地铁区间隧道防火门风压测试分析

冯忠强

摘 要：在城市地下轨道交通系统中，为保证火灾发生时人员顺利逃生，联络通道及防火门的设置成为必然，其在火灾发生后可进行开启以保障生命安全。而防火门在地下轨道交通正常运营时处于关闭状态，且会受到列车运行中产生的活塞风影响，增加了需要开启时是否能顺利使用的不确定性。本文通过实际测试数据分析，阐述防火门在活塞风作用下产生的抗压值，为今后制定相关标准提供数据支持。

关键词：地铁隧道；活塞风；防火门；风压测试

中图分类号：U231.96 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0210-02

1 概况

1.1 地铁建筑概况及特点

地铁作为现代化的城市轨道交通工具，承担着越来越重要的大客流运输任务。地铁结构大部分处在由地下车站和区间隧道构成的半封闭区域内，四周被围岩介质所包裹，地铁结构对来自外部的灾害防御能力较好，而对来自内部的灾害抵御能力较差。在地下狭小的空间里，人员和设备高度密集，一旦发生灾害，救援与疏散十分困难。从世界地铁100多年的历史教训看，地铁灾害中发生频率最高、造成损失最大的是火灾[1]。在隧道内发生火灾人员进行疏散时，人员需要通过纵向疏散通道以及横向疏散通道进行疏散，通过横向疏散通道时必经过防火门从联络通道向相邻区间进行逃生。而隧道中地铁运行当中产生的活塞风是防火门能否及时开启的影响因素之一，尤其近年来地铁列车发车频率增加，侧向活塞风得以对防火门产生持续的影响。近年来在地铁隧道中发生了一些事故，比如某线区间联络通道防火门由于活塞风作用被吹落在区间轨道上，造成三轨对走行轨短路停电，司机发现及时处理（停车），尽管并未造成人员伤亡，但导致地铁停运长达3小时。因此，如何保证地铁行车安全及火灾时人员逃生成为人们关注的话题。

1.2 地铁建筑逃生通道重要性

《地铁设计规范》（GB 50157-2013）第28.2.4条对于地铁隧道防火做出如下规定[2]：两条单线区间隧道应设联络通道，相邻两个联络通道之间的距离不应大于600m，联络通道内应设并列反向开启的甲级防火门，门扇的开启不得侵入限界。可见在地铁隧道当中联络通道有着极其重要的意义，当列车在地下区间隧道发生火灾而又不能牵引到车站时，乘客可从首节列车端头门下至区间隧道，当区间隧道有条件设置纵向疏散通道时，可考虑列车侧门打开疏散乘客，此时可利用两条区间隧道之间的联络通道通过防火门将乘客疏散到另一条区间隧道内，使乘客迅速得到安全疏散。同时，联络通道也可供消防人员使用及作为两条区间隧道间消防水管的过管通路。

1.3 地铁联络通道防火门重要性

（1）防火门。防火门是指在一定时间内能满足耐火稳定性、完整性和隔热性要求的门。它是设在防火分区间、疏散楼梯间、垂直竖井等具有一定耐火性的防火分隔物。防火门除具有普通门的作用外，更具有阻止火势蔓延和烟气扩散的作用，可在一定时间内阻止火势的蔓延，确保人员疏散。符合要求的防火门应具有良好的耐高温、隔热及防烟雾穿透的性能，并应具备在火灾时人员通过后自行关闭的功能，确保发挥其防火分隔作用。（2）装设防火门在地铁区间隧道的意义。防火门在隧道疏散通道中还具有特殊的作用，隧道火灾时若联络通道无防火门，两条隧道完全连通，烟气会通过联络通道进入另一隧道，即使通过加大区间事故风量的方法保证另一隧道具备火灾临界风速，但人员在另一隧道内也只能向区间某一端疏散，疏散速度大幅降低，增加人员危险性，而且增加了系统的负荷。隧道火灾时若联络通道设有防火门，则防火门关闭时两个隧道是分开的，人员就可以从另一隧道向两边车站进行安全疏散。（3）防火门在地铁区间隧道的作用。首先，防火门的作用就是地铁隧道火灾人员逃生时，为人员提供安全通道，防火门有唯一开启方向的醒目标示，可以提示人们疏散方向，使人们及时疏散到相邻安全的地铁区间隧道。其次防火门还有阻隔火情烟气的作用，防火门关闭，发生火情的隧道产生的烟气就不会蔓延至相邻隧道，人员逃生时临时开启，再关闭，可以有效阻隔烟气，否则人员即使安全逃生到相邻安全的区间隧道，烟气也会一起进入相邻隧道，同样对人员生存造成威胁。

2 现场测试

2.1 测试原理

为了保证防火门正常使用，需要在活塞风作用下测试防火门承受压力情况，因此，现场测试为在地铁列车正常运营时，在防火门的不同位置处设置测点，测点处打孔伸出取压管与门面齐平，测量并采集门两侧压差值进行记录，检测完毕后取回数据进行分析，根据压差值的大小分布变化来评判防火门抗压能力是否合格。测点布置方式见图1所示，以此测得防火门承受压力情况，来判断是否对防火门进行更换、维修。

2.2 现场仪器构成

压差传感器、压力传送管、数据记录装置。

2.3 数据采集

由于进行防火门风压测试的目的就是保证防火门在地铁正常运营过程当中不被现场既有环境条件干扰损坏，及在火灾发生时刻保证人员逃生，所以联络通道防火门风压测试所需的时间条件也就是需要与地铁正常运营时间保持一致。在这个时间区间前后，开启设备进行数据采集，同时利用数据记录装置进行数据记录，得到地鐵正常运营期间防火门受到的压力变化值，录入记录装置进行保存。检测结束之后，停止采集，同时对数据进行保存，以便下一步分析处理。

3 数据分析

由于目前我国暂未对防火门抗压测试进行相关实验以及标准制定，所以此地铁区间隧道防火门风压测试数值结果仅作参考，待取得一定数量数值再进行下一步研究。

3.1 单个区间隧道风压数据分析

下面以X号线某区间隧道防火门风压测试为例：

在正常运行工况条件下，对地铁X号线XX站至YY站区间联络通道K14+423和K14+950处防火门所受的风压进行了监测。采样间隔为1s，其中K14+423处采集时间区间为：2012年7月12日02：47：05到2012年7月13日01：08：20；K14+950处采集时间区间为：2012年7月11日02：46：29到2012年7月12日00：45：00。

结果如：（1）正常运营状态下，地铁X号线XX站至YY站区间联络通道K14+423处左线防火门单个测点受到的瞬时风压最大正压值为：398Pa，最大负压值为：-496Pa，平均风压最大正压值为366Pa，最大负压值为：-454Pa；（2）正常运营状态下，地铁X号线XX站至YY站区间联络通道K14+950处左线防火门单个测点受到的瞬时风压最大正压值为：385Pa，最大负压值为：-173Pa，平均风压最大正压值为370Pa，最大负压值为：-137Pa。

备注：本次测试中风压指防火门两侧所受到的压强之差。防火门在行车隧道一侧受到的压力大于联络通道一侧时称为正压，反之称为负压。

3.2 多个区间隧道风压数据分析及规律

以下是若干地铁区间隧道风压数值，见表1所示。

从上表可以看出，测试风压数值大小在130～1600Pa范围内变化，在此数值区间内防火门都没有发生变形脱落，说明地铁正常运营短期时间内未对防火门造成显著影响。从数值上看，地铁区间隧道长度对于风压测试值的变化没有直接影响，如J区间以及D区间，长度都约为2km，但是最大正风压值却相差3倍多。

经过比较分析，可以看到地铁车站区间隧道防火门风压值和隧道走向有着直接的关系，由于列车运行时隧道处于半封闭状态，隧道内的空气运动就与隧道的走向有关，当隧道非直段的时候，列车前进，空气场运动条件不规律，随着弯道的产生而发生变化，遇到的空气阻力就会增大，产生的活塞风就会减小，对防火门产生的压强就小一些。反之隧道是直段的时候，隧道内空气场运动条件较为规律，列车行进所受空气阻力较小，产生的活塞风就会很大，防火门受到的压强也会变大。如B区间与H区间，长度都为1.4km，但由于B区间非直段隧道，H区间为直段隧道，数值就会相差近3倍。

4 结语

地铁早已成为人们必不可少的交通工具，其安全性一直都是人们广泛讨论的话题，保证地铁运营安全以及人员逃生成为很重要的一环。本文通过对部分北京地铁车站区间隧道联络通道防火门风压测试，大体总结了一些规律，测试是在地铁正常运行期间进行的，24小时内风压实测值处于130～1600Pa之间，防火门在此期间内未发生脱落变形，属正常值。经过数值对比发现防火门风压值与所处区间隧道走向有很大关系，直段隧道内防火门所受风压会很大，相比之下非直段隧道内防火门所受風压会小很多，这是由于地铁列车行进过程中所受空气阻力不同，产生的活塞风也不同，对于防火门的冲击产生的压强也不同，这将为未来地铁设计及防火门抗风压相关规程的编写提供参考。

参考文献

[1]陈仁东.浅议地铁联络通道的规范条款[J].隧道建设，2005，（2）：7-9.

[2]GB50157-2013.《地铁设计规范》[S].