地铁长大出入场段线隧道防排烟系统的制作方法

本发明涉及地铁隧道防排烟系统，尤其是涉及一种经济、高效的地铁长大出入场段线隧道防排烟系统。

背景技术：

地铁作为一种高效的城市轨道交通工具，已经在我国许多大中城市得到了普及。从目前全国地铁的使用情况来看，地铁对提升城市公共交通供给质量和效率、缓解城市交通拥堵、改善城市环境起到了重要作用。但同时，由于地铁投资巨大、公益性特征明显，在一定程度上加重了地方债务负担，地铁高昂的造价已经严重制约了我国地铁的快速发展。因此，对地铁设计工作的要求也越来越高，地铁各设备系统应合理配置，以便更加贴近运营方的需求，地铁各专业应在保证功能且不违反规范要求的前提下努力降低地铁造价。

根据列车内是否有乘客，地铁隧道可分为载客区间隧道和非载客区间隧道。如，地铁车站之间的车站区间隧道就是列车载客区间隧道，地铁车站与列车停车场之间的出入场段线隧道即为非载客区间隧道。地铁隧道内均安装有通风防排烟系统，该防排烟系统应能迅速排出烟气和向乘客及消防人员提供必要的新风量，形成不小于2m/s的迎面风速，诱导乘客安全撤离。地铁车站区间隧道通常在隧道洞口附近设置前后两组射流风机作为地铁隧道防排烟的辅助手段，而作为非载客区间隧道的地铁出入场段线隧道目前的一般做法也是按照地铁车站区间隧道的通风防排烟系统设计方案进行设计的。图1即为地铁长大出入场段线隧道防排烟系统传统设计方案的布置图。图1中，车站四角位置处分别布置一台事故风机（四台事故风机分别标注为f1’、f2’、f3’、f4’），在相互平行且不互相连通的上行隧道和下行隧道的两端洞口处分别布置一台射流风机（分别标注为sf1’、sf2’、sf3’、sf4’），车站前端（图1中左侧）为与下一车站之间的车站区间隧道。

地铁长大出入场段线隧道防排烟系统传统设计方案中，由于两端洞口距离较长，所需配电线缆长度大，使得射流风机配电电缆的造价高达数百万元甚至过千万元，远远高于射流风机的成本，所以这样的设备布置方法带来的问题是费用过高。例如，在长1km的地铁出入场段线隧道洞口处设置前后两组射流风机，射流风机配电电缆及配套设备的总费用约需760万元。因此，优化防排烟设备的数量和减少射流风机配电电缆的长度是降低地铁长大出入场段线隧道防排烟系统建设成本的关键。同时，由于地铁出入场段线隧道内的列车上仅有司机，有条件采取其他保护措施进行快速疏散，因此地铁出入场段线隧道防排烟系统设计可以更加灵活。

文献回顾显示，地铁大长出入场段线防排烟系统优化研究在国内外尚属于研究空白。因此研究给出地铁出入场段线防排烟系统创新设计方案可以为我国新建地铁项目的地铁出入场段线防排烟系统设计与优化提供方法支持，在提高我国地铁出入场段线隧道消防安全水平的前提下，可大大降低我国新建地铁项目的地铁出入段线防排烟系统建设成本，具有很好的经济意义和工程应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种既能保证地铁出入段线消防安全，又能有效降低建设成本的地铁长大出入场段线隧道防排烟系统。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的地铁长大出入场段线隧道防排烟系统，包括均衡布置在车站隧道四角位置处的事故风机，在靠近车站隧道的地铁出入场段线上行隧道和下行隧道进口端分别布置有射流风机，在所述上行隧道和下行隧道长度的1/2处开设有连通上行隧道和下行隧道的设备风道，所述设备风道内设置有射流风机。

所述设备风道的宽度为2.5~3米，其高度与隧道的高度相同。

置于上行隧道和下行隧道进口端的所述射流风机为单向射流风机，其风量均为40m³/s，置于设备风道内的所述射流风机为双向射流风机，其风量为60m³/s。

布置在车站隧道四角位置处的所述事故风机的排风量为17.5m³/s。

本发明在地铁长大出入场段线上行隧道和下行隧道的一半长度位置处开设设备风道，用于连通上行隧道和下行隧道，放置在设备风道内的射流风机既可以兼顾出入场段线上行隧道和下行隧道，又可使上行隧道和下行隧道互为备用，实现了利用非火灾区间隧道作为火灾区间隧道的疏散通道。由于本发明的设计方法可以将出入场段线隧道内射流风机的配电电缆长度减少，有效降低了地铁出入场段线隧道防排烟系统的综合建设成本；而利用非火灾隧道排烟则可以更好地保证烟气流向洞口外，使排烟模式更加灵活，更有利于司机安全逃生。

附图说明

图1是传统防排烟系统的布置图。

图2是本发明防排烟系统的布置图。

图3~图6是隧道内不同地点发生火灾时风机运行控制示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明所述的地铁长大出入场段线隧道防排烟系统，包括均衡布置在车站隧道四角位置处的事故风机f1、f2、f3、f4（每台事故风机的排放量均为17.5m³/s），在靠近车站隧道的地铁出入场段线上行隧道ⅰ的进口端布置有单向射流风机sf1（风量40m³/s），在靠近车站隧道的地铁出入场段线下行隧道ⅱ的进口端布置有单向射流风机sf2（风量40m³/s），为减少铺设射流风机配电电缆的长度，在上行隧道ⅰ和下行隧道ⅱ长度的1/2处开设有连通上行隧道ⅰ和下行隧道ⅱ的设备风道（设备风道的宽度为2.5米，其高度与地铁隧道的高度相同），在设备风道内设置有双向射流风机sf3（风量60m³/s，为靠近车站隧道进口端射流风机风量的1.5倍）。

本发明在隧道1/2长度处开设有连通上行隧道ⅰ和下行隧道ⅱ的设备风道，将两条出入场段线隧道为四个部分：a-b段隧道，b-c段隧道，d-e段隧道，e-f段隧道；而双向射流风机sf3安装在b-e段的设备风道内，可以兼顾出入场段线的上行隧道ⅰ和下行隧道ⅱ，又可以使出入场段线的上行隧道ⅰ和下行隧道ⅱ能互为备用，实现非火灾区间隧道作为火灾区间隧道的疏散通道，使整个系统的排烟模式也更加灵活，也更有利于司机的安全逃生。

本发明的防排烟系统遇火灾时风机运行控制方法如下：

当地铁出入场段线a-b段隧道内发生火灾（着火点为h），开启车站事故风机f1、f2、f3、f4，同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，射流风机sf3正转使b-e段设备风道内的空气从b流向e，促使烟气沿着a-b段隧道、b-e段隧道和e-f段隧道的路线排至洞口外部，可以显著提高a-b段隧道的风速，减少和避免火灾烟气逆流现象的发生，司机可根据现场情况从车站或沿着无烟的b-c段隧道从洞口逃生,详见图3。数值模拟研究表明，此时必须同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，否则会导致b-c段隧道和e-f段隧道内均存在大量烟气，不利于司机安全的撤离火灾隧道。

当出入段线b-c段隧道内发生火灾（着火点为h），开启车站事故风机f1、f2、f3、f4，同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，双向射流风机sf3反转使b-e段设备风道内空气从e流向b，促使烟气沿着b-c段隧道排至洞口外部，可以显著提高b-c段隧道的风速，减少和避免火灾烟气逆流现象的发生，司机可根据现场情况从车站或沿着无烟的e-f段隧道从洞口逃生，详见图4。数值模拟研究表明，此时必须同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，否则会导致b-c段隧道和e-f段隧道内均存在大量烟气，不利于司机安全的撤离火灾隧道。

当出入段线d-e段隧道内发生火灾（着火点为h），开启车站事故风机f1、f2、f3、f4，同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，射流风机sf3反转使b-e段设备风道内空气从e流向b，促使烟气沿着d-e段隧道、b-e段隧道和b-c段隧道的路线排至洞口外部，可以显著提高d-e段隧道的风速，减少和避免火灾烟气逆流现象的发生，司机可根据现场情况从车站或沿着无烟的e-f段隧道从洞口逃生,详见图5。数值模拟研究表明必须同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，否则会导致b-c段隧道和e-f段隧道内均存在大量烟气，不利于司机安全的撤离火灾隧道。

当出入段线e-f段隧道内发生火灾（着火点为h），开启车站事故风机f1、f2、f3、f4，同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，射流风机sf3正转使b-e段设备风道内空气从b流向e，促使烟气沿着e-f段隧道的路线排至洞口外部，可以显著提高e-f段隧道的风速，减少和避免火灾烟气逆流现象的发生，司机可根据现场情况从车站或沿着无烟的b-c段隧道从洞口逃生,详见图6。数值模拟研究表明必须同时开启射流风机sf1、射流风机sf2和射流风机sf3，否则会导致b-c段隧道和e-f段隧道内均存在大量烟气，不利于司机安全的撤离火灾隧道。

下面以郑州10号线上街北出入段线（长度2km）为例，分别按图1所示的传统布置方式和本发明的布置方式进行对比，分析其经济效益：

1、按图1所示的布置方式，需要风量15m³/s的事故风机4台，电缆长度200米；出入段线射流风机4台（风量均为40m³/s），电缆长度1780米；

2、按图2所示的布置方式，将车站的四台事故风机风量增大至每台17.5m³/s，电缆长度200米；隧道内射流风机3台，其中射流风机sf3风量为60m³/s，射流风机sf1和射流风机sf2的风量均为40m³/s，电缆长度980米；

其具体造价见下表1：

从表1中数据可以看出，在不违反规范要求、保证系统功能的前提下，通过结构、通风、供配电等专业的技术手段优化，可以大大降低设备和配电电缆的初投资，地铁出入场段线隧道防排烟系统工程造价减少近1000万元，并可使防排烟模式更加灵活，更有利于司机安全逃生。

结论：本发明的地铁长大出入场段线隧道防排烟系统综合考虑了诸如增大事故风机风量、调整射流风机位置、减少射流风机数量以及辅助以结构开洞等措施，很好地控制了射流风机与电控室之间的距离，减少了射流风机配电电缆长度，显著降低了地铁长大出入场段线隧道防排烟系统的综合造价。同时，本系统可以使防排烟模式更加灵活，更有利于司机安全逃生，增大了火灾隧道内的风速，有效减少和避免了火灾烟气逆流现象的发生，提高了地铁长大出入场段线隧道的消防安全水平，有利于消防部门的审查，可适用于新建地铁项目的地铁长大出入场段线隧道防防排烟系统建设。