基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法.pdfVIP

第 36卷 ，第6期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．36 No．6 2015年 11月 CHINA RAILW AY SCIENCE November，2015 文章编号：1OO1～4632 (2015)06-0070—08 基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法 陈 超，严 乐，潘 嵩，李小娜，胡秦镪，邓奕雯 (北京工业大学 建筑工程学院，北京 100124) 摘 要：以采用非全封闭站台门的北京地铁2号线安定门站及其邻接区间为分析对象，采用流体力学计算 软件 Fluentl4．5的动网格模型，模拟不同风井设置模式和设置位置，以及不同区间长度条件下 ，列车运行过程 中地铁车站及邻接区间内空气流动特性随时间变化的规律，对 比分析风井设置模式和设置位置以及 区间长度对 风井排风率和地面出入 口进风率影响的规律，研究地铁隧道风井的优化设置。结果表明：基于计算软件 Fluent 14．5的动网格模型计算地铁活塞风的方法是有效的；与双风井模式相 比，采用只在进站端设置活塞风井的单风 井模式 ，并适当加大风井与站台进站端的距离，以及在区间隧道较长时增加 1个风井，可以较好地利用地铁列 车在隧道内运行所产生的活塞效应，改善地铁车站内的空气环境 ，减少车站通风空调系统的能耗。 关键词 ：地铁车站；地铁隧道；活塞效应；风井设置；风井排风率；地面出入 口进风率 中图分类号：U231．5 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1001—4632．2015．06．10 地铁以其准时、可靠、方便等特点成为现代城 的影响规律[9。叨；为提高区间隧道通风性能，提出 市生活中最普遍的公共交通工具。但其能耗较大， 了合并室外风井 1『¨、将风井设置在车站站台附 如北京、上海等部分城市的轨道交通年能耗 已达 近E]以及在区间隧道机械通风竖井和 自然通风竖 1O亿 kW ·h以上，且其中31 的能耗用于车站通 井间设置空气幕[1。]等设计方式，取得了显著的效 风空调系统，是韩国首尔、西班牙巴塞罗那等城市 果。但对非全封闭站台门的地铁车站研究较少 。 的3倍 [1]。对于非全封闭站台门的地铁车站，地 因此，本文以非全封闭站台门的北京地铁 2号 铁列车在隧道内运行所产生的活塞效应是推动车站 线安定门站及其邻接区间为分析对象，采用流体力 内空气流动的主要方式，如果能有效利用这种活塞 学计算软件Fluentl4．5的动网格模型，模拟不同 效应，将有可能减少车站通风空调系统的能耗。大 风井设置模式和设置位置以及不同邻接区间隧道长 量研究结果表明_3]，地铁活塞效应不但与地铁列 度条件下地铁车站及其邻接区间隧道内空气流动特 车的行车组织有关，同时也与地铁车站邻接区间隧 性随时间变化的规律，进一步分析风井设置模式、 道的结构特点 (几何尺寸、区间隧道长度等)以及 设置位置以及区间隧道长度对风井排风率和地面出 区间隧道内风井的设置方式直接关联。目前，区间 入 口进风率影响的规律，研究地铁隧道风井的优化 隧道内风井的设置方式主要有单风井模式和双风井 设置方法，从而为有效利用活塞效应以降低地铁车 模式[7]。单风井模式是指在车站站台一侧出站端设 站通风空调系统的能耗提供理论参考。 置 1个风井，1个车站共设置 2个风井 ；双风井模 式是指在车站站台一侧进站端和出站端各设置 1个 1 基于活塞效应的地铁车站及其邻接 风井，1个车站共设置4个风井。 区间隧道 内空气流动压力场与速度场 对于安装 了全封闭站台门系统的地铁车站，国 的数值计算 内外学者研究了双、单风井以及风井设置