浅谈地铁隧道通风系统

吴允昌

厦门轨道交通集团有限公司（361000）

0 前言

地铁隧道通风系统是地铁通风空调重要的子系统，由于地铁空间狭长、密闭的特点，相比较公路隧道的通风系统，地铁隧道的通风系统有明显的不同。

1 地铁通风空调系统制式

1.1 开式系统

这种系统可以使地铁内外部的空气进行交换，然后利用低温空气对车站、隧道进行冷却，采用的是机械方法或者活塞效应原理。这种系统主要用于年最高气温不超过平均25 ℃的城市， 能够承载的运输量也较少，如纽约、伦敦、莫斯科、北京等早期修建的地铁中采用了此系统[1]。

1.2 闭式系统

通过将地铁内外部的空气基本阻断，仅让乘客得到所需新鲜空气。 地铁车站主要是使用空调，而列车运行经过的区间隧道冷却主要是通过活塞效应实现，还包含了车站空调的部分冷风。 这种系统多应用于北方地区，以北京为代表，如北京复八线、4 号线、6 号线等。

1.3 屏蔽门式系统

这种系统能够给乘客带来更安全、舒适的旅程体验，通过将屏蔽门安装在站台与行车隧道间，减少区间隧道对站台造成的影响， 避免车站杂音大、安全性低的情况出现[2]。 高温高湿的南方地区宜采用屏蔽门式系统，上海地铁、深圳地铁、成都地铁、厦门地铁等都采用此类系统。

2 典型屏蔽门式隧道通风系统

我国已开通运营的地铁车站及正在建设的地铁，主要是采用屏蔽门式系统。 屏蔽门式系统在综合造价、环境、安全等方面具有优势。

2.1 系统组成及功能

隧道通风系统兼用车站轨行区区间及区间的防排烟系统， 包含车站轨行区区间隧道通风系统（简称UPE/OTE 系统） 和区间隧道通风系统 （简称TVF 系统）。

车站轨行区区间隧道通风系统由设置在车站两端的UOF 风机、消声器、排风亭等组成[3]。 变频风机是UOF 风机主要采用的方式，根据车站轨行区区间温度，变频运行、工频运行或关闭。 当列车在车站轨行区区间发生火灾时，开启排热风机、风阀，排除烟气（如图 1 所示）。

图1 车站隧道通风系统图

区间隧道通风系统由设置在车站两端的TVF风机、风阀、消声器、活塞/机械风道、活塞/机械风亭、区间射流风机等组成。

区间隧道有着各种不同的运行模式，可以满足各种工况的需求，如正常运行、区间火灾排烟等，而这些都是靠着活塞与机械通风两个部分组成。 双速风机是TVF 风机的首选，可以避免早晚通风时运行速度过高，也可以避免阻塞通风、火灾工况时运行速度过低（如图1 所示）。

特长区间隧道可能会存在多辆列车同时运行的情况，这就需要对中间井进行设置，布置机械风机，以满足灾害出现或者活塞通风的需求。

2.2 典型屏蔽门式隧道通风系统的运行模式

车站轨行区区间隧道通风系统，在列车正常运营期间，按综合监控系统设于车站段的感温光纤所测得的温度值控制其运行频率。 当车站段隧道温度低于室外温度时，U/O 风机可不运行； 隧道温度介于某一区段（初定30 ℃～35 ℃），且高于室外温度时，U/O 风机降频运行；隧道温度高于35 ℃，且高于室外温度时工频运行。

当列车阻塞在区间隧道内时，尽量按照列车正常运行时的行车方向和“前排后送”的气流组织原则，对阻塞区间进行送、排风。 阻塞区间前方车站开启TVF、UOF 风机进入隧道排风状态， 后方车站开启TVF 风机进入隧道送风状态，在阻塞区间形成强制性纵向通风方式，以保证列车空调冷凝器的正常工作及阻塞区间的通风条件，补给列车内乘客新鲜空气[4]。

当隧道中行驶的列车发生火灾时，必须要尽全力向行驶方向最近的车站驶入，按照车站隧道火灾工况进行处理；如列车失去动力，无法开行至前方车站，则根据列车着火点的部位决定事故风机对区间隧道内的送风、排烟模式。 送风排烟的原则是使人员疏散区最大限度地处于新风区， 并保证2 m/s以上（且大于火灾发生处烟气临界风速）、11 m/s 以下的烟气流速[5]。

3 对典型隧道通风系统的思考

20 年来，我国地铁工程快速发展，积累了大量的宝贵经验，地铁工程设计逐步优化，但处于地铁安全运行重要性考虑，地铁通风空调设计惯性思维还是比较普遍的。

3.1 单活塞风井设置

地铁的车站和区间隧道 （地面线和高架线除外）处于封闭的地下空间，除风井、出入口基本上与外界隔绝， 典型隧道通风系统采用双活塞风井，车站端部都设置活塞/机械风井，对地铁的封闭空间的环境非常有利。 地铁工程绝大多数处于城市中心，局部车站风井的设置极其困难，所以不能按照统一的典型站标准设置双活塞风井，应专题研究设置单活塞风井的可行性，通过改变典型隧道通风运行模式，满足正常运行、事故工况、火灾工况的要求。 另外，线路起点至起点车站的区间、终点车站至线路终点的区间较短，列车运行的速度低，车站设置双活塞风井意义不大。

3.2 风井位置的设置

风井位置一般有两种，与线路方向垂直设置和与线路方向平行设置。 风井位置的设置跟地面条件有重要关系，需根据地面实际情况，从通风空调专业方面分析，以上两种设置方案基本无太大差异，但是在建设过程中，这两种方案对有些城市项目工期却起了很大影响，如厦门地铁建设采取“占一还一（占一条车道，还一条车道）”的政策，减少地铁建设对市民生活的影响。 地铁车站土建施工时，不得不多次交通导改、分期施工，以减少对交通影响[6]。

若采用风井位置与线路垂直方向的方案，车站的主体与附属建筑分阶段实施。 由于附属建筑实施的时间较晚，机电系统的工期就被压缩，特别是有些附属建筑还设有大量的设备用房，风井位置对总体目标工期有着重要影响。

若采用风井位置与线路平行方向的方案，就不存在因交通导改问题导致土建分期施工，对项目的工程造价、总工期目标是有益的，所以在前期的设计阶段应重点考虑风井的位置问题。

4 结语

系统采用双活塞风井，对于地铁封闭空间的环境较有利。 对于地面条件不允许设置双活塞风井的车站、线路起点风井、线路终点风井，应专题研究设置单活塞风井的可行性。

前期的设计阶段应重点考虑风井的位置问题，根据地面情况，核实采用风井的位置与线路平行方向方案的可行性。

靠近车站配线区域，尽量通过隧道风机、排热风机解决区间阻塞及火灾工况问题，减少射流风机设置。

对于无载客区的消防设计标准，望在规范修编时有所考虑。