1、1我国地铁区间隧道火灾通风排烟方式研究进展摘 要：随着我国轨道交通技术的迅猛发展，作为公共交通代表的地铁交通乘客日益增多，这给地铁火灾通风排烟方式的安全性提出了挑战。文章介绍了近年来地铁区间隧道的通风排烟技术研究进展，对近年来地铁区间隧道的火灾通风排烟研究方法和通风排烟方式方法进行了总结。 关键词：地铁；区间隧道；通风排烟；火灾 中图分类号： U231 文献标识码： A 0 引言 随着我国经济的发展和城市化规模的扩大，公共交通已经在城市交通系统中起着举足轻重的作用。城市地铁作为最具代表性和实用性的公共交通工具，承担着越来越重要的任务和作用。我国自 1969 年建成第一条地铁以来，在但短短 50
2、 年的时间里，城市地铁已经呈现出爆炸式的发展。仅以北京为例，2012 年，北京地铁公司所辖线路共运送乘客 21.02亿人次。高客流量的城市地铁也带来了较大的安全隐患，尤其是地铁区间隧道，一旦发生火灾等常见安全问题，烟气排放、通风、人员的疏散和逃生方向等难以全面控制，更容易造成群死群伤的严重后果，与地下单站相比具有更大的危险性。但我国对地铁区间隧道通风设计的要求尚未完善，这就要求研究人员能够对地铁区间隧道的烟气及通风方式用科2学的方法进行研究，这对避免地铁火灾及其它通风问题可能造成的重大安全事故的预防具有重大意义。 1 地铁区间隧道烟气控制研究方法 目前，国内外对地铁区间隧道烟气控制的研究主要采
3、用数值模拟研究和模型及全尺寸研究两种方式，这两种研究方法各有利弊。 1.1 数值模拟研究 我国对地铁区间隧道通风排烟的研究主要是针对不同的地铁隧道的风流和烟气流动特点，针对地铁站台的实际结构，对通风排烟进行模拟。对地铁区间隧道进行数值模拟研究的优点是简便易行，可以在短时间内根据假想的各种情况设置不同的着火点，通过 CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）模拟软件，在给定的参数下用计算机对现场进行模拟。CFD 软件克服了现场实验的很多限制，比如实际现场结构和情况复杂、实验费用昂贵、影响正常运营等等问题，但也存在数值模拟理想化、与实际应用结果可能有较大偏差、
4、模型建立复杂等问题。尽管仍存在一定的缺点，数值模拟研究已经成为国内外研究地铁区间隧道通风排烟方式的重要手段。 1.2 模型及全尺寸实验研究 为得到与实际情况和应用效果最为符合的研究结果，国内在研究区间隧道通风排烟及疏散技术的过程中也采用模型及全尺寸实验研究，即按一定比例复制地铁区间隧道模型或者在实际地铁隧道区间现场进行实验和测试。该方法的优点是能够最真实的反映不同通风排烟模式下地铁区间隧道风流流场的各种参数，能够实时地对地铁内部通风排烟系统、3疏散通道、照明报警系统等的实际安全性能进行检测，获得第一手资料。缺点是投资大、影响地铁运营、需要较大的人力物力、实验重复性不理想等。目前国内采用这种研究
5、方法的主要为大型研究机构及国家级实验室。 2 地铁区间隧道烟气控制通风方式 2.1 自然通风方式 自然通风方式是在区间隧道的一端，对应每条隧道有直通地面的活塞风井，正常运行时，通过列车行驶产生的活塞效应，实现隧道与地面换气的方式。自然通风方式是我国地铁区间隧道较为常用的通风方式，但通风间距、通风孔长度、高度和形状、隧道坡度等都是影响地铁区间隧道自然通风的因素。杨庆1的研究结果表明，在自然通风方式下，浅埋区间隧道自然风井采用 75 m 的通风间距依然可以有效地将隧道内烟气排出隧道，但是排烟效果较通风间距为 32.5 m 时差。而朱常琳等2的研究表明，当通风竖井间距不超过 30 m 时，才能满足地
6、铁区间隧道火灾人员对疏散微环境的要求。袁中原3等通过缩尺隧道模型进行的研究表明：通风孔长度和高度的增加有利于火灾烟气中 CO 浓度的降低和能见度的增加。朱常琳等4通过数值模拟研究发现当通风竖井的长宽比在1.25-2.5 时效果更好，采用直竖井的排烟效果优于采用渐扩竖井的排烟效果。陶刚5等的研究结果表明：相对于无坡度隧道，上坡隧道的临界风速有所减小，且临界风速随着隧道坡度的增大而减小；而下坡隧道的临界风速有所增加，且临界风速随着隧道坡度的增大而增大。 2.2 机械通风方式 4传统的自然通风方式的问题是可控性差，受自然条件影响较大，国内部分地铁区间隧道也采用机械通风或者自然通风与机械通风相结合的方
7、式控制火灾烟气。机械通风在区间隧道一端设机械风亭，风道内安装风机，利用风机排风实现区间隧道内的通风换气。王滨滨6、谢宣7等的研究均发现采用隧道两端开启风机形成一推一拉排烟模式，相邻区间隧道两端开启隧道风机，向隧道内送风的方式要优于其它通风模式。而史聪灵8等通过全尺寸实验得出启动前后两个车站的两台区间隧道风机联合送派风，形成的烟控流速可以控制区间火灾烟气定向流动。除传统的机械通风方式外，黄泽茂9提出利用区间隧道顶部空间，设置排烟风道的半横向通风方式。但石芳10的数值模拟研究表明，长大区间由于隧道阻塞比影响显著，半横向排烟模式无法满足烟气控制的要求。郭爱东11、谢元一12的研究均提出了采用射流风机
8、抑制区间隧道火灾烟气的方法。张培红13等通过发现深埋地铁区间隧道中部逃生井，采用正压送风措施，可以很好地抑制隧道火灾烟气的蔓延。赵明桥14等提出了纵向分区烟气控制的方式，通过向疏散通道正压送风阻止烟气的侵入，待乘客进入疏散通道后再启动行驶区一侧的排烟系统的通风方式。王洪德15等提出可以通过前方车站应以一定风量送风，通风 150s 后，相邻非事故隧道两端以一定风量向隧道送风加压的开放式推迟加压的通风方式形成正压，以避免烟气蔓延至相邻隧道。 3 结论 火灾是威胁地铁运营中重大的风险之一，城市地铁客流的井喷式增长，对地铁区间隧道火灾时通风排烟和的安全性提出了更高要求。近年5来对地铁区间隧道通风排烟方
9、式的研究日益增多，取得了一定的成果，但随着地铁结构的日益复杂，设计概念的不断更新，地铁区间隧道火灾安全方面仍然需要持续深入的研究。可控性和通风效果更好的机械通风方式将在地铁区间隧道通风排烟控制中发挥越来越重要的作用。 本文为中国劳动关系学院院级科研项目“复杂地铁岛式换乘车站通风排烟控制的数值模拟与安全评估”的阶段性成果，项目编号为“13YY007”。 参考文献： 1 杨庆.通风间距对地铁浅埋区间隧道自然排烟效果的影响研究. 铁道建筑，2012（7）:61-67 2 朱常琳，高明亮. 地铁区间隧道火灾人员疏散微环境的数值分析.建筑科学，2011,27（12）:104-109 3 袁中原，雷波，陈
10、鹏云. 自然通风隧道火灾的烟气特性和控制标准.消防技术与产品信息，2013（2）:24-28 4 朱常琳，高明亮. 地铁区间隧道火灾自然排烟的数值分析.都市快轨交通，2012,25（3）:56-60 5 陶刚，刘方，陈飞等. 坡度对地铁区间隧道火灾烟气流动影响的数值模拟. 制冷与空调，2011（10）:202-206 6 史聪灵，钟茂华，汪良旗等. 地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究区间隧道火灾. 中国安全科学学报，2012,8（8）:28-35 7 黄泽茂.地铁大断面区问隧道排烟方式分析与探讨.铁道标准设6计，2013（07）:91-95 8 石芳. 地铁过江隧道火灾烟气控制及疏散设计.消防科学与技术，2012,31（10）:1047-1050 9 谢元一. 中梁山隧道火灾通风排烟的数值模拟. 消防科学与技术，2010,29（9）:765-768 10 赵明桥， 彭立敏， 李铌等. 区间隧道纵向分区烟气控制研究(1)数值模拟分析.湘潭大学自然科学学报，2010,32（2）:63-70 11 王洪德，林琳，赵轶. 地铁隧道火灾事故通风方式数值模拟.辽宁工程技术大学学报（自然科学版） ，2010,29（2）:177-183
