%。

通过对数据的透彻分析，我们得出以下结论：（1）列车开行间隔的缩短会让隧道活塞风速增大，当风速大于6.5m/ s时，站台门正常开闭可能会受到影响。（2）在开启隧道双活塞通风模式下，隧道活塞风速可以得到有效降低，站门门自动开闭基本不受影响。（3）在开启隧道单活塞通风模式下，列车运行方向头端风阀开启，尾端风阀关闭比头端风阀关闭，尾端风阀开启对站台门自动开闭影响要小。为保证地铁站台门工作状态稳定，建议尽量采用双活塞通风模式。如必须采用单活塞通风模式时，建议在列车运行方向的头端将活塞风阀保持开启状态，可以有效降低站台门自动开闭受影响的概率。

4.结束语

地鐵设备在试运营前，虽然经历过一系列的联调联试，且在各项调试中设备表现良好。但随着运营时间的深入，各系统设备在各自运行中的相互冲突逐渐显现出来，相信只要我们留意并密切关注这些问题，不断研究探索解决问题的方法，消除隐患，就能保持地铁设备安全、稳定、持久的运行，为市民提供更安全、舒适的乘车环境。

【参考文献】

[1]张林.站台屏蔽门对地铁车站环境影响的研究[J].科技创新导报，2017，14（16）：49-50.

[2]贾力，黄鹏，李时娟.地铁双线隧道内流动特性的数值模拟[J].热科学与技术，2006（04）：331-334.