李福增，陳永江

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

1 研究背景

昆明軌道交通工程既有及在建線路均采用不封閉高站臺門(全高安全門)制式，車站公共區(qū)環(huán)境控制以通風(fēng)系統(tǒng)為主。對于車站站臺公共區(qū)及軌行區(qū)排煙系統(tǒng)設(shè)置主要為兩種方式：一是單獨(dú)設(shè)置車站隧道排熱風(fēng)機(jī)(TEF)兼用于軌行區(qū)排煙，設(shè)置軌頂風(fēng)道作為軌行區(qū)排煙風(fēng)道，站臺公共區(qū)單獨(dú)設(shè)置排煙風(fēng)機(jī)及排煙風(fēng)管；二是不單獨(dú)設(shè)置排熱風(fēng)機(jī)，采用區(qū)間隧道風(fēng)機(jī) (TVF)，兼作車站隧道排熱風(fēng)機(jī)(TEF)，分別連接軌頂風(fēng)道及站臺公共區(qū)排煙風(fēng)管，通過轉(zhuǎn)換風(fēng)閥負(fù)擔(dān)火災(zāi)工況的軌行區(qū)及站臺公共區(qū)的排煙。但對于安全門制式的地下車站，站臺公共區(qū)與軌行區(qū)無任何物理隔斷，無法阻止煙氣的蔓延，所以此類型地下車站軌行區(qū)理應(yīng)納入站臺公共區(qū)統(tǒng)籌考慮排煙系統(tǒng)。

根據(jù)昆明既有線路冷熱煙測試的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在站臺公共區(qū)排煙工況下，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)揮主要的控?zé)熥饔茫囌舅淼琅艧嵯到y(tǒng)用于排煙時(shí)，受土建風(fēng)道氣密性差漏風(fēng)嚴(yán)重、風(fēng)口風(fēng)量無法平衡等因素影響，無法滿足就近排煙設(shè)計(jì)的初衷，同時(shí)對于此類不封閉站臺門制式的站臺開敞式大空間，軌頂風(fēng)道還占據(jù)了有效的儲煙空間。故筆者意在通過昆明地區(qū)既有線車站的現(xiàn)場測試，驗(yàn)證在典型車站有效站臺范圍及軌行區(qū)火災(zāi)工況下，利用區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)配合站臺公共區(qū)排煙系統(tǒng)能否有效解決此類開敞式站臺公共區(qū)的排煙，從而優(yōu)化車站站臺公共區(qū)排煙系統(tǒng)的配置。在《地鐵車站段隧道(半)橫向通風(fēng)系統(tǒng)方案溯源及適用性研究》[1]中，對取消車站隧道排熱系統(tǒng)后的車站段隧道排熱已有充分的論述，筆者僅針對替代車站隧道排熱系統(tǒng)的排煙功能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

結(jié)合昆明地區(qū)軌道交通工程的具體情況，選取本地通用制式的站點(diǎn)進(jìn)行列車火災(zāi)工況下的現(xiàn)場實(shí)測，以驗(yàn)證關(guān)閉車站隧道排熱通風(fēng)系統(tǒng)后，采用隧道風(fēng)機(jī)(TVF)負(fù)擔(dān)軌行區(qū)排煙及站臺公共區(qū)輔助排煙是否現(xiàn)實(shí)。昆明地區(qū)軌道交通工程的城區(qū)線網(wǎng)均采用6B 車輛編組，車站站臺公共區(qū)的長度大致相當(dāng)，故選取昆明地區(qū)既有運(yùn)營軌道交通工程的典型車站進(jìn)行排煙試驗(yàn)研究。

2 試驗(yàn)過程

2.1 典型車站

典型車站選定為雙停車線配線形式，車站兩端區(qū)間隧道機(jī)械風(fēng)口之間距離為：上行線455 m，下行線455 m。車站原設(shè)計(jì)采用單活塞通風(fēng)模式，車站A 設(shè)置2 臺隧道風(fēng)機(jī)(TVF-106-A1、A2，風(fēng)量66 m3/s)，車站隧道A 端單獨(dú)設(shè)置2 臺車站排熱風(fēng)機(jī)(TEF-106-A1、A2，風(fēng)量24m3/s)，車站B 端設(shè)置1 臺隧道風(fēng)機(jī)(TVF-106-B1，風(fēng)量66 m3/s)及2 臺車站排熱風(fēng)機(jī)(TEF-106-A1、A2，風(fēng)量33m3/s)兼作TVF 風(fēng)機(jī)，針對站前雙停車線設(shè)置射流風(fēng)機(jī)12 臺(JET-106-A1～12，風(fēng)量12.3 m3/s)。車站兩端環(huán)控機(jī)房各設(shè)置1 臺排煙風(fēng)機(jī)(PY-A1、PY-B1)，負(fù)擔(dān)車站站廳、站臺公共區(qū)排煙。以隧道風(fēng)機(jī)為例，相關(guān)設(shè)備的編號原則：TVF(設(shè)備代號)-106(車站代號)-A(位置)1(風(fēng)機(jī)序號)，余同。典型車站的隧道、公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)原理如圖1、2 所示。

圖1 典型車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)原理 Figure 1 Principle of tunnel ventilation system in a typical station

圖2 典型車站公共區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)原理 Figure 2 Principle of ventilation system in the public area of station

2.2 試驗(yàn)?zāi)Ｊ?/h3>

為驗(yàn)證原車站隧道排熱系統(tǒng)(TEF 系統(tǒng))關(guān)閉后，利用區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)替代該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)排煙工況，據(jù)此制定系統(tǒng)火災(zāi)工況下的測試模式。從表1 中可以看出，原車站段TEF 系統(tǒng)主要參與模式為車站段隧道列車火災(zāi)、列車火災(zāi)?？空九_和站臺公共區(qū)火災(zāi)3種情況?？紤]前兩種工況的火災(zāi)狀況相似，且后者的內(nèi)容完全覆蓋前者的內(nèi)容，所以本次試驗(yàn)考慮在列車火災(zāi)?？空九_、站臺公共區(qū)兩種火災(zāi)工況下進(jìn)行(見圖3)。

2.3 試驗(yàn)方案

根據(jù)選定的試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑贫ǖ湫蛙囌径嗡淼劳L(fēng)系統(tǒng)火災(zāi)模式的測試和驗(yàn)證工況(見表2)。

表1 典型車站火災(zāi)工況聯(lián)動模式 Table 1 Linkage mode at the fire in a typical station

圖3 典型車站火災(zāi)工況測試模式 Figure 3 Experimental mode of the fire in a typical station

表2 典型車站火災(zāi)工況試驗(yàn)工況 Table 2 Test conditions of the fire in a typical station

2.4 試驗(yàn)火源點(diǎn)

火源點(diǎn)的選擇，需綜合分析火災(zāi)發(fā)生具有典型的代表性。由于昆明地區(qū)采用不封閉高站臺門系統(tǒng)制式(站臺公共區(qū)與車站軌行區(qū)連通)，所以區(qū)間火源點(diǎn)的選擇要同時(shí)兼顧站臺層在中部發(fā)生火災(zāi)的情況(見圖4)。

2.5 試驗(yàn)測點(diǎn)

按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2013)中28.4.10條的要求，樓、扶梯口部向下氣流速度不應(yīng)小于1.5 m/s，并結(jié)合車站公共區(qū)人員疏散時(shí)間的要求，判定在各測試模式下煙氣是否竄至站廳層，兼顧站臺層公共區(qū)的煙氣光學(xué)濃度適宜疏散的要求，重點(diǎn)對站臺層樓梯口的風(fēng)速進(jìn)行測試。考慮區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的輔助排煙能力，還在站臺門端門上部及活塞風(fēng)井機(jī)械風(fēng)口處布置試驗(yàn)測點(diǎn)(見圖5)。

圖4 典型車站試驗(yàn)火源點(diǎn) Figure 4 Test fire source in a typical station

圖5 典型車站試驗(yàn)測試煙氣狀況 Figure 5 The smoke variation at the fire experiment in a typical station

2.6 試驗(yàn)儀器

除必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄外，為利于后期的數(shù)據(jù)整理，提高試驗(yàn)成果的可信度，對用于試驗(yàn)的主要儀器及輔助設(shè)備明確試驗(yàn)過程中的要求(見表3)。

表3 典型車站火災(zāi)工況試驗(yàn)儀器及用途 Table 3 Test instrument and application of the fire in a typical station

3 成果分析

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對3 種工況分別進(jìn)行了試驗(yàn)，并對其成果進(jìn)行了記錄整理，形成了3 種工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)成果，如表4～6所示。

3.2 數(shù)據(jù)分析

1)在工況1 和工況2(站臺公共區(qū)火災(zāi))時(shí)，采用開啟4 臺TVF+8 臺JET+PY-A1+PY-B1 或4 臺TVF+PY - A1+PY-B1 兩種方式，均能使車站樓扶梯口部的向下風(fēng)速滿足規(guī)范1.5 m/s 的要求。由于樓梯口下行風(fēng)速均較大(4～5 m/s)，所以未啟動TEF 風(fēng)機(jī)輔助排煙對此種工況無任何影響；若同時(shí)開啟兩端TEF 風(fēng)機(jī)，則會使樓梯口風(fēng)速過大，反而不利于人員疏散。

表4 典型車站火災(zāi)工況1 的試驗(yàn)成果 Table 4 Test results under the fire condition 1

表5 典型車站火災(zāi)工況2 的試驗(yàn)成果 Table 5 Test results under the fire condition 2

表6 典型車站火災(zāi)工況3 的試驗(yàn)成果 Table 6 Test results under the fire condition 3

2) 工況2 未開啟小里程配線區(qū)射流風(fēng)機(jī)，A 端的實(shí)際排煙量明顯小于工況1。從樓梯口風(fēng)速定性判斷，開與不開配線區(qū)射流風(fēng)機(jī)僅對車站兩端的煙氣分配有影響；從樓梯口的實(shí)測數(shù)據(jù)及煙清速度來看，兩種工況均滿足輔助排煙的功能要求；若放煙點(diǎn)在車站中部，則工況2 更利于工程實(shí)際。

3) 由車站軌行區(qū)火災(zāi)測試反饋，在無車情況下車站軌行區(qū)火災(zāi)時(shí)，開啟兩端2 臺TVF 風(fēng)機(jī)及左線配線區(qū)射流風(fēng)機(jī)(引導(dǎo)氣流)，即可滿足煙氣快速排除的要求。在車站段隧道排煙過程中，站臺公共區(qū)源源不斷地補(bǔ)風(fēng)至車站段隧道，并在整個(gè)斷面上利用補(bǔ)風(fēng)風(fēng)速，有效壓制住煙氣向站內(nèi)蔓延，煙氣橫向流動趨勢較為明顯。

4) 相比昆明地區(qū)軌道交通工程的車站形式，目前車站存在的軌頂風(fēng)道在取消后會起到儲煙倉作用。但從整個(gè)測試過程看，開啟的車站滑動門及站臺門上空區(qū)域?qū)嶋H作為車站段隧道排煙時(shí)的巨大補(bǔ)風(fēng)口，斷面風(fēng)速約0.8～1 m/s，可有效抑制煙氣向站內(nèi)擴(kuò)散；極端情況下有少量煙氣侵入站臺區(qū)域，可開啟站臺公共 區(qū)的排煙風(fēng)機(jī)作為補(bǔ)充；工況3 的樓梯口風(fēng)速也可確定判斷，不存在煙氣上竄至站廳的可能性。

4 試驗(yàn)結(jié)論

1) 在昆明地區(qū)軌道交通工程典型車站進(jìn)行試驗(yàn)研究，利用隧道通風(fēng)系統(tǒng)替代車站隧道排熱系統(tǒng)來負(fù)擔(dān)軌行區(qū)排煙，排煙形式由原半橫向通風(fēng)的模式調(diào)整為縱向通風(fēng)模式，本質(zhì)上并沒有削弱通風(fēng)系統(tǒng)的功能，各項(xiàng)排煙指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，煙清速度與原系統(tǒng)配置相當(dāng)，符合地下車站站臺及軌行區(qū)的火災(zāi)煙氣控制要求。

2) 利用隧道通風(fēng)系統(tǒng)替代車站隧道排熱系統(tǒng)來負(fù)擔(dān)軌行區(qū)排煙，對采用不封閉式高站臺門制式的車站更有優(yōu)勢；取消布設(shè)軌頂風(fēng)道可提供更大的儲煙空間，對排煙更有利，也可避免開啟站臺門首尾滑動門輔助排煙控制環(huán)節(jié)。

3) 采用區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)來替代昆明地區(qū)典型站軌行區(qū)排煙的方案，將有效節(jié)約土建及機(jī)電投資，可在工程實(shí)際中逐漸完善系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面運(yùn)用。