消除地铁隧道内余热的技术方案分析

为了妥善消除由于6辆编组改为8辆编组后所增加的隧道余热,提出在地铁车站各区间隧道入口处或在各区间隧道内设置空气处理装置的4种方案。经过全面技术经济分析比较,确定采用一种全新的隧道余热处理方案。专家评审认为,该方案科学合理、实用性强,具有节省投资、运行节能和设备操作维护简单等优点,为地铁新线建设提供新的思路。     

无竖井单线隧道活塞风影响因素分析

采用非恒定流活塞风计算理论,按列车行驶在单线无竖井隧道中的不同位置,分四种情况(列车部分进入隧道,列车全部进入隧道,列车部分驶出隧道,列车全部驶出隧道后活塞风的衰减过程)建立了简化的活塞风分析数学模型.在此基础上,通过MATLAB软件进行数值求解,得到列车经过某区间隧道时的活塞风速度变化情况.分析了列车运行速度、列车长度、列车对隧道的阻塞比以及区间隧道长度对活塞风的影响.本方法可以作为列车以不同速度行驶在各种单线、无竖井隧道内活塞风速度的试用计算工具.     

广州地铁6号线的隧道通风设计

广州地铁6号线穿越老城区,因此隧道通风设计的控制因素较多.通过简化和输入合理的边界条件和参数,运用SES程序对该线路进行计算,针对隧道内温度和风量进行分析.指出在现有配置隧道通风系统的情况下,深埋隧道内近、远期的全线温度满足要求;单端设置活塞风井的"活塞效应"作用较大,隧道区间换气量达到《地铁设计规范》规定,且增设消声器对活塞风道的作用影响不大,设计优化、合理.     

无活塞风亭地铁车站隧道通风系统方案

针对周边条件受限地铁车站进行取消活塞风井分析研究,结合广州某线路建立模型,利用SES程序对取消活塞风井车站前后区间正常、阻塞、火灾工况及影响因素进行模拟计算分析。分析得出如果取消车站所有活塞风井,在车站配置两台轨排风机,且轨排风机风量不小于60 m3/s时,利用前后车站隧道风机和该站轨排风机组织气流,正常、阻塞、火灾工况的模拟计算结果均能满足规范要求。实际应用时,需考虑线路客流对区间隧道温度的影响,必要时需采取降温措施。     

粤东城际铁路隧道热环境特性及控制研究

为确保采用单洞双线且包含多个连续地下车站的粤东城际铁路隧道热环境满足设计规范要求，通过一维数值模拟方法，从行车对数、活塞风井面积、轨排风量及排热系统开启方案4个方面出发，对汕头至潮汕机场段中山路隧道热环境特性及控制方案进行研究。结果表明：不开启轨排系统下，初期、近期夏季晚高峰隧道内空气温度均不超40℃,但远期汕头一中、时代广场站及区间2温度不满足热环境控制要求，且远期中间车站区域温度明显高于两端车站；通过增大活塞风井面积降低隧道空气温度的作用有限，即使单个活塞风井面积增加至75 m²,区间2及汕头一中站温度仍超过40℃;车站轨排系统开启后，远期夏季晚高峰全线隧道空气平均温度降幅较明显，当单个车站轨排风量为50 m³/s且活塞风井面积不小于30 m²时，隧道内各区域温度及新风量均满足要求；优化后的轨排系统开启方案可行，建议远期夏季晚高峰仅开启汕头一中站及时代广场站的排热系统，以减少通风设备运行能耗。     

基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法

以采用非全封闭站台门的北京地铁2号线安定门站及其邻接区间为分析对象,采用流体力学计算软件Fluent14.5的动网格模型,模拟不同风井设置模式和设置位置,以及不同区间长度条件下,列车运行过程中地铁车站及邻接区间内空气流动特性随时间变化的规律,对比分析风井设置模式和设置位置以及区间长度对风井排风率和地面出入口进风率影响的规律,研究地铁隧道风井的优化设置。结果表明:基于计算软件Fluent14.5的动网格模型计算地铁活塞风的方法是有效的;与双风井模式相比,采用只在进站端设置活塞风井的单风井模式,并适当加大风井与站台进站端的距离,以及在区间隧道较长时增加1个风井,可以较好地利用地铁列车在隧道内运行所产生的活塞效应,改善地铁车站内的空气环境,减少车站通风空调系统的能耗。     

基于两车模型的地铁隧道活塞风对屏蔽门影响研究

为研究隧道活塞风对地铁屏蔽门的影响,通过分析活塞风形成机理,构建两车、两车站、三区间隧道的地铁隧道模型,利用滑移网格技术仿真模拟列车在隧道运行时引起的活塞风速度与压力,并提取所研究车站屏蔽门区域所受活塞风的压力值。通过对屏蔽门进行静力学分析,利用屏蔽门所受最大阻力来衡量屏蔽门开关能力。将仿真结果与南宁地铁1号线的实际故障进行对比分析,研究不同工况下活塞风对屏蔽门的影响。研究结果表明:所建仿真模型有效、合理,屏蔽门所受最大风压受列车运行速度、屏蔽门位置及风井布置模式的综合影响。研究成果可为屏蔽门故障诊断和智能运维提供理论参考。     

高速列车过隧道时对接触网安全性的影响分析

为研究高速列车过隧道时对接触网系统安全性的影响,采用数值模拟的方法,利用滑移网格技术,对不同编组的高速列车以350 km/h的速度分别通过单线隧道和双线隧道的过程进行仿真,通过监测吊柱位置处的气流速度和气体压力,得到隧道内活塞风特性;基于气动特性仿真结果,对接触线风振响应进行模拟仿真,得到隧道内接触线位移偏量范围。结果表明,列车编组越多,隧道断面越小,列车车速越大,形成的列车风速度越大,气动特性越显著;列车进入隧道入口瞬间,接触线有最大正向位移偏量为2.92 mm。     

隧道活塞风模型试验研究

随着长及特长单线铁路隧道的大量修建,利用活塞风改善隧道内空气质量,降低隧道通风能耗已成为可能。国内外对于隧道压力波和隧道内列车空气阻力问题进行了较多研究,但对隧道活塞风全面系统性的研究较少。为此,根据相似原理,考虑模型的变态,采用全模型试验方法设计搭建隧道活塞风模型试验台,用于活塞风风速的测试。将试验值与理论计算值、原型转换试验值与理论计算值进行比较,结果表明活塞风速度的符合度较好。由此,取线性比尺为60,以水为工作介质的模型试验用于隧道活塞风研究是可行的。     

高速列车通过隧道时产生的列车风研究

采用数值计算方法,对不同编组长度高速列车以不同速度(200,250,300和350 km/h)通过隧道和于隧道中心交会进行模拟,并对产生的列车风进行分析研究。其中,数值计算方法进过实车试验数据验证,波形吻合度较好。研究发现,列车尾流引起的列车风最大,这一现象在靠近列车一侧区域尤为明显。编组长度对隧道内列车风影响显著,长编组引起的列车风明显大于短编组,增幅可达70.49%。单列车通过隧道时产生的列车风与车速近似呈线性关系,而列车于隧道内交会产生的列车风风速与车速关系已不再是线性;且相对单车工况,交会工况列车风增幅可达1.6倍。隧道内列车风峰值在空间分布存在显著差异。     

深埋地铁隧道通风设计计算

通过设置合理的边界条件和参数,运用隧道环境模拟计算程序,对广州地铁6号线的隧道通风设计进行计算,并针对隧道内温度和风量进行了分析。在合理配置隧道通风系统的情况下,深埋隧道内全线温度满足要求;活塞效应作用较大,且隧道区间换气量满足要求。     

活塞风对地铁车站站台滑动门风压的影响

基于有限体积法建立了地铁车站三维静态数值计算模型,对列车阻塞隧道时站台滑动门所受的活塞风压进行了计算研究;分别对单、双两种活塞通风条件下,不同活塞风速、阻塞比、滑动门位置对滑动门所受风压的变化规律进行了分析。结果表明,双活塞通风能够有效减弱活塞风对滑动门的风压;单活塞通风条件下,滑动门在最不利位置时,需克服的最大风压约为230 Pa。     

重庆轨道交通6号线一期工程深埋隧道活塞通风设计分析

以重庆轨道交通6号线一期工程深埋的一段地下区间和车站为研究对象,其线路和车站埋深均在50 m以上。而目前国内地铁线路埋深多为30 m以下,多个车站连续埋深大于50 m的长区段较少见,由于其活塞风道长,阻力大,对于活塞通风效果能否满足规范要求,国内缺少类似工程可供借鉴的资料。由于工程中地面风亭设置难度大,深埋风井投资大以及长风井活塞效应减弱等因素,仅增加活塞风井并不是解决问题的最好方案,因此,设计应该在满足活塞通风效果的前提下,尽量优化通风配置,减少土建投资和规划协调的难度。对此段隧道的通风配置进行分析研究,通过模拟计算,分析活塞通风的效果,验证通风配置的合理性。     

取消地铁区间联络通道防火门的探讨

地铁两条地下区间之间联络通道中的防火门受列车活塞风压的长期往复作用,损坏脱落、威胁行车安全的情况时有发生,甚至造成较为严重的事故。通过火灾烟气模拟分析认为:车站设置全封闭站台门的情况下,采用设定的区间火灾纵向排烟模式,联络通道中能出现一定风速的气流以抵抗烟气向非火灾区间蔓延,对于设有1条联络通道和2条联络通道的区间,不设置联络通道防火门不会出现烟气向非火灾区间蔓延的情况,取消防火门是安全的;对于设有单渡线等配线的区间则存在烟气向非火灾区间蔓延的可能性,不应取消防火门。     

列车与隧道环隙空间流场特性的研究

列车通过隧道时,列车表面与隧道表面之间的环隙流场特性,是隧道空气动力学的一个重要内容,也是研究和解决隧道活塞风的主要依据之一.本文从管道湍流理论出发,认为环隙流动由两种流动组合而成:一是由环隙压力梯度产生的Poiseuille型粗糙区湍流;一是由列车表面曳力产生的 Couette型湍流.根据粗糙区管道湍流理论,利用镜像原理和相对运动原理,通过流动变换,建立Couette型湍流的基本关系;应用时均湍流性质和坐标变换方法,得出环隙组合流动规律;提出环隙流动的速度分布关系式和特征速度位置的关系式;确定与壁面剪切力密切相关的壁摩擦速度.本文的研究内容可为解决隧道活塞风问题提供参考.     

铁路隧道射流与洞口风道组合式通风效果分析

射流风机与洞口风道组合通风效果一直是学术界和工程界关注的关键科学问题,在长度超过5km的内燃牵引隧道中,射流风机并未有效阻止风流从洞口隧道内流出,未达到设计通风效果。采用CFD计算软件FLUENT建立三维非线性力学模型,研究洞口射流风机安装断面连接方式、轴流送风口风速、射流风机台数关键因素影响效果。射流风机安装处设置渐变过渡段后,风机吹出的风流可以平稳的进入隧道,从洞口引入新风效果明显;在同样的风量下,送风口风速不同,产生阻力也不同,对洞口端引入新风产生影响,设计中应适当降低送风口风速;在洞口设置同样的射流风机,轴流送风道送入的风量不同,洞口端隧道内风流的状态不同,当送风量大到一定程度时,将产生洞口段隧道风流流出,设计中洞口射流风机的台数应根据送风道的送风量进行调整。     

广州地铁4号线隧道通风系统

介绍广州地铁4号线的隧道通风系统方案——采用隧道风机变频兼作车站隧道排风机,只在出站端设置活塞风道。与传统的系统方案相比,该系统方案可以大量节省初投资,并可以避免因风机全压选择偏大所带来的运行费用的增加。分析该系统方案的设计原则、设备选型原则等,可供方案推广应用所借鉴。