地铁隧道通风系统火灾运行模式分析

杨兆光

中铁隧道勘察设计研究院有限公司，广东 广州 511457

地铁是当前我国重要的交通工具，对于我国整体交通系统建设具有重要作用。地铁交通可以缓解地面交通的运行压力，并且对城市交通系统的完善起到了关键作用。为了确保地铁隧道的安全管控，在地铁交通系统设计过程中，需要应用地铁隧道综合监控系统，其中包括视频监控系统、照明系统、通风系统、消防系统等多个子系统。通风系统主要是完成地铁隧道内部通风换气，实现隧道内部空气品质管控和温度管控，确保地铁交通运行安全。

1 工程案例研究

深圳地铁7号线始于南山区西丽湖站，止于罗湖区太安站，新建线路正线全长30.318km，设28座车站，全线均为地下站，设计采用6辆编组A型车，在地铁列车实际运行过程中，要求地铁列车的实际运行速度控制在80km/h范围内，确保列车运行的安全。

2 地铁隧道通风系统组成和运行模式

2.1 地铁隧道通风系统组成

地铁隧道通风系统是列车隧道综合管理系统的重要组成部分，直接关系到列车运行的安全管控。隧道通风系统的主要功能包括隧道内的空气流通控制、烟雾和粉尘排放、车站内部实际温度控制等多方面内容，以保证良好的隧道运行环境。在整个地铁隧道通风系统设计过程中，区间隧道通风系统和车站隧道通风系统是两大重要模块，对于系统的整体运行管理具有重要的作用，影响地铁整体运行效果。

（1）车站隧道通风系统是排热风机和排热风道设计，能够实现隧道内的气流组织及烟尘控制。在系统运行中，应该注重合理的隧道运行管控，以提升隧道运行效果。

（2）区间隧道通风系统主要完成地铁区间地下部分的空气流通以及烟尘排放。在区间隧道通风系统应用过程中，主要使用机械通风的方式来实现区间隧道内部的实际通风，其系统整体通风管控过程中，通过机械风机装置完成气流组织，实现隧道内部的温度控制、风速控制以及气压控制，确保隧道内部列车安全运行。

2.2 地铁隧道通风系统运行模式

地面活塞风井系统直接决定地铁隧道通风系统的运行效果。在隧道出站口设置单个活塞风井被称为单活塞风井运行模式，而双活塞风井则是在进、出站口均设置活塞风井。单活塞系统与双活塞系统的通风系统都具有良好的通风性能。在实际的隧道出口设计过程中，应该确保系统合理，以提升隧道运行效果。在深圳地铁7号线隧道通风系统设计过程中，在SES数值模拟中分别对单、双活塞通风系统进行数值比较，包括通风温度比较和通风换气次数比较。通过SES数值模拟发现，采用双活塞通风系统设计，其风井控制系统的平均温度比单活塞通风系统低0.5～0.8℃；采用双活塞风井系统的换气次数高于单活塞系统。综合分析可知，深圳地铁7号线隧道通风系统应采用双活塞通风系统形式，以保证系统的运行效果。

3 地铁隧道正常运行模拟分析

对地铁隧道正常运行模式进行分析，主要是完成对隧道运行温度的控制和节点换气风量的设计分析。（1）在地铁正常运行模式下，其通风系统能够控制温度在35.5℃左右，设计标准为40℃以下，符合实际的安全运行标准。（2）地铁节点风量控制也是地铁通风系统应用过程中的重要功能，因此针对其节点风量控制进行模拟，采用SES数值模拟并记录相关数据。西丽湖站至太安站右线隧道总新风量为914.6m3/s，左线隧道总新风量为860.4m3/s。7号线远期高峰小时发车间隔为2min，列车定员1608人，全线载客列车最多不超过27列，按27列计算，故左、右线人员最大新风需求量为152m3/s，可知左、右线新风量均远大于列车满载时的人员新风需求。

4 地铁隧道火灾发生时通风系统模拟分析

地铁隧道内部发生火灾将严重影响地铁列车的运行安全，同时影响地铁列车相关人员的安全。当列车在区间隧道内发生火灾时，应尽量将列车开至前方车站疏散乘客，并按照车站隧道火灾工况进行处理；当着火列车无法开至前方车站必须停在区间紧急疏散乘客时，区间隧道通风排烟系统应立即启动，提供足够的风量，控制火灾产生的烟雾只往单一方向行走，确保不会产生烟雾倒流的现象，保证乘客能够从相反的方向安全疏散。利用SES数值模拟完成列车运行过程中火灾发生时的通风模式分析。安托山站至农林站区间是本线单洞单线区间中连续长度最长的区间，其长度为1973m，因此选择该区间段的运行工况环境进行火灾运行模拟。针对该段隧道的实际情况分析可知，列车发生火灾停靠在357区段，应合理调整排烟风机的运行模式。安托山站至农林站左线火灾隧道风机运行模式及区间断面风速表如表1所示。

表1 安托山站至农林站左线火灾隧道风机运行模式及区间断面风速表

当列车的头部或尾部着火时，开启列车着火一端的区间事故风机进行排烟，开启列车非着火一端车站的机械风机进行送风，引导乘客迎着气流方向往相邻车站或区间隧道疏散。由模拟结果可知，气流速度均大于2m/s，可以有效防止烟气回流。在通风系统工作模式下，车站内部安全人员必须及时做好安全防控工作，实现对火灾的有效预防，及时疏散人群，确保火灾运行管控更加有效[1]。

5 地铁隧道火灾发生的危害及预防措施

5.1 地铁隧道火灾发生的危害

地铁隧道火灾问题是地铁隧道列车运行过程中的重要灾害问题，严重威胁列车以及行车人员的安全。（1）地铁隧道出现火灾后，地铁隧道内部线路容易出现烧损问题，同时造成大量的烟雾，烟雾容易对列车行车人员造成影响，如呼吸困难等。此外，火灾烟雾中含有大量的CO成分，具有一定的毒害性，同时烟雾会降低隧道内部的能见度，在烟雾状态下，隧道内部能见度仅为5～8m，严重影响人员逃生。（2）地铁隧道火灾发生后，火灾会对车站内部的设备造成影响，部分设备和装置具有一定的易燃易爆特性，从而影响列车的运行安全。如果隧道内部发生爆炸，将造成二次火灾，可能造成重大安全事故。（3）地铁隧道火灾发生后，容易对地铁隧道内部造成影响，又由于隧道内部空间狭小，会给人员逃生造成严重影响[2]。

5.2 地铁隧道火灾预防措施

地铁隧道火灾问题严重影响地铁列车的运行安全，因此在实际的地铁列车运行中要做好火灾预防措施，有效预防火灾的发生，提升地铁运行安全性。

（1）合理设计地铁通风系统。地铁通风系统的合理设计，能够有效地控制地铁隧道内部温度和通风性能，降低火灾发生的可能性。在实际的地铁通风设计过程中，要根据路段坡度、隧道宽度、隧道区间风力情况进行整体通风系统设计，确保通风系统设计的合理性，提升其运行效果。

（2）合理设计隧道内部的消防系统。地铁隧道火灾预防过程中，应对隧道内部的消防系统进行合理设计，确保消防系统设计的有效性。消防系统应设计自动报警和预警装置，通过隧道内部感应装置的应用完成隧道内部的火灾安全检测，同时完成隧道内部的火灾安全风险防控，提升地铁隧道的安全性，保证列车的安全运行[3]。

（3）建立隧道火灾积极预防模式。地铁隧道火灾预防过程中，隧道管理部门应该建立隧道火灾积极预防模式，以提高隧道内部发生火灾问题后应急反应速度，确保列车的安全运行。管理部门应该建立安全运检小组，定期对隧道内部的火灾隐患进行有效排查，实现对地铁隧道火灾的安全管控。火灾运行处理过程中，应该建立隧道内部火灾救援机制，一旦发生火灾，隧道管理部门可以与消防部门一起完成隧道火灾救援工作，提升隧道安全运行管控水平[4]。

6 结束语

文章针对地铁隧道火灾情况下的通风系统运行模式进行了研究。通过简要阐述地铁隧道的通风系统火灾运行模式模拟试验，提出针对性的地铁隧道火灾控制策略，以此为地铁隧道的安全运行提供一定帮助。