楊兆光

中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 511457

地鐵是當(dāng)前我國重要的交通工具，對(duì)于我國整體交通系統(tǒng)建設(shè)具有重要作用。地鐵交通可以緩解地面交通的運(yùn)行壓力，并且對(duì)城市交通系統(tǒng)的完善起到了關(guān)鍵作用。為了確保地鐵隧道的安全管控，在地鐵交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要應(yīng)用地鐵隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)，其中包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)主要是完成地鐵隧道內(nèi)部通風(fēng)換氣，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)部空氣品質(zhì)管控和溫度管控，確保地鐵交通運(yùn)行安全。

1 工程案例研究

深圳地鐵7號(hào)線始于南山區(qū)西麗湖站，止于羅湖區(qū)太安站，新建線路正線全長30.318km，設(shè)28座車站，全線均為地下站，設(shè)計(jì)采用6輛編組A型車，在地鐵列車實(shí)際運(yùn)行過程中，要求地鐵列車的實(shí)際運(yùn)行速度控制在80km/h范圍內(nèi)，確保列車運(yùn)行的安全。

2 地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)組成和運(yùn)行模式

2.1 地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)組成

地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)是列車隧道綜合管理系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到列車運(yùn)行的安全管控。隧道通風(fēng)系統(tǒng)的主要功能包括隧道內(nèi)的空氣流通控制、煙霧和粉塵排放、車站內(nèi)部實(shí)際溫度控制等多方面內(nèi)容，以保證良好的隧道運(yùn)行環(huán)境。在整個(gè)地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)是兩大重要模塊，對(duì)于系統(tǒng)的整體運(yùn)行管理具有重要的作用，影響地鐵整體運(yùn)行效果。

（1）車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)是排熱風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)道設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道內(nèi)的氣流組織及煙塵控制。在系統(tǒng)運(yùn)行中，應(yīng)該注重合理的隧道運(yùn)行管控，以提升隧道運(yùn)行效果。

（2）區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要完成地鐵區(qū)間地下部分的空氣流通以及煙塵排放。在區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用過程中，主要使用機(jī)械通風(fēng)的方式來實(shí)現(xiàn)區(qū)間隧道內(nèi)部的實(shí)際通風(fēng)，其系統(tǒng)整體通風(fēng)管控過程中，通過機(jī)械風(fēng)機(jī)裝置完成氣流組織，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)部的溫度控制、風(fēng)速控制以及氣壓控制，確保隧道內(nèi)部列車安全運(yùn)行。

2.2 地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行模式

地面活塞風(fēng)井系統(tǒng)直接決定地鐵隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。在隧道出站口設(shè)置單個(gè)活塞風(fēng)井被稱為單活塞風(fēng)井運(yùn)行模式，而雙活塞風(fēng)井則是在進(jìn)、出站口均設(shè)置活塞風(fēng)井。單活塞系統(tǒng)與雙活塞系統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)都具有良好的通風(fēng)性能。在實(shí)際的隧道出口設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該確保系統(tǒng)合理，以提升隧道運(yùn)行效果。在深圳地鐵7號(hào)線隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，在SES數(shù)值模擬中分別對(duì)單、雙活塞通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值比較，包括通風(fēng)溫度比較和通風(fēng)換氣次數(shù)比較。通過SES數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，采用雙活塞通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其風(fēng)井控制系統(tǒng)的平均溫度比單活塞通風(fēng)系統(tǒng)低0.5～0.8℃；采用雙活塞風(fēng)井系統(tǒng)的換氣次數(shù)高于單活塞系統(tǒng)。綜合分析可知，深圳地鐵7號(hào)線隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用雙活塞通風(fēng)系統(tǒng)形式，以保證系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

3 地鐵隧道正常運(yùn)行模擬分析

對(duì)地鐵隧道正常運(yùn)行模式進(jìn)行分析，主要是完成對(duì)隧道運(yùn)行溫度的控制和節(jié)點(diǎn)換氣風(fēng)量的設(shè)計(jì)分析。（1）在地鐵正常運(yùn)行模式下，其通風(fēng)系統(tǒng)能夠控制溫度在35.5℃左右，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為40℃以下，符合實(shí)際的安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。（2）地鐵節(jié)點(diǎn)風(fēng)量控制也是地鐵通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用過程中的重要功能，因此針對(duì)其節(jié)點(diǎn)風(fēng)量控制進(jìn)行模擬，采用SES數(shù)值模擬并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。西麗湖站至太安站右線隧道總新風(fēng)量為914.6m3/s，左線隧道總新風(fēng)量為860.4m3/s。7號(hào)線遠(yuǎn)期高峰小時(shí)發(fā)車間隔為2min，列車定員1608人，全線載客列車最多不超過27列，按27列計(jì)算，故左、右線人員最大新風(fēng)需求量為152m3/s，可知左、右線新風(fēng)量均遠(yuǎn)大于列車滿載時(shí)的人員新風(fēng)需求。

4 地鐵隧道火災(zāi)發(fā)生時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)模擬分析

地鐵隧道內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)將嚴(yán)重影響地鐵列車的運(yùn)行安全，同時(shí)影響地鐵列車相關(guān)人員的安全。當(dāng)列車在區(qū)間隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)盡量將列車開至前方車站疏散乘客，并按照車站隧道火災(zāi)工況進(jìn)行處理；當(dāng)著火列車無法開至前方車站必須停在區(qū)間緊急疏散乘客時(shí)，區(qū)間隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)應(yīng)立即啟動(dòng)，提供足夠的風(fēng)量，控制火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧只往單一方向行走，確保不會(huì)產(chǎn)生煙霧倒流的現(xiàn)象，保證乘客能夠從相反的方向安全疏散。利用SES數(shù)值模擬完成列車運(yùn)行過程中火災(zāi)發(fā)生時(shí)的通風(fēng)模式分析。安托山站至農(nóng)林站區(qū)間是本線單洞單線區(qū)間中連續(xù)長度最長的區(qū)間，其長度為1973m，因此選擇該區(qū)間段的運(yùn)行工況環(huán)境進(jìn)行火災(zāi)運(yùn)行模擬。針對(duì)該段隧道的實(shí)際情況分析可知，列車發(fā)生火災(zāi)停靠在357區(qū)段，應(yīng)合理調(diào)整排煙風(fēng)機(jī)的運(yùn)行模式。安托山站至農(nóng)林站左線火災(zāi)隧道風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式及區(qū)間斷面風(fēng)速表如表1所示。

表1 安托山站至農(nóng)林站左線火災(zāi)隧道風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式及區(qū)間斷面風(fēng)速表

當(dāng)列車的頭部或尾部著火時(shí)，開啟列車著火一端的區(qū)間事故風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，開啟列車非著火一端車站的機(jī)械風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)，引導(dǎo)乘客迎著氣流方向往相鄰車站或區(qū)間隧道疏散。由模擬結(jié)果可知，氣流速度均大于2m/s，可以有效防止煙氣回流。在通風(fēng)系統(tǒng)工作模式下，車站內(nèi)部安全人員必須及時(shí)做好安全防控工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的有效預(yù)防，及時(shí)疏散人群，確?；馂?zāi)運(yùn)行管控更加有效[1]。

5 地鐵隧道火災(zāi)發(fā)生的危害及預(yù)防措施

5.1 地鐵隧道火災(zāi)發(fā)生的危害

地鐵隧道火災(zāi)問題是地鐵隧道列車運(yùn)行過程中的重要災(zāi)害問題，嚴(yán)重威脅列車以及行車人員的安全。（1）地鐵隧道出現(xiàn)火災(zāi)后，地鐵隧道內(nèi)部線路容易出現(xiàn)燒損問題，同時(shí)造成大量的煙霧，煙霧容易對(duì)列車行車人員造成影響，如呼吸困難等。此外，火災(zāi)煙霧中含有大量的CO成分，具有一定的毒害性，同時(shí)煙霧會(huì)降低隧道內(nèi)部的能見度，在煙霧狀態(tài)下，隧道內(nèi)部能見度僅為5～8m，嚴(yán)重影響人員逃生。（2）地鐵隧道火災(zāi)發(fā)生后，火災(zāi)會(huì)對(duì)車站內(nèi)部的設(shè)備造成影響，部分設(shè)備和裝置具有一定的易燃易爆特性，從而影響列車的運(yùn)行安全。如果隧道內(nèi)部發(fā)生爆炸，將造成二次火災(zāi)，可能造成重大安全事故。（3）地鐵隧道火災(zāi)發(fā)生后，容易對(duì)地鐵隧道內(nèi)部造成影響，又由于隧道內(nèi)部空間狹小，會(huì)給人員逃生造成嚴(yán)重影響[2]。

5.2 地鐵隧道火災(zāi)預(yù)防措施

地鐵隧道火災(zāi)問題嚴(yán)重影響地鐵列車的運(yùn)行安全，因此在實(shí)際的地鐵列車運(yùn)行中要做好火災(zāi)預(yù)防措施，有效預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，提升地鐵運(yùn)行安全性。

（1）合理設(shè)計(jì)地鐵通風(fēng)系統(tǒng)。地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，能夠有效地控制地鐵隧道內(nèi)部溫度和通風(fēng)性能，降低火災(zāi)發(fā)生的可能性。在實(shí)際的地鐵通風(fēng)設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)路段坡度、隧道寬度、隧道區(qū)間風(fēng)力情況進(jìn)行整體通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，提升其運(yùn)行效果。

（2）合理設(shè)計(jì)隧道內(nèi)部的消防系統(tǒng)。地鐵隧道火災(zāi)預(yù)防過程中，應(yīng)對(duì)隧道內(nèi)部的消防系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。消防系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警和預(yù)警裝置，通過隧道內(nèi)部感應(yīng)裝置的應(yīng)用完成隧道內(nèi)部的火災(zāi)安全檢測(cè)，同時(shí)完成隧道內(nèi)部的火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)防控，提升地鐵隧道的安全性，保證列車的安全運(yùn)行[3]。

（3）建立隧道火災(zāi)積極預(yù)防模式。地鐵隧道火災(zāi)預(yù)防過程中，隧道管理部門應(yīng)該建立隧道火災(zāi)積極預(yù)防模式，以提高隧道內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)問題后應(yīng)急反應(yīng)速度，確保列車的安全運(yùn)行。管理部門應(yīng)該建立安全運(yùn)檢小組，定期對(duì)隧道內(nèi)部的火災(zāi)隱患進(jìn)行有效排查，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵隧道火災(zāi)的安全管控?；馂?zāi)運(yùn)行處理過程中，應(yīng)該建立隧道內(nèi)部火災(zāi)救援機(jī)制，一旦發(fā)生火災(zāi)，隧道管理部門可以與消防部門一起完成隧道火災(zāi)救援工作，提升隧道安全運(yùn)行管控水平[4]。

6 結(jié)束語

文章針對(duì)地鐵隧道火災(zāi)情況下的通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行了研究。通過簡要闡述地鐵隧道的通風(fēng)系統(tǒng)火災(zāi)運(yùn)行模式模擬試驗(yàn)，提出針對(duì)性的地鐵隧道火災(zāi)控制策略，以此為地鐵隧道的安全運(yùn)行提供一定幫助。