合肥市城市軌道交通區(qū)間活塞風(fēng)特性的探究.pdf

1、隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速增長以及城市現(xiàn)代化進(jìn)程的提速，越來越多人口涌向城市，特別是其是常住人口數(shù)量達(dá)到千萬以上的特大城市，在對(duì)交通運(yùn)輸?shù)囊蟛粩嘣黾拥耐瑫r(shí)也給城市交通運(yùn)輸能力造成了巨大的壓力。所以，人們?cè)趯で筇幚磉@類問題的途徑時(shí)不約而同地想到了與傳統(tǒng)的地上交通相對(duì)應(yīng)的地下交通運(yùn)輸領(lǐng)域，這也是國內(nèi)較多大型城市近年來著力開發(fā)、研究的主要對(duì)象。但是，產(chǎn)生的熱量沒有及時(shí)進(jìn)行處理，從而使得地鐵系統(tǒng)當(dāng)中的溫度每年都在上漲，這樣就導(dǎo)致了地鐵內(nèi)部的環(huán)境越來越

2、差。對(duì)于地鐵來說，其環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)行的能量損耗占到總能耗的大部分，因此研究地鐵的能耗至關(guān)重要，對(duì)于提高地鐵的運(yùn)行效率，降低能源損耗具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前主要有3種主流的模式來處理上述問題：1.開式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的主要手段是在軌道交通線路的連接點(diǎn)處建立通風(fēng)井，然后通過一定的外力如活塞或機(jī)械進(jìn)行換氣，達(dá)到通風(fēng)的目的，只適合居民不太集中，土地空間資源較為充裕的地區(qū)選擇；2.閉式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)無需利用外界空氣與軌道內(nèi)空氣進(jìn)行交換，通

3、風(fēng)井在車站的兩頭，且需要在列車上安裝空調(diào)系統(tǒng)；3.屏蔽門系統(tǒng)，顧名思義，利用站臺(tái)安裝的滑動(dòng)屏蔽門，隔絕站臺(tái)區(qū)和隧道的空氣聯(lián)系，從而防止隧道內(nèi)的熱空氣與車站內(nèi)的空調(diào)冷空氣之間的熱交換。此類系統(tǒng)具有安全、環(huán)保的特點(diǎn)，但是由于整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)成本較高，并未形成大規(guī)模的使用。
　　地鐵活塞風(fēng)主要是指列車在隧道內(nèi)高速行進(jìn)時(shí)，由于狹小的空間會(huì)使列車正面造成巨大的空氣壓力，產(chǎn)生正壓，而列車后面的空氣相對(duì)較為少，形成負(fù)壓，空氣間由于壓力差異而產(chǎn)生對(duì)流

4、形成了風(fēng)。由于隧道對(duì)氣體的約束以及氣體與地鐵的摩擦作用，隧道內(nèi)形成一股特殊的氣流，類似于在隧道空間內(nèi)進(jìn)行活塞運(yùn)動(dòng)，這也是活塞風(fēng)名字的來由。
　　列車在行進(jìn)過程中主要有3個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)活塞風(fēng)壓力進(jìn)行增壓作用，因其流動(dòng)特征存在差異，只有采用不同流動(dòng)分析方法進(jìn)行研究。不難發(fā)現(xiàn)，列車頭部(環(huán)隙進(jìn)口段)和尾部(環(huán)隙出口段)的推動(dòng)力增壓和牽引力增壓，三個(gè)階段的氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律大致相同，但是環(huán)隙均勻段的剪切力變化規(guī)律相對(duì)特殊。結(jié)合氣流運(yùn)動(dòng)理論和數(shù)學(xué)分析，

5、嘗試確定活塞風(fēng)壓力增加的計(jì)算公式和變化特點(diǎn)。
　　根據(jù)城市規(guī)劃建設(shè)方案，合肥市中心城區(qū)城市軌道交通線網(wǎng)涵蓋十二條線路，延伸近340公里，在中心城區(qū)的線網(wǎng)密度約0.5公里/平方公里，共有換乘站21座。預(yù)計(jì)2020年，合肥市公共交通占交通運(yùn)輸量比例可達(dá)67％，其中軌道交通能占據(jù)交通總量的三分之一。合肥市軌道交通1號(hào)線一、二期工程北起合肥站，南至徽州大道站。本工程線路全長24.58km，全地下線，設(shè)車站23座，最大站間距2462m，最小

6、站間距714.5m，平均站間距1106m。
　　地鐵系統(tǒng)是一個(gè)將地下空間與地下空間合理連接的空間系統(tǒng)，為了研究其運(yùn)行過程的環(huán)境狀態(tài)，首先要弄清楚地鐵隧道內(nèi)的空氣流動(dòng)以及熱量轉(zhuǎn)移規(guī)律才行。一般情況下對(duì)于此類問題，都是選擇地鐵在日常運(yùn)行狀態(tài)下分析和研究其溫度變化規(guī)律，氣流運(yùn)動(dòng)方式以及污染水平變化特點(diǎn)等。對(duì)于這些模擬研究，都需要借助具有針對(duì)性的模擬軟件來完成。如今世界上研究地鐵環(huán)境的科研人員，大多使用Subway Environment

7、
　　Simulation,簡稱SES的模擬軟件，該軟件是由美國在1975年開發(fā)出來的一款模擬軟件，因?yàn)樵撥浖鄬?duì)其他同類型的軟件而言，具有模擬數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、模擬條件更為貼合實(shí)際等優(yōu)點(diǎn)，故而備受科研技術(shù)人員青睞。該軟件是由美國在1975年開發(fā)出來的一款模擬軟件，本文使用SES軟件研究了合肥市城市軌道交通1號(hào)線的活塞風(fēng)影響。
　　隧道活塞風(fēng)對(duì)于地鐵隧道熱環(huán)境具有重要的影響，本文分析了地鐵活塞風(fēng)的特點(diǎn)，通過數(shù)學(xué)公式計(jì)算其速度、壓