淺談地鐵隧道通風系統

吳允昌

廈門軌道交通集團有限公司（361000）

0 前言

地鐵隧道通風系統是地鐵通風空調重要的子系統，由于地鐵空間狹長、密閉的特點，相比較公路隧道的通風系統，地鐵隧道的通風系統有明顯的不同。

1 地鐵通風空調系統制式

1.1 開式系統

這種系統可以使地鐵內外部的空氣進行交換，然后利用低溫空氣對車站、隧道進行冷卻，采用的是機械方法或者活塞效應原理。這種系統主要用于年最高氣溫不超過平均25 ℃的城市， 能夠承載的運輸量也較少，如紐約、倫敦、莫斯科、北京等早期修建的地鐵中采用了此系統[1]。

1.2 閉式系統

通過將地鐵內外部的空氣基本阻斷，僅讓乘客得到所需新鮮空氣。 地鐵車站主要是使用空調，而列車運行經過的區間隧道冷卻主要是通過活塞效應實現，還包含了車站空調的部分冷風。 這種系統多應用于北方地區，以北京為代表，如北京復八線、4 號線、6 號線等。

1.3 屏蔽門式系統

這種系統能夠給乘客帶來更安全、舒適的旅程體驗，通過將屏蔽門安裝在站臺與行車隧道間，減少區間隧道對站臺造成的影響， 避免車站雜音大、安全性低的情況出現[2]。 高溫高濕的南方地區宜采用屏蔽門式系統，上海地鐵、深圳地鐵、成都地鐵、廈門地鐵等都采用此類系統。

2 典型屏蔽門式隧道通風系統

我國已開通運營的地鐵車站及正在建設的地鐵，主要是采用屏蔽門式系統。 屏蔽門式系統在綜合造價、環境、安全等方面具有優勢。

2.1 系統組成及功能

隧道通風系統兼用車站軌行區區間及區間的防排煙系統， 包含車站軌行區區間隧道通風系統（簡稱UPE/OTE 系統） 和區間隧道通風系統 （簡稱TVF 系統）。

車站軌行區區間隧道通風系統由設置在車站兩端的UOF 風機、消聲器、排風亭等組成[3]。 變頻風機是UOF 風機主要采用的方式，根據車站軌行區區間溫度，變頻運行、工頻運行或關閉。 當列車在車站軌行區區間發生火災時，開啟排熱風機、風閥，排除煙氣（如圖 1 所示）。

圖1 車站隧道通風系統圖

區間隧道通風系統由設置在車站兩端的TVF風機、風閥、消聲器、活塞/機械風道、活塞/機械風亭、區間射流風機等組成。

區間隧道有著各種不同的運行模式，可以滿足各種工況的需求，如正常運行、區間火災排煙等，而這些都是靠著活塞與機械通風兩個部分組成。 雙速風機是TVF 風機的首選，可以避免早晚通風時運行速度過高，也可以避免阻塞通風、火災工況時運行速度過低（如圖1 所示）。

特長區間隧道可能會存在多輛列車同時運行的情況，這就需要對中間井進行設置，布置機械風機，以滿足災害出現或者活塞通風的需求。

2.2 典型屏蔽門式隧道通風系統的運行模式

車站軌行區區間隧道通風系統，在列車正常運營期間，按綜合監控系統設于車站段的感溫光纖所測得的溫度值控制其運行頻率。 當車站段隧道溫度低于室外溫度時，U/O 風機可不運行； 隧道溫度介于某一區段（初定30 ℃～35 ℃），且高于室外溫度時，U/O 風機降頻運行；隧道溫度高于35 ℃，且高于室外溫度時工頻運行。

當列車阻塞在區間隧道內時，盡量按照列車正常運行時的行車方向和“前排后送”的氣流組織原則，對阻塞區間進行送、排風。 阻塞區間前方車站開啟TVF、UOF 風機進入隧道排風狀態， 后方車站開啟TVF 風機進入隧道送風狀態，在阻塞區間形成強制性縱向通風方式，以保證列車空調冷凝器的正常工作及阻塞區間的通風條件，補給列車內乘客新鮮空氣[4]。

當隧道中行駛的列車發生火災時，必須要盡全力向行駛方向最近的車站駛入，按照車站隧道火災工況進行處理；如列車失去動力，無法開行至前方車站，則根據列車著火點的部位決定事故風機對區間隧道內的送風、排煙模式。 送風排煙的原則是使人員疏散區最大限度地處于新風區， 并保證2 m/s以上（且大于火災發生處煙氣臨界風速）、11 m/s 以下的煙氣流速[5]。

3 對典型隧道通風系統的思考

20 年來，我國地鐵工程快速發展，積累了大量的寶貴經驗，地鐵工程設計逐步優化，但處于地鐵安全運行重要性考慮，地鐵通風空調設計慣性思維還是比較普遍的。

3.1 單活塞風井設置

地鐵的車站和區間隧道 （地面線和高架線除外）處于封閉的地下空間，除風井、出入口基本上與外界隔絕， 典型隧道通風系統采用雙活塞風井，車站端部都設置活塞/機械風井，對地鐵的封閉空間的環境非常有利。 地鐵工程絕大多數處于城市中心，局部車站風井的設置極其困難，所以不能按照統一的典型站標準設置雙活塞風井，應專題研究設置單活塞風井的可行性，通過改變典型隧道通風運行模式，滿足正常運行、事故工況、火災工況的要求。 另外，線路起點至起點車站的區間、終點車站至線路終點的區間較短，列車運行的速度低，車站設置雙活塞風井意義不大。

3.2 風井位置的設置

風井位置一般有兩種，與線路方向垂直設置和與線路方向平行設置。 風井位置的設置跟地面條件有重要關系，需根據地面實際情況，從通風空調專業方面分析，以上兩種設置方案基本無太大差異，但是在建設過程中，這兩種方案對有些城市項目工期卻起了很大影響，如廈門地鐵建設采取“占一還一（占一條車道，還一條車道）”的政策，減少地鐵建設對市民生活的影響。 地鐵車站土建施工時，不得不多次交通導改、分期施工，以減少對交通影響[6]。

若采用風井位置與線路垂直方向的方案，車站的主體與附屬建筑分階段實施。 由于附屬建筑實施的時間較晚，機電系統的工期就被壓縮，特別是有些附屬建筑還設有大量的設備用房，風井位置對總體目標工期有著重要影響。

若采用風井位置與線路平行方向的方案，就不存在因交通導改問題導致土建分期施工，對項目的工程造價、總工期目標是有益的，所以在前期的設計階段應重點考慮風井的位置問題。

4 結語

系統采用雙活塞風井，對于地鐵封閉空間的環境較有利。 對于地面條件不允許設置雙活塞風井的車站、線路起點風井、線路終點風井，應專題研究設置單活塞風井的可行性。

前期的設計階段應重點考慮風井的位置問題，根據地面情況，核實采用風井的位置與線路平行方向方案的可行性。

靠近車站配線區域，盡量通過隧道風機、排熱風機解決區間阻塞及火災工況問題，減少射流風機設置。

對于無載客區的消防設計標準，望在規范修編時有所考慮。