地铁风亭
-
2023年3月6日发(作者：在线投稿)福州地铁4号线车站单端风亭方案探讨
刘墨云
【摘要】福州地铁4号线省立医院和远洋路站因拆迁原因,无法设置常规的双风亭
车站.为此提出单端设置风亭的方案.经过SES模拟计算单端风亭车站正常工况下区
间隧道温度及通风量,阻塞工况下单端风亭区间温度,火灾工况下单端风亭区间排烟、
烟气过站、活塞风压对站台门影响,单端长距离送排风均匀性等问题,通过有效的技
术手段,在车站前后站间距不足1km,不存在列车追踪的情况下,全高站台门系统单
端风亭车站通风空调方案能满足要求.
【期刊名称】《都市快轨交通》
【年(卷),期】2019(032)004
【总页数】6页(P79-84)
【关键词】地铁;单端风亭;隧道通风;通风空调;模拟计算
【作者】刘墨云
【作者单位】福州轨道交通设计院有限公司,福州350000
【正文语种】中文
【中图分类】U231
福州地铁4号线是福州线网中东南向的加密骨干线路，其中一期工程贯穿主城区，
道路两侧建筑物密集，车站出入口风亭布置困难。省立医院站、远洋路站若按常规
双风亭车站设计方案，需拆迁福建省出入境检疫局大楼(约8500m2)与金色丽景
小区住宅楼(约4256m2)，拆迁难度极大。此两站前后站间距均不足1km，行车
间隔小于2min，不存在列车追踪情况。为降低车站拆迁量，加快推进4号线工
程进度，在省立医院站、远洋路站提出了单端风亭的车站方案。
一期工程全长为28.4km，线路全部采用地下敷设方式，全线共设22座车站，换
乘站8座，平均站间距为1.32km，最大站间距为2.63km。
采用B2型车、6辆编组，4动2拖，列车最高运行时速为80km/h。列车制动能
量反馈率按70%考虑，全高站台门系统。
上行高峰小时最大断面客流为29138人次/h，下行高峰小时最大断面客流为26
164人次/h。远期行车对数为30对/h。
省立医院站和远洋路站车站站厅层左端均为设备及负荷大端，设置大部分设备管理
用房及风道。车站右端为设备及负荷小端，布置少量设备用房，不设风道。车站站
台层左端设置降压所用房，右端设置少量设备用房及联络风阀。
图1所示是福州地铁4号线一期工程的配线。橘园站设折返线，园亭路站设出入
段线和折返线，工业路站站前设单渡线，塔头站设单存车线，岳峰镇北站预留与规
划中的3号线的联络线，江边村站设站后双存车线，城门站站后设双存车线及出
入段线，帝封江站站后设折返线。
4号线一期工程土壤热力学参数取值如下：
土壤导热系数(ThermalConductivity)为1.62W/m.K；
土壤导温系数(ThermalDiffusivity)为6.45×10–7m2/s；
混凝土导热系数为0.374W/m·℃；
混凝土导温系数为6.45×10–7m2/s；
地层温度为20.3℃。
综合考虑4号线一期工程的特点，包括隧道温度、换气量、列车运行空气阻力、
站台门漏风量及车站隧道排风机承受背压等多种因素，设置隧道通风系统。
省立医院站和远洋路站采用单端双活塞风井系统，其余车站采用常规的双活塞风井
系统。
图2所示为单端车站隧道通风系统。省立医院站和远洋路站隧道通风系统，在左
端设活塞机房和截面积20m2的活塞机械风道，上、下行线TVF风机能够实现并
联运行和互为备用。每台隧道风机风量为60m3/s，全压为900Pa。排热通风系
统单端设置，左端设两台排热风机，每台风机风量为40m3/s，全压为700Pa。
风机采用变频控制，排风口的位置正对列车散热部位，轨顶和站台下的排风比例为
6︰4，上下排热风口安装均匀送排风装置。
图3所示为单端风亭车站公共区通风空调大系统。车站公共区通风空调系统采用
全空气一次回风系统，单端送风。系统设置2台组合式空调器，2台回/排风机，2
台排烟风机和1台空调小新风机，负担车站负荷。组合式空调器、回排风机、小
新风机采用变频调节，设备均位于左端环控机房内，公共区送排风加装均匀送排风
装置。
图4和图5所示为4号线一期工程远期早高峰正常运行左、右线温度变化。由图
可见模拟计算地下各区段温度均小于40℃，满足《地铁设计规范》(GB50157—
2013)的要求[1]。
经过模拟计算，从表1、表2可见，初期全线左右线隧道换气次数分别为3.7次/h
和3.6次/h；远期全线左右线隧道换气次数为5.9次/h。全线隧道内初、远期均满
足《城市轨道交通工程项目建设标准》(建标104—2008)中对隧道通风系统通风
量3次换气次数的要求[2]。
选取省立医院—塔头站区间左线，对远期高峰时段最不利情况下最不利区间的列
车阻塞进行模拟。
列车因故障停在省立医院站—塔头站区间左线时，当列车阻塞2min后，列车车
头温度达到48.7℃。关闭塔头站车站隧道排风系统，开启塔头站左线两端各一台
隧道风机送风，开启省立医院站左线两端各一台隧道风机及车站隧道排风机进行排
风，关闭省立医院站站前端头活塞风井，关闭省立医院站右线活塞风井。根据模拟
结果显示，可将列车周围最高的空气温度控制在34.5℃。控制温度小于40℃，能
满足列车空调器的正常运行[1]。
设置单端风亭区间的火灾疏散模式与双端设置风亭区间的火灾疏散模式相同[3]。
选取火灾最不利区段进行模拟计算。
图6所示为省立医院站—塔头站左线区间气流组织及火灾运行模式。当列车车头
着火停在左线省立医院站—塔头站区间坡度最大处时，开启省立医院站左线一台
隧道风机及车站隧道排风机对事故侧隧道进行排风。开启塔头站左线两端各一台隧
道风机向隧道送风，关闭塔头站车站隧道排风机，同时关闭省立医院站及塔头站右
线活塞风井。计算显示在着火区间可形成与行车方向相同的约3.2m/s的气流，
满足事故要求的气流速度[1]。着火列车上的乘客下至隧道，沿与烟气相反的方向
经隧道疏散至塔头站。
图7所示为省立医院站—塔头站右线区间气流组织及火灾运行模式。当列车车尾
着火停在右线省立医院站—塔头站区间坡度最大处时，开启塔头站右线两端各一
台隧道风机向隧道送风，开启塔头站右线小里程射流风机。关闭塔头站车站隧道排
风机，开启省立医院站右线两端各一台隧道风机及车站隧道排风机对事故侧隧道进
行排风，同时关闭省立医院站及塔头站左线活塞风井。计算显示在着火区间可形成
与行车方向相反的约3.0m/s的气流，满足事故要求的气流速度[1]。着火列车上
的乘客下至隧道，沿与烟气相反的方向经隧道疏散至塔头站。
省立医院站与远洋路站采用单端车站方案，单端车站存在隧道通风排烟区段内排烟
烟气过站的问题。
图8所示为单端车站左线车头火灾。省立医院站—塔头站左线区间车头发生火灾
时，开启省立医院站左线TVF、车站TEF排烟，在着火区段形成与行车方向相反
的气流，控制烟气向省立医院站方向流动，存在烟气过站的情况。
经行车专业核算，省立医院站—塔头站及远洋路站—鳌峰路站区间，按行车计算
不存在同一隧道通风排烟区段内多列车情况(高峰小时行车间隔为2min，省立医
院站、远洋路站停站时间+区间行驶时间分别为1min35s、1min46s，小于2
min)。因此烟气过站的主要影响为烟气是否会扩散到站台公共区。由图7省立医
院站—塔头站右线区间气流组织及火灾运行模式可见，有82.2m3/s的烟气量经
过省立医院站，经过上排热风道由TEF风机排走38.7m3/s的烟气量，剩下的烟
气由TVF风机排走。不存在烟气扩散到站台层和对面隧道的情况。4号线为全封
闭站台门系统，全封闭站台门系统可起到阻挡烟气向站台公共区蔓延的作用。同时
车站站台区域相对于隧道区域为正压，有效防止了烟气向站台公共区蔓延。
由此可见，在单端车站方案火灾事故运行情况下，虽然存在烟气过站的问题，但是
对站台层公共区不存在影响。
列车在车站无风亭一端进出车站时，活塞风压力无法得到有效的泄压，区间隧道内
压力增大。站台门轨道侧压力的增加可能会影响站台门的正常开启。为此设置了风
压联络通道，在联络通道处设置电动风阀(见图2)。正常运行、阻塞及火灾工况下
电动风阀关闭，超压情况下开启。电动风阀根据站台门受风压影响出现开启问题的
运行记录制定动作时间表，根据时间表开启电动风阀。超压时把一侧隧道内的压力
通过联络通道泄压到对侧隧道，解决活塞风压力对站台门造成的影响。
为了解决单端车站在一端设置环控机房和轨排风机的问题，需要长风管进行送排风。
长风管沿程开设风口，调节困难，很难保证送排风的均匀性，工程中经常出现末端
风口无风量的情况[4]。为了解决这个问题，专门设置了均匀送排风装置。图9所
示为均匀送排风装置结构。均匀送风主要通过引流板M和挡板N，以及橡胶片T
共同协调作用，使A向气流按照需要很平滑和平稳分开流向B和C，阻力很小，
调节方便。
模拟计算结果见图10。轨顶风道(风量24m3/s)在未安装均匀排风装置时，各风
口风量分布极不均匀，在编号37以后的风口几乎没有风量。安装均匀排风装置后，
各风口风量基本均匀，满足排风要求。
均匀送排风装置在上海地铁黄陂南路站、广州地铁高新区站有应用实例，经工程实
践及现场测试，均匀送排风装置能很好地解决长风管风量分配的问题，而且可以按
照需求进行调节[5]。均匀送排风装置的应用基本能解决单端车站长距离送排风的
问题。
单端风亭车站主要存在正常工况下区间隧道温度及通风量，阻塞工况下单端风亭区
间温度，火灾工况下单端风亭区间排烟、烟气过站、活塞风压力对站台门的影响，
单端长距离送排风均匀性等是否满足要求的问题。采用有效的工程手段后，通过模
拟计算可知，在车站前后站间距不足1km，不存在列车追踪的情况下，全高站台
门系统单端风亭车站通风空调方案可以满足正常、阻塞和火灾工况。单端风亭车站
方案的提出，也为今后场地受限的车站方案提供了新的思路。
【相关文献】
[1]地铁设计规范:GB50157—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,rdesignof
metro:GB50157—2013[S].Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,2014.
[2]城市轨道交通工程项目建设标准:建标104—2008[S].北京:中国计划出版社,2008.
ConstructionstandardofUrbanRailTransitProjec:104—2008[S].Beijing:ChinaPlanning
Press,2008.
[3]杨延萍,郑志敏,周孝清,等.地铁区间隧道火灾疏散模式研究[J].暖通空调,2006,36(3):90-92.
YangYanping,ZhengZhimin,ZhouXiaoqing,ntheescapemodeof
undergroundrailwaytunnelinfire[J].JournalofHV＆AC,2006,36(3):90-92.
[4]吴益,王奕然,郭爱东.单端设置机房地铁车站公共区通风空调系统设计探讨与实践[J].暖通空
调,2017,47(12):,WANGYiran,andpracticeofair
conditioningandventilationsystemforpublicofundergroundrailwaystationwith
single-sidemachineroom[J].JournalofHV＆AC,2017,47(12):54-57.
[5]王栋,吴喜平,于赫男,等.一种新型均匀送风管道在地铁环控系统中的应用[J].建筑热能通风空
调,2011,30(2):ng,WUXiping,YUHenan,icationofthe
newuniformairsupplyinthesubway[J].Buildingenergy&environment,2011,30(2):72-
75.