特長鐵路隧道通風設計問題探討

熊曉強

在鐵路隧道工程建設中，隧道運營通風的設計將直接影響隧道的運營環境、救災功能以及運營效益等。隧道通風設計是整個鐵路運輸系統需要解決好的關鍵。本文主要從鐵路隧道通風方式的選擇、鐵路隧道污濁空氣的稀釋標準以及豎井送排式通風的通風問題三個方面對特長鐵路隧道通風設計的相關問題進行闡述。

概述

近年來，我國鐵路運輸事業發展速度迅猛。其中，鐵路隧道通風建設是鐵路運輸系統的重要組成部分，隧道通風方案的優劣以及運營效果的好壞將對鐵路隧道的救災工程、運營安全以及運營效益產生直接影響。因此，鐵路隧道的通風設計越來越受到重視。鐵路隧道通風是指向隧道內引入新鮮空氣，及時排除內燃、蒸汽機車通過長大鐵路隧道時排除的煙氣和熱量的過程。鐵路隧道通風設計有助于保障乘客和機車車輛乘務人員的安全，減緩隧道內鋼軌、扣件、結構物等的設備腐蝕程度，提高機車牽引力的作用。

鐵路隧道通風方式的選擇問題

鐵路隧道通風方式的選擇是完成鐵路隧道通風設計工作的重要組成部分。目前鐵路隧道通風按照通風方式分為自然通風和機械通風。

1.自然通風

鐵路隧道自然通風是指利用自然風和列車的活塞風將隧道內的污濁空氣及時排除的通風方式。鐵路隧道由于洞外和洞內的氣溫不同以及隧道兩端海拔高度不同，產生氣壓差，引起鐵路隧道內空氣的流動。尤其是列車通過單線隧道時，會產生與列車同方向的氣流，即活塞風。這些因素引起的空氣流動均成為自然通風。鐵路隧道自然通風方式一般適用于短距離隧道，隧道距離一般在1.5km以下。

2.機械通風

鐵路隧道機械通風一般采用縱向通風方式，即利用風機將隧道內的污濁空氣從隧道一端吹向另一端，機械通風設施主要有風機、通風機房、動力設備、通風道以及簾幕等。風機等通風設備一般多設在低隧道口處。按照相關規定在1.5～3km的鐵路隧道可采用機械無幕簾通風方式；3～4km鐵路隧道在條件允許的條件下宜采用機械幕簾通風；4～7.5km鐵路隧道應采用機械簾幕通風方式；7.5km以上特長鐵路隧道通風，由于受到列車通過時間間隔以及機械通風風速的影響，必須在列車行車間隔時間內排出隧道的污濁空氣，一般采用縱向分段式通風，即利用隧道的豎井、橫洞或斜井等作為通風道，利用鐵路隧道內分段設置的風機，進行鐵路隧道送排風。鐵路隧道機械通風的風源一般均采用大風量軸流通風機供風。相比于半橫向式、橫向式等通風方式，縱向式通風在風機設備及動力方面是最經濟的一種通風方式。

關于鐵路隧道污濁空氣的稀釋標準

鐵路隧道內污濁空氣的稀釋標準是隧道通風設計的重要依據，既影響隧道通風方案的選擇，又影響隧道建設的投資規模以及建成后的運營費用及隧道環保。

隧道內有害氣體主要來自于隧道機動車的排放物，包括CO、NOX、HC、顆粒物等。隧道通風主要控制的是CO、NO2、顆粒物，其中CO對人體健康的影響最為突出。根據《鐵路隧道營運通風設計規范》（TB10068-2010）的規定，列車通過隧道后15min內，空氣中濃度NO2應在5mg/m3以下。當鐵路隧道海拔高度小于2000m時，CO濃度應在30mg/m3以下；當隧道海拔在2000m～3000m之間時，CO濃度應在20 mg/m3以下，當海拔大于3000m時，CO濃度應在15 mg/m3以下，否則會對人體健康造成嚴重的傷害。

豎井送排式通風的通風問題

1.豎井送排式通風模式

目前我國特長鐵路隧道通風一般采用縱向式通風方式，在通排風設計時充分利用施工豎井、斜井、平行導坑或橫洞等輔助坑道。其中，豎井送排式是應用較為普遍的一種方式。豎井送排式通風模式是指在特長鐵路隧道通風設計時，充分利用施工豎井作為隧道通風和排煙的風井之用，在風井內布設通排風風機。

2. 關于通風短路問題的討論

特長鐵路隧道通風的施工豎井普遍存在距離隧道出入口較近的問題，豎井軸流機無論是送風還是排風，由于風量加在風口兩側方向上，降低了風機提供區間隧道“推-拉”縱向排煙的效率，在隧道出入口處形成通風短路，使得區間內縱向排煙風速難以達到標準風速要求。為解決分段式縱向通風隧道出入口通風短路問題，增強隧道內縱向排風效果，可以在鐵路隧道出入口位置設置射流風機，形成隧道豎井送排式與射流風機相組合的通風模式，主隧道和豎井形成多入口、多出口的通風體系。

結論

隧道運營通風的設計將直接影響隧道的運營環境、救災功能以及運營效益。我國鐵路隧道通風的關鍵技術取得了很大的進展，充分發揮其對鐵路隧道通風設計的指導作用。

（作者單位：西安鐵路職業技術學院）