唐海峰

中鐵四院集團西南勘察設(shè)計有限公司 云南 昆明 650220

正文：

在地鐵隧道中，活塞風(fēng)在地鐵火災(zāi)中產(chǎn)生的影響越來越被外界關(guān)注，秉承地鐵安全設(shè)計的重要方向之一，在地鐵隧道中發(fā)生火災(zāi)的情況下，隧道中的活塞風(fēng)對于火災(zāi)肯定會造成影響，進一步加劇延期流動，加快有毒氣體擴散，造成不同程度的影響，對于隧道安全具有重要影響，研究地鐵隧道中活塞風(fēng)對于防排煙系統(tǒng)的影響，有助于進一步研究防排煙系統(tǒng)設(shè)計，促進防排煙系統(tǒng)的優(yōu)化，提升地鐵隧道安全性。

1.地鐵隧道活塞風(fēng)概述

為了保持地鐵隧道內(nèi)的空氣流通，在每個地鐵車站的兩端都各有3個風(fēng)井與地面連接。地鐵車站兩端的3個風(fēng)井一個叫“活塞風(fēng)井”，主要用于釋放機車在隧道中做活塞運動時帶動的風(fēng)力；另外兩個是排風(fēng)井和進風(fēng)井，用于隧道與外界的空氣流通。風(fēng)井的長度有10多米長，但它的橫截面至少要達到20平方米以上，由車站頂部的任意方向斜伸向上，到快接近地面時變成垂直向上的“豎井”，這個轉(zhuǎn)角對聲音也有一定的抵消作用。

就活塞風(fēng)的原理來看，主要是地鐵車輛在運行中，車輛前方空氣在車輛作用下，一部分順著車輛繞流到車輛尾部，而列車在行進中產(chǎn)生的“空穴”就會快速被周圍氣體填充，在地鐵車輛在隧道中快速行駛的過程中，考慮到相關(guān)的隧道周圍壁面的限制影響，造成車輛前方空氣被排擠開，無法順利全部流向車尾部位，車尾氣流順著車輛的行駛方向向前移動，車頭前面受到快速擠壓的空氣壓強上升，這樣壓強上升后的壓強波按照相應(yīng)的傳播速度向車前移動，這樣就形成了向著列車前進方向流動的氣流，生成活塞風(fēng)。

2.地鐵隧道活塞風(fēng)對于火災(zāi)影響的模擬分析

為了明確活塞風(fēng)對于地鐵隧道防排煙系統(tǒng)的影響，嘗試借助火災(zāi)動力學(xué)模擬軟件FDS對于3m/s、5m/s、7m/s活塞風(fēng)影響下的深埋地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)的相關(guān)數(shù)值進行模擬分析，得出了下列的基本影響指標(biāo)的變化情況：

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可以看出，因為受到活塞風(fēng)的影響，在5m/s的活塞風(fēng)速度影響下，產(chǎn)生的防排煙效果最差，火災(zāi)功率較高，火源上方溫度較高，逃生區(qū)間CO濃度較高，造成逃生區(qū)間的能見度較低，這對于逃生是大大不利的，而在7m/s活塞風(fēng)影響下，相關(guān)的影響程度相對也比較高，，這就表明了活塞風(fēng)增大并不一定造成火災(zāi)功率增大及相關(guān)溫度和煙氣濃度的增大，而活塞風(fēng)在3m/s的情況下，所有的防排煙效果是最理想的，此時的火災(zāi)功率、火源上方溫度以及逃生去CO濃度等都是比較低的數(shù)值，且逃生區(qū)的能見度較高，可以判斷此時是最理想的防排煙狀況

3.地鐵隧道活塞風(fēng)對于防排煙的影響對策

根據(jù)相關(guān)的實驗分析，得出活塞風(fēng)對于火災(zāi)煙氣流場影響比較特殊，且具有一定的規(guī)律性，會在一定狀況下造成火災(zāi)時的人員疏散產(chǎn)生不利影響，探究地鐵隧道火災(zāi)的蔓延規(guī)律以及防排煙的設(shè)計對于提升隧道火災(zāi)安全性具有重要意義。實驗發(fā)現(xiàn)，在地鐵隧道中設(shè)置中部風(fēng)井實施自然通風(fēng)的情況下，能夠借助風(fēng)井自由流動帶走一部分煙氣，會會隧道中的煙氣濃度以及溫度發(fā)揮一定的降低作用，但是這種設(shè)計往往會導(dǎo)致中風(fēng)井附近的煙氣濃度增加，也不利于人員疏散。

嘗試在隧道中設(shè)計逃生井同時啟動正壓送風(fēng)，借助相關(guān)的風(fēng)壓能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的逆流預(yù)防，降低隧道中煙氣溫度和濃度，對于火災(zāi)疏散來說是比較有利的，但是要想保證相應(yīng)的蘇三風(fēng)速得到滿足，會導(dǎo)致逃生井?dāng)嗝娴娘L(fēng)速增加，影響人員疏散逃離，而實驗證明，使用整他送風(fēng)2m/s加上風(fēng)井排煙6m/s的設(shè)計聯(lián)動作用，能夠有效解決這一問題，保證火災(zāi)中的有效人員疏散。

在對于不同風(fēng)速活塞風(fēng)的研究中，發(fā)現(xiàn)，在5m/s的活塞風(fēng)風(fēng)速下，造成的火災(zāi)不利影響值最明顯，此時的疏散條件較差，這時產(chǎn)生的防排煙效果最差，火災(zāi)功率較高，火源上方溫度較高，逃生區(qū)間CO濃度較高，造成逃生區(qū)間的能見度較低，對于地鐵隧道發(fā)生火災(zāi)會產(chǎn)生較大的影響，不利于人員的及時疏散，可以通過控制活塞風(fēng)的風(fēng)速來實現(xiàn)有效的防排煙聯(lián)動，實驗發(fā)現(xiàn)在活塞風(fēng)為3m/s的情況下產(chǎn)生的火災(zāi)影響最小。但是總體來看，活塞風(fēng)對于火災(zāi)終究是不利的，在一定程度上會造成火勢和煙氣的蔓延。

針對活塞風(fēng)影響，可以使用逃生井正壓送風(fēng)以及排煙聯(lián)動實現(xiàn)對火災(zāi)形勢的改善，對于有效控制煙氣流動，提升空氣能見度，降低煙氣溫度和濃度等都具有一定的通，實驗發(fā)現(xiàn)在將排煙開到8m/s，同時，將正壓送風(fēng)調(diào)至2m/s的情況下，能夠有效降低煙氣溫度和濃度，提升能見度，為逃生創(chuàng)造較好的環(huán)境和時間。

總結(jié)：列車運行時，為保持地鐵隧道內(nèi)的空氣流通，在每個地鐵車站的兩端都有風(fēng)井與地面連接，其中“活塞風(fēng)井”主要用于釋放列車在隧道中做活塞運動時帶動的風(fēng)力，活塞風(fēng)井設(shè)計是必要的，但是地鐵隧道的活塞風(fēng)對于隧道的防排煙會產(chǎn)生一定的影響，但是合理的設(shè)置和聯(lián)動設(shè)計應(yīng)用，能夠緩解活塞風(fēng)帶來的不利火災(zāi)逃生的影響，在具體的應(yīng)用中，需要根據(jù)實際活塞風(fēng)的大小情況來選擇合適的排煙風(fēng)速以及正壓送風(fēng)風(fēng)速等，這樣就能為逃生創(chuàng)造較好的條件。