地铁风力调控系统的制作方法

本发明涉及一种地铁风力调控系统，具体涉及一种在地铁隧道内设置隧道屏蔽门、用于调节控制并合理利用地铁活塞风，属于地铁车站系统设计的技术领域。

背景技术：

由于地铁系统的特性，地铁列车在进站或出站过程中产生活塞效应及活塞风，对地铁环控系统有很大的影响。

现有技术和研究表明，合理利用活塞风可以降低地铁环控系统的能耗，如果处理不当则会对地铁环控系统产生不利影响。

地铁车站中包括站台/站厅区域、地铁隧道、车站轨行区域，现有系统中为防止活塞风对站台/站厅区域的环控系统的不利影响，采用站台屏蔽门将站台区域与车站轨行区域分隔为相对独立的空间区域。

然而针于不同城市、不同季节和不同的实时气候条件，活塞风的利用方式方法有很大的区别，现有技术中还没有一种可以对活塞风进行综合利用的技术方案。如果要合理利用活塞风，则需要解决以下问题：

1、产生活塞风时部分气流被地铁隧道分流，使得可利用的有效活塞风量降低；

2、地铁活塞风用于通风时，地铁列车进站、出站时产生的活塞风方向相反，如不加以控制则会导致通风效果相互抵消；

3、地铁风力用于风力发电时，在任意一个固定位置上只能利用到一小部分的风力、因而采用分散收集的模式，发电设备的使用效率低、初投资高；

4、在不同的工况下，活塞风的用法和使用量都有所不同，因此需要有合理的引导和调节的手段。

参考文件：

1、中国专利(申请号200710040611.9)：地铁活塞风机械泄压结构；

2、中国专利(申请号201410194331.3)：一种垂直安装多功能风阀装置；

3、中国专利(申请号201310330214.0)：轨道交通站台节能屏蔽门系统；

4、地铁通风空调系统新观点：暖通空调2015年第45卷第7期作者：朱建章孙兆军；

5、地铁隧道风力发电探讨：中国铁路2015年第5期作者：胡威；

6、中国专利(申请号201420049970.6)：用于地铁隧道的风力发电利用系统；

7、天津地铁隧道屏蔽门单活塞与双活塞系统分析：

《工程技术(文摘版)·建筑》2016年第02期04卷作者：张本利。

技术实现要素：

为解决以上的技术问题，本发明采用在地铁隧道中设置隧道屏蔽门的技术方案、增强地铁活塞风强度、并加以引导、利用；具体方案是：

地铁车站中包括站台/站厅区域、地铁隧道、车站轨行区域、站台屏蔽门，其特征在于：在与车站轨行区域相邻的地铁隧道中设置一个或多个用于阻断空气流动的隧道屏蔽门，隧道屏蔽门状态包括开启、部分关闭和关闭；隧道屏蔽门包括门体、动力机构和控制装置，由控制装置向动力机构发出指令、再由动力机构驱动门体执行开启、部分关闭和关闭的动作；

其中包括进站前方隧道屏蔽门，是设置在地铁列车进站方向前方与车站轨行区域相邻的地铁隧道中、用于阻断空气流动的隧道屏蔽门；

进站前方隧道屏蔽门在地铁列车进站前保持关闭状态或部分关闭状态，当地铁列车进站时阻断或减弱车站轨行区域与行车方向前方的地铁隧道之间的空气流动，增强地铁列车进站时的活塞风强度；进站前方隧道屏蔽门在地铁列车进站之后、出站之前开启，使得地铁列车可以正常通过进站前方隧道屏蔽门所在位置的地铁隧道。

其中包括出站后方隧道屏蔽门，是设置在地铁列车出站方向后方与车站轨行区域相邻的地铁隧道中、用于阻断空气流动的隧道屏蔽门；

出站后方隧道屏蔽门在地铁列车进站前保持开启状态，使得地铁列车可以正常通过出站后方隧道屏蔽门所在位置的地铁隧道；出站后方隧道屏蔽门在地铁列车进站之后、出站之前关闭或部分关闭，当地铁列车出站时阻断或减弱车站轨行区域与行车方向后方的地铁隧道之间的空气流动，增强地铁列车出站时的活塞风强度。

当风力过剩或风压过大、无法消化利用时，隧道屏蔽门采取部分关闭模式，并可通过调节隧道屏蔽门的开度大小，适应不同的运行状态。并且，隧道屏蔽门通常做不到完全密闭，因此隧道屏蔽门关闭时隧道屏蔽门处仍存在少量空气的流通，但基本上可以忽略不计。

隧道屏蔽门的开启或关闭时间应控制在10秒以内，最多不应超过30秒，以免妨碍地铁列车的正常通行。由于本发明目的是增强活塞风力，因此隧道屏蔽门和站台屏蔽门应具备较高的机械强度和气密性。

进一步的，在形成活塞风的区域内应设置通风装置，从而引导活塞风并加以利用。具体的通风装置包括活塞风井、迂回风道、通风管道系统；通风管道系统用于连通轨行区域与站台/站厅区域，例如参考文件2、3中所描述的安装在站台屏蔽门上的风阀装置等。

利用活塞风进行通风是对活塞风的直接利用、效率较高，但在通风不利工况或活塞风量大于新风需求量等情况下，可以利用活塞风发电或者蓄能，例如利用风力将空气压缩为高压空气并存储以实现蓄能。

本发明的有益效果是：

1、通过隧道屏蔽门将有效的活塞风限制在车站附近的空间区域中，不仅增强了活塞风的强度，也有利于对活塞风的合理利用；

2、关闭进站前方隧道屏蔽门，可增大地铁列车进站时的运行阻力，降低地铁列车的制动能耗；

3、当活塞风用于风力发电或蓄能时，由于有效活塞风的路径相对固定、且位置接近站台，因此设备利用率高、初投资低。

附图说明

附图1：本发明的设有隧道屏蔽门和活塞风井的地铁车站系统结构图；

附图2：基于附图1的活塞风送风工况下地铁列车出站时的气流方向示意图；

附图3：基于附图1的活塞风送风工况下地铁列车进站时的气流方向示意图；

附图4：基于附图1的活塞风排风工况下地铁列车出站时的气流方向示意图；；

附图5：基于附图1的活塞风排风工况下地铁列车进站时的气流方向示意图；；

附图6：本发明的设有隧道屏蔽门和迂回风道的地铁车站系统结构图；

附图7：基于附图6的上行线地铁列车进站工况时的气流方向示意图；

附图8：基于附图6的上行线地铁列车出站工况时的气流方向示意图；

附图9：基于附图6的下行线地铁列车进站工况时的气流方向示意图；；

附图10：基于附图6的下行线地铁列车出站工况时的气流方向示意图；

其中：图中实线箭头方向为地铁列车运行方向；虚线箭头方向为气流流动方向；

图中隧道屏蔽门的位置变化对应为隧道屏蔽门的开启或关闭；活塞风井的虚/实变化代表活塞风井的开启或关闭；站台屏蔽门的虚/实变化代表站台屏蔽门中设置的风阀或风道的开启或关闭。

具体实施方式

实施例1：

以下结合附图1-5详细介绍地铁风力调控系统的结构和运行工况。

本实施例中包括活塞风井7、通风管道系统9，通风管道系统9用于连通车站轨行区域3与站台/站厅区域1，实现车站轨行区域3与站台/站厅区域1之间的空气交换（附图1-5中的通风管道系统9采用在站台屏蔽门6上设置风阀装置，控制车站轨行区域3与站台/站厅区域1之间的通风）；活塞风井7的具体结构分为两种：

第一：吸风活塞风井7a设置在出站后方隧道屏蔽门5b附近的车站轨行区域3或地铁隧道2中（如图1所示）；

地铁列车4出站时，出站后方隧道屏蔽门5b关闭、进站前方隧道屏蔽门5a开启、站台屏蔽门6关闭，在地铁列车4后方区域形成一个相对密闭的空间，此时吸风活塞风井7a打开、通风管道系统9关闭、利用活塞风效应将室外新鲜空气从吸风活塞风井7a吸入（如图2所示）；

下一列地铁列车4进站时，进站前方隧道屏蔽门5a关闭、出站后方隧道屏蔽门5b开启、站台屏蔽门6关闭，在地铁列车4前方区域形成一个相对密闭的空间，此时吸风活塞风井7a关闭、通风管道系统9打开，通过活塞风效应将新鲜空气输送入站台/站厅区域1（如图3所示）；

然后可以依此循环运行；

第二：排风活塞风井7b设置在进站前方隧道屏蔽门5a附近的车站轨行区域3或地铁隧道2中；（如图1所示）

地铁列车4出站时，出站后方隧道屏蔽门5b关闭、进站前方隧道屏蔽门5a开启、站台屏蔽门6关闭，在地铁列车4后方区域形成一个相对密闭的空间，此时排风活塞风井7b关闭、通风管道系统9打开、通过活塞风效应将站台/站厅区域1的室内空气排入车站轨行区域3（如图4所示）；

下一列地铁列车4进站时，进站前方隧道屏蔽门5a关闭、出站后方隧道屏蔽门5b开启、站台屏蔽门6关闭，在地铁列车4前方区域形成一个相对密闭的空间，此时排风活塞风井7b打开、通风管道系统9关闭、通过活塞风效应将车站轨行区域3内的空气通过排风活塞风井7b排放到室外（如图5所示）；

然后可以依此循环运行；

其中，吸风活塞风井7a和排风活塞风井7b可以合并使用或分开设置（详见参考文件7）。

进一步的，在活塞风井7或通风管道系统9中设置风力发电或蓄能装置10，利用活塞风发电或者蓄能。

实施例2：

以下结合附图6-10详细介绍地铁风力调控系统的结构和运行工况。

本实施例中包括用于连通地铁上行线和地铁下行线的迂回风道8，在迂回风道8中设置风力发电或蓄能装置10；从而较好的实现利用活塞风发电或蓄能；具体结构是：

第一迂回风道8a和第二迂回风道8b分别设置在站台/站厅区域1两侧；并且，第一风力发电或蓄能装置10a和第二风力发电或蓄能装置10b分别设置在第一迂回风道8a和第二迂回风道8b之中；

隧道屏蔽门5分别设置在地铁上行线、地铁下行线的进站隧道、出站隧道中，具体包括：上行线进站前方隧道屏蔽门5a1、下行线出站后方隧道屏蔽门5b2位于第一迂回风道8a的外侧，上行线出站后方隧道屏蔽门5a2、下行线进站前方隧道屏蔽门5b1位于第二迂回风道8b的外侧；

第一、上行线列车进站工况：当上行线列车4a进站时，上行线进站前方隧道屏蔽门5a1关闭、上行线出站后方隧道屏蔽门5a2开启、上行线站台屏蔽门6a关闭，在上行线列车4a前方区域的空气被推送入第一迂回风道8a、并通过第一迂回风道8a进入下行线区域；此时第一风力发电或蓄能装置10a工作；

第二、上行线列车出站工况：当上行线列车4a出站时，上行线出站后方隧道屏蔽门5a2关闭、上行线进站前方隧道屏蔽门5a1开启、上行线站台屏蔽门6a关闭，在上行线列车4a后方区域产生吸力，下行线区域的空气被吸入第二迂回风道8b，并通过第二迂回风道8b进入上行线区域；此时第二风力发电或蓄能装置10b工作；

第三、下行线列车进站工况：当下行线列车4b进站时，下行线进站前方隧道屏蔽门5b1关闭、下行线出站后方隧道屏蔽门5b2开启、下行线站台屏蔽门6b关闭，在下行线列车4b前方区域的空气被推送入第二迂回风道8b、并通过第二迂回风道8b进入上行线区域；此时第二风力发电或蓄能装置10b工作；

第四、下行线列车出站工况：当下行线列车4b出站时，下行线出站后方隧道屏蔽门5b2关闭、下行线进站前方隧道屏蔽门5b1开启、下行线站台屏蔽门6b关闭，在下行线列车4b后方区域产生吸力，上行线区域的空气被吸入第一迂回风道8a，并通过第一迂回风道8a进入下行线区域；此时第一风力发电或蓄能装置10a工作。

进一步的，在迂回风道8中设置单向风阀11，使得气流方向受限于单向风阀11；第一单向风阀11a设置于第一迂回风道8a中，第二单向风阀11b设置于第二迂回风道8b中，气流方向受限于单向风阀11不能够逆向流动，具体体现为：

第一迂回风道8a的气流方向是：上行线区域→第一迂回风道8a→下行线区域；

第二迂回风道8b的气流方向是：下行线区域→第二迂回风道8b→上行线区域。

进一步的，如附图7-10所示，迂回风道8中设有气流引导结构12，气流引导结构12带有用于引导气流方向的弧度或角度，对气流方向产生引导作用。这样即使上、下行线的地铁列车交汇时，本系统也能正常工作。

在迂回风道中设置风力发电或蓄能装置是比较合适的技术方案：

1、风力发电或蓄能装置如果设置在其他位置会影响通风的效果；而结合隧道屏蔽门，可以将上下行线路进站、出站的活塞风引导通过两侧的迂回风道，在这两个位置设置风力发电或蓄能装置即可以收集到大部分的有效活塞风，降低了风力发电或蓄能装置的初投资；

2、其他位置配合不同的工况，有时开启有时关闭，有效利用时间较低，而迂回风道则可以充分利用上行线和下行线的进站和出站的活塞风；

3、在进行发电的同时可以通过迂回风道分流对于通风系统而言过剩的活塞风量，增强了系统的灵活性。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，也不仅限于附图中所描述的地铁车站结构形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。