胡浩明,趙　蕾,李德輝,郭永楨,鄧保順

(1.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院,西安　710055；

2.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安　710043)

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地鐵運(yùn)營初期關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可行性探討

胡浩明1,趙蕾1,李德輝2,郭永楨2,鄧保順2

(1.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院,西安710055；

2.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安710043)

摘要：對(duì)全線采用屏蔽門系統(tǒng)的西安地鐵2號(hào)線某區(qū)間隧道及與之相連的站臺(tái)隧道溫度進(jìn)行長期監(jiān)測(cè),并建立其全尺寸CFD動(dòng)態(tài)仿真模型,參考實(shí)測(cè)值設(shè)定隧道壁面溫度,對(duì)地鐵線路運(yùn)營初期和遠(yuǎn)期軌頂和軌底(OTE/UPE)排熱風(fēng)機(jī)開啟及關(guān)閉4種工況下列車在其中行駛過程中隧道內(nèi)的氣流溫、速度和壓力場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。結(jié)果分析表明,地鐵線路運(yùn)營初期,即使不開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī),在炎熱的夏季地鐵隧道內(nèi)也不會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象；而運(yùn)營遠(yuǎn)期,若仍不開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)時(shí),則隧道內(nèi)溫度較高；當(dāng)區(qū)間隧道壁溫升高到34℃,夏季站臺(tái)隧道超溫現(xiàn)象嚴(yán)重；當(dāng)區(qū)間隧道壁溫達(dá)到28℃,下游站臺(tái)隧道有可能超溫。運(yùn)營初期采取不開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)的運(yùn)行模式是可行的。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；屏蔽門系統(tǒng)； OTE/UPE風(fēng)機(jī)； CFD動(dòng)態(tài)仿真；超溫現(xiàn)象

地鐵將逐漸成為國內(nèi)各大城市的主要公共交通工具之一[1]，但是其運(yùn)營也帶來了巨大的能耗問題[2]，其中地鐵環(huán)控通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個(gè)地鐵系統(tǒng)用電量的45%～60%[3]。因此，急需設(shè)法降低其運(yùn)行能耗。

規(guī)范規(guī)定列車車廂設(shè)置空調(diào)、車站設(shè)置屏蔽門的地鐵隧道夏季的最高溫度應(yīng)不得高于40 ℃[4]。因此，為了揭示地鐵線路在運(yùn)營最初一定時(shí)期內(nèi)采用站臺(tái)隧道關(guān)閉連接軌頂/軌底(OTE/UPE)排熱風(fēng)機(jī)隧道內(nèi)是否會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，就需要對(duì)開啟或關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)時(shí)列車運(yùn)行過程中隧道內(nèi)的氣流溫、速度和壓力場(chǎng)進(jìn)行研究。但是，大量實(shí)測(cè)研究受地鐵線路安全性和加裝傳感器費(fèi)用高昂的制約而難以實(shí)施[5-7]，而CFD仿真技術(shù)在這一領(lǐng)域相關(guān)研究中的應(yīng)用卻越來越廣泛[8-10]。因此，基于對(duì)地鐵線路隧道內(nèi)溫度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，確定模擬用壁面邊界條件，采用CFD軟件及其動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)開展動(dòng)態(tài)數(shù)值仿真研究。通過對(duì)模擬結(jié)果的對(duì)比分析來探討關(guān)閉排熱風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)地鐵環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的可行性。

1地鐵隧道仿真模型的建立

1.1幾何模型和網(wǎng)格劃分

以全線采用屏蔽門系統(tǒng)的西安地鐵2號(hào)線為背景，選取該線路中最長的一段區(qū)間隧道和與之相連的2個(gè)車站為原型，建立了三維全尺寸仿真幾何模型，如圖1所示，包括上、下游2個(gè)站臺(tái)隧道及區(qū)間隧道3部分。視結(jié)構(gòu)對(duì)稱、形狀規(guī)整而分別將2個(gè)站臺(tái)隧道簡(jiǎn)化為2個(gè)178 m×4.8 m×4.9 m的長方體，區(qū)間隧道為一個(gè)φ5.2 m、長1 433 m的圓柱，行車?yán)锍虖纳嫌握九_(tái)隧道端頭0點(diǎn)到下游站臺(tái)隧道的另一端頭共長1 789 m；因設(shè)有屏蔽門，故忽略站臺(tái)環(huán)境對(duì)軌行區(qū)的影響；隧道采用遠(yuǎn)端設(shè)置單活塞風(fēng)井的方案，活塞風(fēng)井與隧道接口的尺寸為5 m×4 m；整個(gè)站臺(tái)隧道設(shè)有24組OTE和UPE風(fēng)口，站臺(tái)隧道兩端分別設(shè)排熱風(fēng)機(jī)1臺(tái)，各分擔(dān)12組間距0.5 m尺寸為0.8 m×0.4 m的軌頂和軌底排熱風(fēng)口的排熱量；視該隧道區(qū)段內(nèi)只有單輛B型列車(尺寸為120 m×2.8 m×3.8 m)行駛。

圖1　地鐵隧道示意

由于列車運(yùn)行過程中隧道內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)空間隨列車位置的變化而不斷變化，列車的車速隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。因此，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)模型計(jì)算空間進(jìn)行劃分，生成270萬個(gè)初始非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并依據(jù)車速變化采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)不斷進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu)。

圖2　列車運(yùn)行速度和運(yùn)行距離隨時(shí)間變化曲線

1.2數(shù)學(xué)模型及模擬工況邊界條件設(shè)定

為了模擬列車從上游站臺(tái)加速出站、勻速行駛直至勻減速駛?cè)胂掠握九_(tái)的100 s的整個(gè)過程中隧道內(nèi)動(dòng)態(tài)氣流溫、速度以及壓力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化情況，選用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε紊流模型和Novia-Stokes方程，采用有限體積法在所構(gòu)建的網(wǎng)格體系中對(duì)方程進(jìn)行離散，采用SIMPLE算法進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值求解[11]。方程定解的邊界條件和初始條件設(shè)定如下。

將列車頂部冷凝器的散熱量簡(jiǎn)化設(shè)定為沿列車頂部整個(gè)表面的常熱流邊界條件，熱流密度為90 W/m2，而將列車的制動(dòng)散熱量簡(jiǎn)化為從80 s開始作用在列車下部整個(gè)表面上的常熱流邊界條件，熱流密度為135 W/m2。此外，隧道內(nèi)沒有其他熱源。

筆者在西安地鐵2號(hào)線開通運(yùn)營近2年之后的2013年8月，在該線路某車站站臺(tái)和區(qū)間隧道內(nèi)布置了多個(gè)溫度傳感器，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)溫度監(jiān)測(cè)，所得到的8月份站臺(tái)隧道和區(qū)間隧道內(nèi)的日平均溫度變化曲線如圖3所示。可見，8月份的室外氣溫日平均值為23～32 ℃，整個(gè)8月站臺(tái)隧道內(nèi)溫度處于22.5～23.5 ℃，區(qū)間隧道中的溫度略低。

圖3　2013年8月份隧道內(nèi)溫度逐日變化曲線

西安地鐵沿線地層地溫測(cè)試數(shù)據(jù)[12]表明測(cè)試站附近土壤地中溫度在19～20 ℃，隧道內(nèi)列車運(yùn)行過程中的散熱量通過隧道壁面?zhèn)鬟f給土壤，并隨著列車運(yùn)營年代的增加而會(huì)逐漸上升并達(dá)到熱平衡。因此，結(jié)合本次對(duì)隧道內(nèi)溫度的實(shí)測(cè)值，設(shè)定地鐵運(yùn)營初期和遠(yuǎn)期隧道壁面溫度分別為20 ℃和34 ℃，即采用第一類邊界條件，對(duì)地鐵線路運(yùn)營初期和遠(yuǎn)期最熱月列車行駛過程中隧道內(nèi)的溫濕度狀況進(jìn)行模擬，以判斷是否會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，未關(guān)注隧道壁面與周圍土壤間的傳熱。

對(duì)于OTE/UPE風(fēng)機(jī)關(guān)閉的情況，設(shè)定排熱風(fēng)口與隧道內(nèi)部不存在壓差，設(shè)定相對(duì)壓力為0 Pa；對(duì)于OTE/UPE風(fēng)機(jī)開啟的情況，依次設(shè)置由站臺(tái)隧道兩端至其中部的各12組OTE和12組UPE風(fēng)口的相對(duì)壓力分別為-60、-55、-50、-45、-40、-35、-30、-25、-20、-15、-10 Pa和-5 Pa，均為壓力入口邊界條件。模擬了初期和遠(yuǎn)期分別關(guān)閉、開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)4種工況下的氣流溫、速度和壓力場(chǎng)，相應(yīng)的邊界條件設(shè)置情況如表1所示。

表1　隧道壁面邊界條件及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置情況

將活塞風(fēng)井口及站臺(tái)與區(qū)間隧道交界面設(shè)定為自由出入邊界條件，活塞風(fēng)口外部的氣溫參照西安8月氣溫值設(shè)為35 ℃。隧道內(nèi)初壓為西安夏季大氣壓95.92 kPa，初溫為288.16 K，初速為0 m/s。

2模擬結(jié)果分析

下面，對(duì)4種工況的模擬結(jié)果分別按列車在隧道中的勻加速、勻速和勻減速行駛的3個(gè)階段的狀況加以分析。

2.1列車勻加速出站階段

列車勻加速啟動(dòng)運(yùn)行10 s時(shí)，列車沿行駛方向處于上游車站100～220 m，圖4對(duì)比給出了該時(shí)刻4種工況下上游車站隧道內(nèi)各斷面內(nèi)氣流最高溫度的沿程分布狀況。

圖4　第10 s時(shí)刻上游車站隧道斷面最高溫度變化曲線

可見，地鐵運(yùn)營初期，若開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)，則車站隧道內(nèi)的氣流溫度明顯比關(guān)閉時(shí)低。這是因?yàn)楫?dāng)風(fēng)機(jī)開啟時(shí)，車頂冷凝器散發(fā)的熱量會(huì)被軌頂排熱風(fēng)口有效捕集并排至室外，而若不開啟排熱風(fēng)機(jī)，則散熱量會(huì)不均勻地分布在隧道內(nèi)或聚集在排熱風(fēng)口附近。圖4顯示100～110 m處溫度顯著升高。這是因?yàn)榇藭r(shí)列車車尾處于此區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)形成氣流負(fù)壓區(qū)，使列車頂部冷凝器散發(fā)的熱量隨活塞風(fēng)向后擴(kuò)散，在110 m處的軌頂排熱風(fēng)口處聚集，從而使這一斷面上溫度較隧道其他區(qū)域溫度顯著升高，因地鐵運(yùn)營初期開啟和關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)時(shí)上游車站隧道斷面溫度變化趨勢(shì)相同，故截取其中關(guān)閉排熱風(fēng)機(jī)工況下車尾后部區(qū)域隧道斷面氣流壓力和溫度分布圖，如圖5所示。

圖5　第10 s時(shí)刻車尾后方氣流參數(shù)分布

圖4表明風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，地鐵線路運(yùn)營初期隧道內(nèi)的最高溫度值為303.9 K，風(fēng)機(jī)開啟時(shí)，最高溫度值為301 K，即開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)則隧道溫度將會(huì)降低2 ℃左右，但隧道內(nèi)氣流溫度均遠(yuǎn)低于地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限值。而若運(yùn)營遠(yuǎn)期仍關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)，則上游車站隧道中的最高溫度值將達(dá)314.1 K，比運(yùn)營初期升高10.2 K。表明若地鐵運(yùn)營遠(yuǎn)期仍不開啟排熱風(fēng)機(jī)且隧道壁面溫度達(dá)到34 ℃時(shí)，上游車站隧道內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，而若開啟排熱風(fēng)機(jī)，則上游隧道內(nèi)溫度可降低至規(guī)范的極限值以下。

2.2勻速運(yùn)行階段

圖6對(duì)比給出了4種工況下列車勻速運(yùn)行階段第56 s時(shí)刻區(qū)間隧道內(nèi)氣流最高溫度沿車行方向變化曲線?？梢?，地鐵運(yùn)營初期和遠(yuǎn)期，開啟與關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)狀態(tài)下，區(qū)間隧道溫度沿列車運(yùn)行方向的變化趨勢(shì)相同。開啟排熱風(fēng)機(jī)的情況下，區(qū)間隧道200～400 m的范圍內(nèi)，各斷面的最高溫度比關(guān)閉風(fēng)機(jī)時(shí)有所降低，而且在線路運(yùn)行初期開啟排熱風(fēng)機(jī)時(shí)溫度的降低程度更明顯。這是因?yàn)樵谏嫌诬囌舅淼纼?nèi)，OTE/UPE風(fēng)機(jī)開啟時(shí)，排熱風(fēng)口可有效捕集和排出列車?yán)淠魃l(fā)的熱量而使涌入?yún)^(qū)間隧道的熱量減少的緣故。運(yùn)營初期，活塞風(fēng)對(duì)隧道內(nèi)溫度的作用距離可達(dá)近300 m；但是，在地鐵線路運(yùn)營遠(yuǎn)期，由于隧道壁面溫度已經(jīng)很高，隨活塞風(fēng)帶入隧道的熱量對(duì)隧道中溫度的影響相對(duì)變?nèi)?，活塞風(fēng)產(chǎn)生影響的距離有所減小，大約為200 m左右。深入隧道后沿著車行方向，隧道內(nèi)溫度曲線變化平緩，且OTE/UPE風(fēng)機(jī)開啟與否的影響很弱。在列車所處的964～1 084 m位置，2種工況下隧道斷面最高溫度的變化趨勢(shì)也相同。

圖6　第56 s時(shí)刻區(qū)間隧道各斷面最高溫度沿程變化曲線

圖6表明地鐵線路運(yùn)營初期車行該時(shí)刻區(qū)間隧道中最高溫度出現(xiàn)在入口端，即180 m附近。這是室外高溫空氣通過活塞風(fēng)井進(jìn)入隧道所產(chǎn)生的影響，溫度可達(dá)305.4 K；而運(yùn)營遠(yuǎn)期隧道內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在區(qū)間隧道內(nèi)車身上部空間內(nèi)，這主要由列車車頂冷凝器散熱所致，溫度可達(dá)310.7 K。兩者相差5.2 K，但均低于地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限值。

圖7表明，列車運(yùn)行前10 s，區(qū)間隧道入口斷面溫度由于受車頂冷凝器散熱的影響，呈升高趨勢(shì)，隨后在列車通過此斷面過程中保持穩(wěn)定，在列車運(yùn)行20 s后，列車活塞風(fēng)卷吸室外高溫空氣涌入隧道內(nèi)，該斷面溫度顯著升高達(dá)到最大值并保持穩(wěn)定，隨著列車逐漸駛離區(qū)間隧道入口斷面，活塞風(fēng)效應(yīng)減弱運(yùn)行第45 s后，該斷面溫度呈下降趨勢(shì)。開啟排熱風(fēng)機(jī)的情況下，會(huì)使上游站臺(tái)隧道處于負(fù)壓狀態(tài)，因而室外空氣活塞風(fēng)效應(yīng)消失后仍會(huì)涌入隧道內(nèi)，故此時(shí)該斷面的溫度較關(guān)閉排熱風(fēng)機(jī)的情況下高。

圖7　運(yùn)營初期區(qū)間隧道入口端溫度動(dòng)態(tài)變化曲線

2.3勻減速進(jìn)站階段

圖8對(duì)比給出了4種工況下列車勻減速運(yùn)行階段第92 s時(shí)刻下游車站隧道內(nèi)氣流最高溫度的沿程變化曲線，此刻車尾已進(jìn)入下游站臺(tái)隧道。

圖8　第92 s時(shí)刻下游車站隧道斷面最高溫度變化曲線

可見，地鐵運(yùn)營初期和遠(yuǎn)期，若開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)，則下游車站隧道內(nèi)的氣流溫度均比關(guān)閉時(shí)低，且2種風(fēng)機(jī)狀態(tài)下，下游車站隧道入口端1610～1630 m之間斷面最高溫度顯著升高。這是因?yàn)樵搮^(qū)段處于沒有設(shè)置OTE/UPE排熱風(fēng)口的站臺(tái)隧道端部、列車頂部和制動(dòng)散熱量均不能有效排出，而列車在區(qū)間隧道中所散發(fā)出的熱量又會(huì)隨活塞風(fēng)涌入而影響到下游站臺(tái)這一區(qū)段的緣故。因此，排熱風(fēng)機(jī)開啟與否對(duì)該區(qū)段站臺(tái)隧道內(nèi)的最高溫度影響不大。

圖8表明未開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)的情況下，沿行車方向隧道各斷面的最高溫度波動(dòng)較明顯，且列車車頭前方隧道內(nèi)的溫度有所下降。這是因?yàn)槿舨婚_啟排熱風(fēng)機(jī)，則列車所散發(fā)的熱量隨活塞風(fēng)運(yùn)動(dòng)而會(huì)聚集在OTE/UPE風(fēng)口中無法排出。地鐵線路運(yùn)行初期，OTE/UPE風(fēng)機(jī)關(guān)閉和開啟狀態(tài)下，下游車站隧道斷面最高溫度值分別為310.5 K和308.2 K，比列車加速出站時(shí)段上游站臺(tái)隧道內(nèi)的溫度高。這主要是由于列車減速進(jìn)站過程中制動(dòng)散熱量會(huì)釋放出來。但均低于地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限值。而地鐵運(yùn)營遠(yuǎn)期，關(guān)閉排熱風(fēng)機(jī)的情況下，下游站臺(tái)隧道斷面上最高溫度可高達(dá)317.7 K，比運(yùn)營初期不開啟排熱風(fēng)機(jī)時(shí)升高了7.2 K，且高于地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限值?？梢?，當(dāng)隧道壁面溫度上升至34 ℃時(shí)，關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)列車將無法正常運(yùn)行，必須開啟排熱風(fēng)機(jī)。

3下游車站活塞風(fēng)井排熱作用分析

由于下游站臺(tái)隧道中的最高溫度明顯高于上游站臺(tái)隧道，因此下游車站的活塞風(fēng)井在列車進(jìn)站中的排熱作用會(huì)比較顯著。圖9顯示出4種工況中下游車站活塞風(fēng)井底部斷面溫度最高值隨列車運(yùn)行時(shí)間的變化曲線。

圖9　下游車站活塞風(fēng)井底部斷面最高溫度動(dòng)態(tài)變化曲線

可見，列車運(yùn)行0～50 s時(shí)，列車距離下游車站較遠(yuǎn)，下游活塞風(fēng)井?dāng)嗝鏈囟然痉€(wěn)定，表明該活塞風(fēng)井尚未發(fā)揮排熱作用。地鐵線路運(yùn)營初期，在開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)的情況下，下游車站在這一時(shí)間段處于負(fù)壓狀態(tài)，室外高溫空氣會(huì)通過活塞風(fēng)井流入隧道，故活塞風(fēng)井底部斷面溫度高于隧道內(nèi)部溫度；隨著列車逐漸駛近，活塞風(fēng)涌入而使下游站臺(tái)隧道變?yōu)檎龎籂顟B(tài)，隧道內(nèi)氣流將會(huì)通過活塞風(fēng)井排向室外。由于隧道內(nèi)溫度較室外溫度低，所以在50～60 s時(shí)活塞風(fēng)井底部斷面溫度會(huì)下降。OTE/UPE風(fēng)機(jī)未開啟的情況下，0～50 s活塞風(fēng)井亦尚未發(fā)揮作用，下游車站活塞風(fēng)井底部斷面處于0壓狀態(tài)，其溫度為其附近隧道內(nèi)空氣溫度，溫度較低，而隨列車的逐漸駛近，活塞氣流攜帶著熱量開始影響下游車站，在50～60 s活塞風(fēng)井底部斷面溫度升高，活塞風(fēng)攜帶的熱能會(huì)通過活塞風(fēng)井向室外排出。2種工況下，風(fēng)井底部斷面最高溫度在60～90 s時(shí)段內(nèi)保持穩(wěn)定，但開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)時(shí)的溫度較未開啟時(shí)低。90～100 s時(shí)間段，列車進(jìn)入下游車站，受列車制動(dòng)散熱的影響，開啟或關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)2種情況下，活塞風(fēng)井底部斷面溫度均先升高，直到列車靠站5 s后，活塞風(fēng)井底部斷面溫度才有所下降。開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)情況下，50～110 s時(shí)段活塞風(fēng)井?dāng)嗝娴淖罡邷囟让黠@比OTE/UPE風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)低，也就是說排熱風(fēng)機(jī)開啟會(huì)削弱活塞風(fēng)井的排熱作用。

在地鐵線路運(yùn)營遠(yuǎn)期，活塞風(fēng)井底部斷面溫度明顯比運(yùn)營初期高，且在列車運(yùn)行過程中溫度波動(dòng)較小。這是因?yàn)榈罔F運(yùn)營遠(yuǎn)期，隧道內(nèi)壁溫度較高，與室外溫度接近，所以列車運(yùn)行產(chǎn)生的活塞風(fēng)通過活塞風(fēng)井?dāng)嗝鏁r(shí)，氣流溫度較高，且溫度變化幅度較運(yùn)營初期小。在50 s前后的時(shí)段內(nèi)，開啟或關(guān)閉排熱風(fēng)機(jī)時(shí)，下游車站隧道活塞風(fēng)井底部斷面溫度的變化規(guī)律與地鐵線路運(yùn)營初期類似，只是變化幅度很小。

4結(jié)論

以西安某地鐵車站的隧道溫度實(shí)測(cè)為邊界條件設(shè)置的依據(jù)，應(yīng)用CFD仿真技術(shù)對(duì)該地鐵隧道進(jìn)行了動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬，得到以下結(jié)論。

(1)列車勻減速進(jìn)站過程中下游站臺(tái)隧道內(nèi)的最高溫度比列車勻加速出站過程中上游站臺(tái)隧道內(nèi)的最高溫度高。

(2)地鐵運(yùn)營初期OTE/UPE風(fēng)機(jī)無論處于開啟還是關(guān)閉狀態(tài)，車站隧道比區(qū)間隧道的溫度高，但即使室外氣溫較高，隧道內(nèi)均不會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。因此，地鐵運(yùn)營初期，可關(guān)閉OTE/UPE風(fēng)機(jī)進(jìn)行地鐵運(yùn)營。

(3)開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)會(huì)削弱下游站臺(tái)活塞風(fēng)井的排熱作用。

(4)地鐵運(yùn)營遠(yuǎn)期隧道溫度遠(yuǎn)高于運(yùn)營初期，若不開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)，在當(dāng)室外氣溫較高且壁溫達(dá)到34 ℃時(shí)，隧道內(nèi)將出現(xiàn)嚴(yán)重超溫現(xiàn)象。當(dāng)隧道壁面溫度達(dá)到28 ℃時(shí)[13]，在下游臺(tái)站隧道內(nèi)有可能出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

(5)地鐵隧道內(nèi)的溫度受到其壁面溫度高低的影響，十分有必要進(jìn)一步探索室外高溫情況下必須開啟OTE/UPE風(fēng)機(jī)的臨界壁面溫度條件。

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Approach to the Potential of Turn-off of OTE/UPE Fans During Initial Operation Period of Metro LineHU Hao-ming1, ZHAO Lei1, LI De-hui2, GUO Yong-zhen2, DENG Bao-shun2

(1.Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China;

2.China Railway Fist Survey and Design Institute Group Ltd., Xi’an 710043, China)

Abstract：After a long-term monitoring of the temperature of the tunnel and connecting platform on No. 2 Xi’an Metro Line to which Platform Screen Door System is applied, a full-scale CFD simulation model is established. The tunnel wall temperature is set with reference to measured values. Four cases representing OTE/UPE fan turn-on and turn-off during initial and long-term operational periods are dynamically simulated to obtain temperature, velocity and pressure of the air flow in the tunnel when a train runs through. Results indicate that overheat never happens in the tunnel in hot summer even if OTE/UPE fans are turned off during the initial operational period. However, after a long-term operation, the temperature in the tunnel will be quite high if OTE/UPE fans are still turned off. Serious overheat occurs in hot summer in the tunnel of metro platform when the tunnel wall temperature reaches 34°C. When the tunnel wall temperature reaches 28°C, the down platform tunnel may suffer overheat. Therefore, turn-off of OTE/UPE fans during initial period is feasible.

Key words：Subway tunnel; Platform Screen door system; OTE/UPE fan; CFD dynamic simulation; Overheat

中圖分類號(hào)：U231+.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.01.031

文章編號(hào)：1004-2954(2015)01-0122-05

作者簡(jiǎn)介：胡浩明(1987—)，男，碩士研究生，E-mail：657203566@qq.com。

收稿日期：2014-04-22； 修回日期：2014-05-10