地鐵車廂內(nèi)人員新風(fēng)量的研究

1、地鐵車廂內(nèi)人員新風(fēng)量的研究     摘要通過(guò)對(duì)有屏蔽門時(shí)地鐵隧道和車廂內(nèi)2濃度的建模與分析指出,在冬季如關(guān)閉地鐵線各車站軌頂站臺(tái)底的排風(fēng)機(jī),僅依靠活塞風(fēng),在早晚高峰時(shí)期能滿足隧道中的溫度要求,但不能滿足列車內(nèi)人員的衛(wèi)生要求。經(jīng)計(jì)算得出,最不利段隧道內(nèi)早晚高峰時(shí)最小新風(fēng)量為413/,此值正好與車站軌頂站臺(tái)底排風(fēng)機(jī)風(fēng)量相吻合,說(shuō)明有屏蔽門時(shí)早晚高峰時(shí)必須開啟車站軌頂站臺(tái)底的排風(fēng)機(jī)。關(guān)鍵詞地鐵屏蔽門2濃度新風(fēng)量 1問(wèn)題的提出      地鐵環(huán)境控制(以下簡(jiǎn)稱環(huán)控)是地鐵能夠正常運(yùn)行的重要保證,車廂內(nèi)環(huán)

2、境品質(zhì)()的控制是地鐵環(huán)控的重要內(nèi)容,目前國(guó)內(nèi)外的研究與實(shí)工程設(shè)計(jì)17均主要針對(duì)地鐵站廳、站臺(tái)和隧道的空氣新風(fēng)量進(jìn)行分析,提出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo),并未涉及乘客逗留時(shí)間長(zhǎng)、人員密度大的車廂內(nèi)部的人員新風(fēng)量問(wèn)題。目前對(duì)車廂內(nèi)部的研究?jī)H指車輛生產(chǎn)廠家配置通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),其中新風(fēng)量和空調(diào)負(fù)荷的算法和固定建筑一樣,沒(méi)有考慮列車停站時(shí)的換氣量、運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的一系列壓力問(wèn)題以及隧道空氣并非室外新風(fēng)的問(wèn)題。      地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范1中規(guī)定:當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)開式運(yùn)行時(shí),每個(gè)乘客所需的新風(fēng)量不應(yīng)少于303/; 當(dāng)閉式運(yùn)行時(shí),其新風(fēng)量不應(yīng)少于12.63/,且系統(tǒng)的新風(fēng)量不應(yīng)少于總

3、送風(fēng)量的10%。當(dāng)采用空調(diào)系統(tǒng)時(shí),每個(gè)乘客所需的新風(fēng)量不應(yīng)少于12.63/,且系統(tǒng)的新風(fēng)量不應(yīng)少于總送風(fēng)量的10%。而并未涉及地鐵車廂內(nèi)通風(fēng)量與新風(fēng)量。      文獻(xiàn)1中還規(guī)定:空調(diào)車新風(fēng)量203/(人·),正壓510,能提供45的應(yīng)急通風(fēng),每節(jié)地鐵列車通風(fēng)量不少于40003/,目前設(shè)計(jì)通風(fēng)量為700080003/。然而地鐵列車車廂內(nèi)的新風(fēng)量,實(shí)際是隧道內(nèi)的空氣,并非真正意義上的新風(fēng)。      無(wú)屏蔽門時(shí),由于站臺(tái)送風(fēng)、列車運(yùn)行的活塞風(fēng)作用,站臺(tái)空氣和隧道空氣有一定的摻混,摻混系數(shù)

4、隨著站臺(tái)送風(fēng)速度和活塞風(fēng)作用的增強(qiáng)而減小,但摻混量是增加的。為減少站臺(tái)空調(diào)能耗,減少摻混量,一般在站臺(tái)兩端設(shè)置迂回風(fēng)道,減少活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)的影響,目前地鐵運(yùn)行情況和2003年8月清華大學(xué)對(duì)廣州地鐵一號(hào)線測(cè)試結(jié)果表明,這種結(jié)構(gòu)能滿足地鐵列車車廂內(nèi)人員要求。      地鐵有屏蔽門時(shí),在夏季或過(guò)渡季,一般都要開啟車站軌頂站臺(tái)底排風(fēng)機(jī),其排風(fēng)量為40503/,由模擬可知,這時(shí)隧道內(nèi)新風(fēng)量已大于無(wú)屏蔽門時(shí)機(jī)械通風(fēng)工況。但在冬季,隧道中溫度不是很高,如關(guān)閉地鐵線所有車站軌頂站臺(tái)底的排風(fēng)機(jī),僅依靠活塞風(fēng)道的進(jìn)、排風(fēng)量是否能滿足列車內(nèi)人員衛(wèi)生要求?筆者將對(duì)此進(jìn)

5、行探討。2 車廂內(nèi)2濃度的研究      目前地鐵列車采用的新型組合式通風(fēng)機(jī),經(jīng)測(cè)試,在列車運(yùn)行過(guò)程中,其首末車廂環(huán)境壓差為600時(shí),動(dòng)態(tài)進(jìn)風(fēng)量為7873/且基本不變,每節(jié)車廂安裝11臺(tái),總風(fēng)量不小于70003/,車廂尺寸為19.0×2.4×2.3。      不管有無(wú)屏蔽門,以車廂為控制體,車廂殼體為邊界,地鐵列車在隧道中運(yùn)行時(shí)流入流出控制體的2濃度平衡示意圖見圖1。      假設(shè)車廂內(nèi)溫度不變,則車廂內(nèi)空氣密度為常數(shù),取

6、=1.2/3。在一農(nóng)村和城市,室外空氣中2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.050%0.075%(體積分?jǐn)?shù)為0.033%0.049%),衛(wèi)生要求地鐵車站、車廂內(nèi)2的體積分?jǐn)?shù)不大于0.15%,即質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.228%。不考慮車廂內(nèi)外的溫差影響,此時(shí)車廂內(nèi)2質(zhì)量平衡微分方程為      式中為車廂內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)量,/;1為隧道內(nèi)2的體積分?jǐn)?shù),%;為時(shí)間變量,;為每個(gè)人的2發(fā)生量,/(人·),數(shù)值見表1;為每節(jié)地鐵列車車廂內(nèi)人員數(shù),人,額定載客量為260人,超員載客量上限為312人;1000為換算系數(shù),/;為車廂內(nèi)2的體積分?jǐn)?shù),%;為車廂體積,3,車廂內(nèi)體積

7、為104 883,凈空間體積為=104.88-0.08。      式中0為站臺(tái)的2體積分?jǐn)?shù),%,可作為列車的初始2體積分?jǐn)?shù);為車廂內(nèi)2的最終體積分?jǐn)?shù),%,該值應(yīng)不大于滿足車廂內(nèi)人員衛(wèi)生要求的2的允許濃度;為列車運(yùn)行時(shí)間,1700的區(qū)間大概運(yùn)行116。      車廂內(nèi)初始2體積分?jǐn)?shù)0與隧道內(nèi)2體積分?jǐn)?shù)1的關(guān)系見圖2。      由圖2可知,當(dāng)車廂內(nèi)2初始體積分?jǐn)?shù)變小時(shí),隧道內(nèi)空氣的2體積分?jǐn)?shù)可以高一些。而車廂內(nèi)2初始體積分?jǐn)?shù)主要跟車站站臺(tái)內(nèi)的2

8、體積分?jǐn)?shù)有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)2,對(duì)上海地鐵一號(hào)線部分站臺(tái)的2濃度進(jìn)行測(cè)試,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.064%0.083%(體積分?jǐn)?shù)為0.042%0.055%)。假設(shè)車廂內(nèi)2初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.083%(體積分?jǐn)?shù)0.055%),由圖2可知,隧道內(nèi)2質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.0955%(體積分?jǐn)?shù)不大于0.063%),就可以滿足最不利工況下車廂內(nèi)人員衛(wèi)生的新風(fēng)量要求。      進(jìn)一步討論的問(wèn)題是,為保證隧道內(nèi)2質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.0955%(體積分?jǐn)?shù)不大于0.063%),隧道的通風(fēng)量與2濃度的關(guān)系。     3 隧道內(nèi)2濃度的研究&#

9、160;     有屏蔽門時(shí),在冬季如僅靠活塞風(fēng)道進(jìn)排風(fēng),能否滿足車廂內(nèi)乘客的衛(wèi)生要求?以隧道作為控制體,隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)為邊界,流入流出控制體的2濃度平衡示意圖見圖3。圖中1,2,3,4分別為從站臺(tái)流入、從隧道流入、從隧道流出、從站臺(tái)流出的空氣量;室外,隧道1,隧道2分別為室外、隧道1、隧道2空氣中2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。       圖3中,在時(shí)間內(nèi),如果從活塞風(fēng)井進(jìn)入隧道的室外空氣量能把列車各車廂排放出的2稀釋到隧道允許體積分?jǐn)?shù)0.063%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.0955%)以下,就可以認(rèn)為隧道內(nèi)2濃度不再升高,也就滿足了

10、車廂內(nèi)人員的衛(wèi)生要求。應(yīng)滿足如下不等式:4 結(jié)論      地鐵無(wú)屏蔽門時(shí),不論是開式運(yùn)行還是閉式運(yùn)行,由于列車的活塞風(fēng)作用,能滿足地鐵列車車廂內(nèi)人員的衛(wèi)生要求;地鐵有屏蔽門時(shí),在夏季或過(guò)渡季,一般都要開啟車站軌頂站臺(tái)底排風(fēng)機(jī),其排風(fēng)量為40503/,由模擬可知,這時(shí)隧道內(nèi)新風(fēng)量已大于無(wú)屏蔽門時(shí)的機(jī)械通風(fēng)工況。但在冬季,隧道中的溫度不是很高,如關(guān)閉地鐵線所有的車站軌頂站臺(tái)底的排風(fēng)機(jī),僅依靠活塞風(fēng)道的進(jìn)、排風(fēng)量,在早晚高峰時(shí)期是不能滿足列車內(nèi)人員衛(wèi)生要求的,經(jīng)計(jì)算,最不利段隧道內(nèi)早晚高峰時(shí)最小新風(fēng)量為413/,這正好是車站軌頂站臺(tái)底排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量,也就是說(shuō),有屏蔽門時(shí),早晚高峰時(shí)必須開啟車站軌頂站臺(tái)底的排風(fēng)機(jī)。 <BR參考文獻(xiàn)1 北京城建設(shè)計(jì)研究總院.501572003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,20032 唐漪靈,朱獻(xiàn)忠