市域（郊）铁路长站台半横向排烟方案研究

赵超

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063）

0 引言

我国在“十四五”规划和2035 年远景目标建议中提出：“推进城市群都市圈交通一体化，加快城际铁路、市域（郊）铁路建设，构建高速公路环线系统，有序推进城市轨道交通发展。”市域（郊）铁路作为一种新型轨道交通，连接都市圈中心城市城区、卫星城及周边重点城镇，为通勤客流提供速度快、运量大、公交化的运输服务，上海机场联络线是我国首例市域与国铁列车共线运行的市域（郊）铁路。与此同时，市域铁路与国铁路网互联互通线路特色下的长站台排烟成为新的研究课题。基于此，文章主要对市域（郊）铁路长站台半横向排烟方案进行研究，以期为相关工作提供借鉴。

1 烟气控制性能指标及防排烟标准

烟气是火灾中造成人员伤亡的最主要因素，主要表现为烟气的热作用和毒性。影响人员安全疏散的主要因素有：烟气的温度、浓度、可见度，所以在分析火灾对疏散的影响时，一般从这三方面进行讨论。

由于地铁隧道内通道狭窄、亮度低、人员密集等，发生火灾时影响人员安全疏散速度、逃生路线选择以及逃生时间的因素很多，情况非常复杂。因此，地铁火灾人员逃生是一个跨学科的研究内容，目前没有权威性的数据或公认的结论。

NFPA130、PIARC 及《中国消防手册》推荐的判定指标较为科学[1]。基于此，文章采用以下4 个指标作为站台公共区的人员疏散环境控制指标：

第一，人员高度（站台公共区2m 高度处）的最高温度不超过60℃。

第二，火源30m 外对应烟气温度不超过180℃。

第三，人员高度处（站台公共区2m 高度处）CO 浓度不超过250ppm。

第四，人员高度处（站台公共区2m 高度处）能见度不小于10m。

此外，为形成向下气流，以有效阻止烟气向上蔓延，并为人员安全疏散创造条件，站台公共区的人员疏散环境控制指标应满足《地铁设计规范》（GB 50157—2013）关于楼梯风速1.5m/s 的要求[2]。

2 研究方案

上海某市域铁路车站为地下两层侧式车站，有效站台宽度8.5m+8.5m，净高6.75m，长度约200m。根据该站设计方案，排热风机的风量为30m3/s，共4 台；隧道风机的风量为120m3/s，共2 台；大系统排烟风机风量为23.86m3/s，共4 台。

站台公共区采用半横向排烟，排烟风口5、6 靠近中部，排烟风口4 布置于两侧楼梯中部，辅助排烟风口位于两侧（见图1），烟气由站台公共区的排烟管及18个排烟口排出，主要由5 个楼扶梯口进行自然补风。

图1 排烟口位置及编号示意图（排烟口对称布置）

3 方案模拟

结合排烟方案，利用Pyrosim 建立车站实体模型进行模拟，依据相关设计方案设置排烟道、排烟管以及顶部、侧部排烟口，同时在五个楼扶梯口处设置由顶部向下延伸至3.7m 高度的挡烟垂壁，火源布置在站台中部，建立站台FDS 模型，火源功率为2.5MW，火灾特征直径为1.383m，对火源至两侧最近楼扶梯口区域的网格进行加密，共划分815760 个网格。

边界条件设置如下：

楼扶梯口，压力自由边界条件（Open）；站台区排烟口，速度（排风）边界条件，具体位置如图1 所示，技术参数如表1 所示。

模拟火源火灾规模为2.5MW，火源尺寸为1×1m，设置为快速t2火，火灾增长系数ɑ=0.047kW/s2，在站台中部近楼扶梯口位置设置单位面积火源。

3.1 温度场分析

根据图2 可知，在火灾发生180s 内，由于火源初步开始燃烧，温度上升较为缓慢，高温烟气较为集中；火灾发生180s 后，火源功率逐步提高，隧道内的高温烟气迅速产生并蔓延，大量高温烟气仍聚集在火源顶部周围并逐渐稳定，站台中部顶部温度较高，而人员高度（2m）处温度较低，除火源区域外，部分温度维持在26～38℃，未超过60℃，满足人员疏散要求。

图2 站台层温度分布云图

3.2 CO 浓度分布

从图3 可以看出，在火灾发生180s 内，火源附近CO 浓度较高，同时烟气自然蔓延扩散较慢，并受直梯、楼扶梯等障碍物的遮挡，在站台中部顶部逐渐汇集，在顶部角落处烟气CO 浓度也较高。火灾发生180s 后，在排烟设备的作用下，烟气向站台两端快速移动，CO 也逐渐向两端扩散，浓度越来越低，人员高度（2m）处CO 浓度最高达100ppm，满足人员疏散要求。

图3 站台层CO 浓度分布云图

3.3 可见度分布

从图4 可以看出，在火灾发生180s 内，烟气自然蔓延，由于烟气沉积，隧道顶部可见度降低，但人员高度（2m）处可见度总体较好；火灾发生180s 后，排烟系统开启，烟气向两端快速蔓延，左端烟气汇集较为明显，人员高度（2m）处可见度除火源区域有所降低外，其余区域可见度可保持在30m，排烟效果较好，人员疏散不会受到影响。

图4 站台层可见度分布云图

3.4 楼扶梯口平均风速

图5 中，由站台经楼扶梯口流向外部的风向为正方向，反之为负方向。在火灾发生180s 内，与火源最近的楼扶梯口2 及楼扶梯口5 存在小部分烟气外溢情况，说明存在正向风速，而火源被楼扶梯口5 遮挡，烟气向右端蔓延受到一定的阻碍，同时受到烟羽流的卷吸作用，说明楼扶梯口1、3、4 存在负向风速。火灾发生180s 后排烟系统开启，平均风速迅速增大到2.5m/s 以上，楼扶梯口1～4 断面面积相等，平均风速较为接近，楼扶梯口5 断面面积较小，平均风速为所有楼扶梯口中最大值，约3.7m/s。5 个楼扶梯口均满足规范中大于1.5m/s 的风速要求。

图5 楼扶梯口平均风速

4 结论

第一，采用半横向排烟，大系统排烟风口靠近中部楼梯口设置，辅助排烟风口两侧设置，发生火灾时关闭所有站台门，除火源正上方及附近烟气温度和浓度较高、可见度较低外，站台其余区域烟气能够得到有效控制，人员高度（2m）以下空间满足人员疏散环境要求。

第二，排烟系统开启后，中部楼梯可保证约3.7m/s 的风速，其余楼梯可保证2.5m/s 的风速，大于规范中1.5m/s 的风速要求，满足人员疏散环境要求。