李福增，陳永江

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

1 研究背景

昆明軌道交通工程既有及在建線路均采用不封閉高站臺門(全高安全門)制式，車站公共區(qū)環(huán)境控制以通風系統(tǒng)為主。對于車站站臺公共區(qū)及軌行區(qū)排煙系統(tǒng)設置主要為兩種方式：一是單獨設置車站隧道排熱風機(TEF)兼用于軌行區(qū)排煙，設置軌頂風道作為軌行區(qū)排煙風道，站臺公共區(qū)單獨設置排煙風機及排煙風管；二是不單獨設置排熱風機，采用區(qū)間隧道風機 (TVF)，兼作車站隧道排熱風機(TEF)，分別連接軌頂風道及站臺公共區(qū)排煙風管，通過轉(zhuǎn)換風閥負擔火災工況的軌行區(qū)及站臺公共區(qū)的排煙。但對于安全門制式的地下車站，站臺公共區(qū)與軌行區(qū)無任何物理隔斷，無法阻止煙氣的蔓延，所以此類型地下車站軌行區(qū)理應納入站臺公共區(qū)統(tǒng)籌考慮排煙系統(tǒng)。

根據(jù)昆明既有線路冷熱煙測試的相關經(jīng)驗，在站臺公共區(qū)排煙工況下，區(qū)間隧道通風系統(tǒng)發(fā)揮主要的控煙作用，而車站隧道排熱系統(tǒng)用于排煙時，受土建風道氣密性差漏風嚴重、風口風量無法平衡等因素影響，無法滿足就近排煙設計的初衷，同時對于此類不封閉站臺門制式的站臺開敞式大空間，軌頂風道還占據(jù)了有效的儲煙空間。故筆者意在通過昆明地區(qū)既有線車站的現(xiàn)場測試，驗證在典型車站有效站臺范圍及軌行區(qū)火災工況下，利用區(qū)間隧道通風系統(tǒng)配合站臺公共區(qū)排煙系統(tǒng)能否有效解決此類開敞式站臺公共區(qū)的排煙，從而優(yōu)化車站站臺公共區(qū)排煙系統(tǒng)的配置。在《地鐵車站段隧道(半)橫向通風系統(tǒng)方案溯源及適用性研究》[1]中，對取消車站隧道排熱系統(tǒng)后的車站段隧道排熱已有充分的論述，筆者僅針對替代車站隧道排熱系統(tǒng)的排煙功能進行試驗研究。

結(jié)合昆明地區(qū)軌道交通工程的具體情況，選取本地通用制式的站點進行列車火災工況下的現(xiàn)場實測，以驗證關閉車站隧道排熱通風系統(tǒng)后，采用隧道風機(TVF)負擔軌行區(qū)排煙及站臺公共區(qū)輔助排煙是否現(xiàn)實。昆明地區(qū)軌道交通工程的城區(qū)線網(wǎng)均采用6B 車輛編組，車站站臺公共區(qū)的長度大致相當，故選取昆明地區(qū)既有運營軌道交通工程的典型車站進行排煙試驗研究。

2 試驗過程

2.1 典型車站

典型車站選定為雙停車線配線形式，車站兩端區(qū)間隧道機械風口之間距離為：上行線455 m，下行線455 m。車站原設計采用單活塞通風模式，車站A 設置2 臺隧道風機(TVF-106-A1、A2，風量66 m3/s)，車站隧道A 端單獨設置2 臺車站排熱風機(TEF-106-A1、A2，風量24m3/s)，車站B 端設置1 臺隧道風機(TVF-106-B1，風量66 m3/s)及2 臺車站排熱風機(TEF-106-A1、A2，風量33m3/s)兼作TVF 風機，針對站前雙停車線設置射流風機12 臺(JET-106-A1～12，風量12.3 m3/s)。車站兩端環(huán)控機房各設置1 臺排煙風機(PY-A1、PY-B1)，負擔車站站廳、站臺公共區(qū)排煙。以隧道風機為例，相關設備的編號原則：TVF(設備代號)-106(車站代號)-A(位置)1(風機序號)，余同。典型車站的隧道、公共區(qū)通風系統(tǒng)原理如圖1、2 所示。

圖1 典型車站隧道通風系統(tǒng)原理 Figure 1 Principle of tunnel ventilation system in a typical station

圖2 典型車站公共區(qū)通風系統(tǒng)原理 Figure 2 Principle of ventilation system in the public area of station

2.2 試驗模式

為驗證原車站隧道排熱系統(tǒng)(TEF 系統(tǒng))關閉后，利用區(qū)間隧道通風系統(tǒng)替代該系統(tǒng)實現(xiàn)相關排煙工況，據(jù)此制定系統(tǒng)火災工況下的測試模式。從表1 中可以看出，原車站段TEF 系統(tǒng)主要參與模式為車站段隧道列車火災、列車火災?？空九_和站臺公共區(qū)火災3種情況?？紤]前兩種工況的火災狀況相似，且后者的內(nèi)容完全覆蓋前者的內(nèi)容，所以本次試驗考慮在列車火災?？空九_、站臺公共區(qū)兩種火災工況下進行(見圖3)。

2.3 試驗方案

根據(jù)選定的試驗模式，制定典型車站段隧道通風系統(tǒng)火災模式的測試和驗證工況(見表2)。

表1 典型車站火災工況聯(lián)動模式 Table 1 Linkage mode at the fire in a typical station

圖3 典型車站火災工況測試模式 Figure 3 Experimental mode of the fire in a typical station

表2 典型車站火災工況試驗工況 Table 2 Test conditions of the fire in a typical station

2.4 試驗火源點

火源點的選擇，需綜合分析火災發(fā)生具有典型的代表性。由于昆明地區(qū)采用不封閉高站臺門系統(tǒng)制式(站臺公共區(qū)與車站軌行區(qū)連通)，所以區(qū)間火源點的選擇要同時兼顧站臺層在中部發(fā)生火災的情況(見圖4)。

2.5 試驗測點

按照《地鐵設計規(guī)范》(GB 50157—2013)中28.4.10條的要求，樓、扶梯口部向下氣流速度不應小于1.5 m/s，并結(jié)合車站公共區(qū)人員疏散時間的要求，判定在各測試模式下煙氣是否竄至站廳層，兼顧站臺層公共區(qū)的煙氣光學濃度適宜疏散的要求，重點對站臺層樓梯口的風速進行測試?？紤]區(qū)間隧道通風系統(tǒng)的輔助排煙能力，還在站臺門端門上部及活塞風井機械風口處布置試驗測點(見圖5)。

圖4 典型車站試驗火源點 Figure 4 Test fire source in a typical station

圖5 典型車站試驗測試煙氣狀況 Figure 5 The smoke variation at the fire experiment in a typical station

2.6 試驗儀器

除必要的試驗數(shù)據(jù)記錄外，為利于后期的數(shù)據(jù)整理，提高試驗成果的可信度，對用于試驗的主要儀器及輔助設備明確試驗過程中的要求(見表3)。

表3 典型車站火災工況試驗儀器及用途 Table 3 Test instrument and application of the fire in a typical station

3 成果分析

3.1 試驗數(shù)據(jù)

對3 種工況分別進行了試驗，并對其成果進行了記錄整理，形成了3 種工況的試驗數(shù)據(jù)成果，如表4～6所示。

3.2 數(shù)據(jù)分析

1)在工況1 和工況2(站臺公共區(qū)火災)時，采用開啟4 臺TVF+8 臺JET+PY-A1+PY-B1 或4 臺TVF+PY - A1+PY-B1 兩種方式，均能使車站樓扶梯口部的向下風速滿足規(guī)范1.5 m/s 的要求。由于樓梯口下行風速均較大(4～5 m/s)，所以未啟動TEF 風機輔助排煙對此種工況無任何影響；若同時開啟兩端TEF 風機，則會使樓梯口風速過大，反而不利于人員疏散。

表4 典型車站火災工況1 的試驗成果 Table 4 Test results under the fire condition 1

表5 典型車站火災工況2 的試驗成果 Table 5 Test results under the fire condition 2

表6 典型車站火災工況3 的試驗成果 Table 6 Test results under the fire condition 3

2) 工況2 未開啟小里程配線區(qū)射流風機，A 端的實際排煙量明顯小于工況1。從樓梯口風速定性判斷，開與不開配線區(qū)射流風機僅對車站兩端的煙氣分配有影響；從樓梯口的實測數(shù)據(jù)及煙清速度來看，兩種工況均滿足輔助排煙的功能要求；若放煙點在車站中部，則工況2 更利于工程實際。

3) 由車站軌行區(qū)火災測試反饋，在無車情況下車站軌行區(qū)火災時，開啟兩端2 臺TVF 風機及左線配線區(qū)射流風機(引導氣流)，即可滿足煙氣快速排除的要求。在車站段隧道排煙過程中，站臺公共區(qū)源源不斷地補風至車站段隧道，并在整個斷面上利用補風風速，有效壓制住煙氣向站內(nèi)蔓延，煙氣橫向流動趨勢較為明顯。

4) 相比昆明地區(qū)軌道交通工程的車站形式，目前車站存在的軌頂風道在取消后會起到儲煙倉作用。但從整個測試過程看，開啟的車站滑動門及站臺門上空區(qū)域?qū)嶋H作為車站段隧道排煙時的巨大補風口，斷面風速約0.8～1 m/s，可有效抑制煙氣向站內(nèi)擴散；極端情況下有少量煙氣侵入站臺區(qū)域，可開啟站臺公共 區(qū)的排煙風機作為補充；工況3 的樓梯口風速也可確定判斷，不存在煙氣上竄至站廳的可能性。

4 試驗結(jié)論

1) 在昆明地區(qū)軌道交通工程典型車站進行試驗研究，利用隧道通風系統(tǒng)替代車站隧道排熱系統(tǒng)來負擔軌行區(qū)排煙，排煙形式由原半橫向通風的模式調(diào)整為縱向通風模式，本質(zhì)上并沒有削弱通風系統(tǒng)的功能，各項排煙指標均滿足規(guī)范要求，煙清速度與原系統(tǒng)配置相當，符合地下車站站臺及軌行區(qū)的火災煙氣控制要求。

2) 利用隧道通風系統(tǒng)替代車站隧道排熱系統(tǒng)來負擔軌行區(qū)排煙，對采用不封閉式高站臺門制式的車站更有優(yōu)勢；取消布設軌頂風道可提供更大的儲煙空間，對排煙更有利，也可避免開啟站臺門首尾滑動門輔助排煙控制環(huán)節(jié)。

3) 采用區(qū)間隧道通風系統(tǒng)來替代昆明地區(qū)典型站軌行區(qū)排煙的方案，將有效節(jié)約土建及機電投資，可在工程實際中逐漸完善系統(tǒng)控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的全面運用。