062地铁活塞风对车站环控速度场影响的实测研究.doc

地铁活塞风对车站环控速度场影响的实测研究 上海理工大学，王丽慧*；同济大学，吴喜平；上海申通轨道 交通研究咨询有限公司，宋洁；上海市隧道工程轨道交通设计研究院，施逵 摘要：通过现场实测，研究了列车进站、出站车况下活塞风对地铁车站各单元，即站台层、站厅层、楼梯和出入口速度场的影响。分析得到站台层和站厅层两端速度场受活塞风影响较大；楼梯速度场受活塞风的影响规律与楼梯的类型有关；而出入口速度场在高峰时段、列车进站工况下变化最大。比较站台层、站厅层、楼梯和出入口各单元速度增加倍数大小，得到在活塞风作用下，楼梯速度场和出入口速度场变化较明显。 关键词：活塞风，站台层，站厅层，楼梯，出入口，速度场 1 引言 活塞风对地铁车站环控的影响较大，主要体现在进站车况，活塞风将隧道内空气带入站台，站台层处于正压，空气在正压的作用下进一步通过楼梯进入站厅层，进而通过出入口带到室外；而列车出站工况，活塞风会抽吸站台层的空气，站台层处于负压，室外空气在负压作用下进入站厅，而站厅空气经过楼梯进入站台。可见，列车活塞风的作用使得车站环控各单元，即站台层、站厅层、楼梯和出入口的速度场发生变化。了解地铁环控各单元速度场受活塞风影响的规律和特点，对于优化地铁设计运营、实现地铁节能有重要意义，而在现有研究中较少提及[6,7]。本文则主要通过对地铁环控各单元的实测，研究分析了地铁车站站台层、站厅层、楼梯和出入口速度场受活塞风影响的规律及特点。 2研究目的 地铁车站各单元，即站台层、站厅层、楼梯、出入口的速度场受活塞风影响的规律。 研究方法 论文分析中所用数据通过地铁现场实测获得。对于站台层和站厅层的断面主要通过多测点热电偶速度仪测试，如图1所示。楼梯口和出入口的风速测试仪器为便携式单头热电偶风速测试仪。 对多个地铁车站进行夏季、冬季和过渡季的跟踪测试；这些车站的环控形式分为闭式系统和屏蔽门系统，闭式系统又分为开式运行和闭式运行两种运行工况。对于站台层和站厅层的测试方法参见图2。将站台站厅层均分为3～5个测试断面，每个断面上均布9个测点，同时监测各时段各车况的风速。对于四个单元的测试分为早高峰、非高峰和晚高峰几个时段，每个时段内分别就列车进站、出站、无车和两车交会几个车况下监测。 4结果分析 4.1 站台速度场 4.1.1 站台层各断面风速分布 分析实测数据得到，对于闭式系统，活塞风井开启时，各车站站台风速介于0.89～1.3m/s之间；活塞风井关闭时，各车站站台风速在0.558～0.898m/s之间。可见对比于活塞风井关闭的闭式运行工况，活塞风开启的开式运行工况下，站台速度场受活塞风影响较大。 结合图3和图2，以上行线方向为准，站台层速度场的特点为：进站车况下，靠近来车方向的A断面受列车活塞风影响最大，风速明显高于其他各断面，其最大风速可高出风速较小断面的3倍左右。实测中发现，A断面风速最大值时往往出现在列车进站前80s左右。出站车况下，靠近出站方向的E断面风速较大，可见活塞风对靠近出站方向的站台有较大的抽吸作用。A、E断面风速高出同工况各断面均值在50～60%之间。 综合各种车况可得， A断面平均风速最大，高出各断面平均值0.37m/s左右。A断面是列车进入车站在站台层首先通过的断面，可以看出活塞风对A断面影响最为剧烈，也就是通过A断面进入站台的活塞风风速最大，风量最大。 相比于车况对站台速度场的影响，时段对站台速度场影响规律并不明显，可见室外空气温度和客流量的变化对站台速度场的作用不大。 4.1.2 同一断面上各测点风速分布 活塞风对站台气流组织影响的规律为：列车进站时，活塞风对靠近列车的站台部分气流组织影响较大，列车离站时，活塞风对站台远离列车一侧的气流组织影响较大，具体高出的幅度与数据采集的瞬间、车站等物理参数有关。而测试各点中，较高位置测点的风速变化较明显。 4.2 站厅速度场 从测试中站厅的速度值可见，站厅层在各车站单元中受列车活塞风影响较小。一方面是因为站厅层不直接与隧道区间相连，活塞风要通过楼梯间接影响其速度场；另一方面，站厅层由于面积较大，同样风量，引起风速变化不大。 站厅速度场变化具有如下规律：靠近车站两端楼梯处的断面风速较大，且一侧在列车进站时风速较大，另一侧在列车出站时风速较大，呈现对称分布，参见图4。站厅层速度场分布的特点主要与不同车况下活塞风作用原理有关。进站车况下，活塞风在站台一端风速较大，较大风速通过一端楼梯进入站厅，影响站厅该处的速度场；出站时，活塞风在站台另一端抽吸空气，站厅另一侧空气通过楼梯进入站台，使得站厅该处速度场在出站车况风速较大。通过站厅速度场的分析，可见活塞风通过楼梯对站厅两端靠近楼梯处的断面影响较显著。 楼梯速度场 楼梯速度场是