广州地铁环控系统设计方案研究

地铁环控系统设计方案研究（二）

前言

在建筑物林立的城市闹市区修建地铁，设置地面风亭是一项十分困难的事情，地面风亭数量越多，设置难度越大，为了避免风亭风口之间的相互影响，地铁规规定各风口之间的间距应大于5m。车站一端设置4个风亭时，4个风口如果在立面上错开，则风亭成为一个庞然大物，影响城市景观，4个风口如果在平面上错开时，占地面积很大，地方难找且协调工作十分艰巨。目前国地铁传统的设计是车站一端设置4个风亭，车站两端共设置8个地面风亭，工程量巨大。能否将风亭数量减少一些，应是设计者研究课题之一。地铁1号线采用开/闭式系统，在其前期设计阶段，设置的地面风亭每个车站为8个，为了解决多个风亭设置的困难，当时作为环控设计负责人的本人，对其进行了分析与研究，提出了将每站8个风亭数量减少的设想，并经过艰巨努力，使每站按6个风亭付诸工程实施，为地铁节省了一笔十分可观的工程投资。风亭数量可以减少的原因，作者已在《地铁1号线环控设计总结》（收入《回顾与思考》一书第九章—环境控制系统）中进行了介绍，这里不再说明。遗憾的是这一设计进步，没有得到业人士的认可，致使在其后采用开/闭式系统的地铁2号线和地铁1、2号线仍然按照每站8个地面风亭进行设计施工，为此作者感到十分可惜。地铁2～5号线采用了屏蔽门系统，2、3号线每个地铁车站均设置了8个地面风亭，4、5号线则是部分车站按照8个地面风亭设计，部分车站按6个地面风亭设计。8个地面风亭设计方案就是作者第一篇文章（简称“文章1”）中介绍的A型设计方案，6个地面风亭设计方案就是文章1中的B 型方案。本文除了对开/闭式系统和屏蔽门系统各站均可以按照6个地面风亭进行设计加以肯定外，还将进一步探讨能能否使各站风亭减少至4个或更少的可能性，以便最大限度减少地铁风道风亭土建工程量和工程投资。

一、A型方案设计情况的讨论

1、A型方案8个风亭设置情况概述

将车站大系统划入文章1中的A型设计方案系统图后，则成为本文所示的系统图1，因此A型设计方案就是8个风亭的方案，既车站每一端有2个隧道风亭、1个进（送）风亭及1个排（出）风亭，计4个，车站两端合计共8个风亭。它的设计基本情况是：（1）对车站通风空调系统设计了送风系统和回排风系统，其中送风系统由进风亭、进风道（井）、组合式空调机（AHU）等组成，回排风系统由回排风机（RAF）、排风亭（包含排风道（井），以下风亭均包含了风道（井））等组成；（2）对区间隧道在车站两端分别为左、右线设置了各1个活塞通风系统及机械通风系统，活塞通风系统由活塞通风道、活塞通风阀、活塞通风亭等组成，机械通风系统由TVF风机、机械通风亭等组成，显然活塞通风亭与机械通风亭共同合用一个风亭，故称为隧道风亭，活塞通风与机械通风系统紧密相连，通常称其为区间隧道通风系统；（3）对站隧道设计了单一的排风（排热）系统，该系统由车顶和站台下均匀排风（OTE和UPE）道、TEF风机、排风亭等组成。图示表明排热系统的风亭与车站排系

统的风亭共同合用一个风亭，由此可见“合用设计”已经存在，并不是新概念，本文只是给以明确，并按照“合用设计”这一概念进一步探讨风亭设计数量减少的可能性。

为了进行文字表述，图1中的编号不同于各条地铁线路设计，其编号规定详见图1中的说明。

2、A型方案隧道通风气流的基本分析

隧道通风系统由活塞通风与机械通风组成，图2对A型方案的右线隧道活塞通风与机械通风气流进行了分解。图中（1）是没有机械通风，仅列车在区间隧道运行时所产生的活塞风风流状况，列车前方为正压，因此，列车前方的风亭均为排（出）风，列车后方为负压，其后方风亭均为进风，图中用风流箭头的多少来表示各风亭和各通风段的相对风量大小，列车前后用3个风流箭头表示的隧道段风量最大，其它用2个箭头表示的风亭和隧道段的风量并不完全相等，而只是表示它比用1个箭头表示的风量大而已。图中（2）是车站两端区间隧道没有列车运行，仅站隧道排热系统的TEF风机运转时的风流状况，同上图一样，图中用风流箭头的多少来表示各风亭和各通风段的风量大小。由图可知：（1）列车在区间隧道运行时所形成的活塞风流，在没有其它风流影响时，对各车站进站端的1＃风亭而言，以排（出）风为主，对各车站出站端的2＃风亭而言，以进风为主；（2）在没有列车活塞风影响时，车站两端的1＃与2＃风亭均是TEF风机进行机械排风时的进风通路。

3、A型方案隧道通风气流的综合分析

正常运行时隧道（包括区间隧道和站隧道）通风是由列车运行的活塞通风与TEF风机机械通风共同组成的。TEF风机机械通风可以认为是一稳定流，列车运行所产生的活塞通风则是一动态的非稳定流，两者的组合仍为动态非稳定流，其计算比较复杂，一般需要借助电脑程序进行。但个人认为，定性分析和静态分析是程序计算的基础之一，作为工程应用，进行静态的定性分析乃是我们进行设计问题研究的重要方法之一，同时也是我们检查程序计算结果的重要手段之一。为此，本文进行了图3所示的静态的定性分析。

为了进行气流分析与叠加，我们对图2气流作以下简化设定：略去较小风量影响，仅对中等风量和较大风量进行分析，且均用单一风流箭头表示。为此对一个车站两端风亭而言，对应于图2-（1）可以形成图3-（1）所示的气流图，对应于图2-（2）可以形成图3-（2）所示的气流图。将图3中的（1）图与（2）图叠加则形成（3）图，由图3-（3）可以看出：（1）车站进站端的1＃风亭及其活塞通风道，两种气流方向相反，互相抵消通风量减小；（2）车站出站端2＃风亭及其活塞通风道，两种气流方向相同，互相加强通风量增大。

4、A型方案隧道通风综合分析小结

通过以上综合分析我们可以认为A型方案设置在车站进站端的1＃风亭及其活塞通风道的对外通风作用十分有限，可以取消，设置在车站出站端的2＃风亭及其活塞通风道的通风作用明显，需要加强。

三、B型方案设计情况的讨论

1、B型方案6个风亭设置情况概述

按照A型方案通风综合分析车站进站端的1＃风亭及其活塞通风道可以取消的结论，可以使车站的风亭数量由8个减少为6个。将车站大系统画入文章1中的B型设计方案系统图后，则成为本文所示的系统图4，该图示即为地铁4、5号线一些车站所采用，并被作者在文章1中称为的B型设计方案。B型方案为车站每端有1个出站端的隧道通风亭（2#）和车站通风空调进风亭（3#）及排风亭（4#），计为3个风亭。其实取消车站进站端的1＃风亭及其活塞通风道后的隧道通风系统可以按照文章1的建议方案1或建议方案2设计，本文为了两篇文章的衔接和避免不必要的误解继续沿用文章1的B型方案系统设计图来进行表述。

2、B型方案隧道通风气流的综合分析