地铁公共区及隧道防排烟系统研究

都市快轨交通・第１９卷第３期２００６年６月

《机电工程●

地铁公共区及隧道防排烟系统研究

祝

岚１王奕然１肖泽南２

（１．北京城建设计研究总院北京１０００３７；２．中国建筑科学研究院北京１０００１３）

房上层（即交通枢纽的地下一层）设有区间隧道风机房，折返线端部设有折返线风机房。图１为东直门站车站及隧道风机房位置图，图２为车站站台，图３为车站西北端区间隧道。

北京地铁１３号线从西直门至东直门，全长４１

ｋｍ。

其中，地下线约１．６ｋｍ，设１座地下站；其余为地上线路，共设置１５座地上站。全线至今已运营３年。东直门站位于东直门交通枢纽的地下２层，是地铁１３号线的终点站，也是全线唯一的一座地下车站。东直门交通枢纽是北京东部连接地铁１３号线、２号线、首都机场线等轨道交通主干线的纽带，预计远期客流较大，且大部分乘客对周围建筑环境不了解，一旦发生火灾，建筑设施及消防设施能否充分保障站内人员的安全疏散是非常重要的。本文着重研究东直门车站公共区及隧道的防排烟系统。

图２

东直门车站站台

图３

东直门车站西北端区间隧道

图１

东直门车站及隧道风机房位置

１土建工程概况

东直门站为单层侧式车站，站台与站厅位于同一平面。车站总建筑面积约为１０两侧站台共约为２

６００

０００

２车站公共区防排烟设计

２．１

系统配置情况

在车站的Ｉ号、Ⅱ号通风空调机房内，各设有２台

ｍ２，其中东北、西南

８００ｍ２；

ｍ２，两侧站厅共约为２

公共区排烟风机（由空调系统回排风机兼作），分别负责半个车站的排烟。在车站北端隧道通风机房内设置的２台隧道风机，亦可作为车站站台的排烟风机使用。公共区排烟设备的性能参数见表１。

表１公共区排烟设备的性能参数

建筑类别为一类，耐火等级为一级。车站的东北端与西南端分别设有Ｉ号与Ⅱ号通风空调机房。

东直门站西北端连接有通向地面的１．１ｋｍ长区间隧道，东南端连接有约３００ｍ的折返线隧道。隧道为暗挖结构，拱形断面；线路间设中隔墙，中隔墙上每隔１５０ｍ设１个联通道。车站东北端Ｉ号通风空调机

收稿日期：２００５—１１・２２

修回日期：２００６。０４。２４

风机编亏

ｌ鎏薹’一１１１，２

性能参数

Ｈ＝８００Ｐａ

Ｌ＝６２０００ｍ３／ｈ／／＝８００Ｐａ

Ｈ：１０００

位

置

ＨＰＦ－ｌｌ，２五＝６２００Ｄ菇／ｈＩ号通风空稠机房ＩＩ号通风空调机房

作者简介：祝岚，女，大学本科，高级工程师，从事城市轨道交通工程

通风、空调系统的设计和研究工作，ｚｈｕｌａｎ＠ｂｕｅｄｒｉ．ｃｏｍ

硎冒一Ｉｔ２二＝２０００００舻／ｈ

注：Ｌ为风量。Ｈ为风压。

Ｐａ地下１屉区间ｇ，ｇ．４－

７８

ＵＲＢＡＮＲＡＰＩＤ

ＲＡＩＬ

ＴＲＡＮＳＩＴ

万方数据

东直门车站站厅、站台公共区为一个防火分区，采用挡烟垂壁将其划分为４个防烟分区。分别为防烟分

区１一东北侧站厅，面积１

６００

ｍ２；防烟分区２一东北侧

站台，面积１

３００

ｍ２；防烟分区３一西南侧站厅，面积

１２００

ｍ２；防烟分区４一西南侧站台，面积１

３００ＩＴｌ２。图

４为东直门公共区防烟分区划分图。

图４东直门公共区防烟分区划分

站厅、站台的空调回排风管道兼作排烟管道，站厅排烟口在站厅中部均匀布置，站台排烟口沿轨道方向设置在车行道顶部，区间隧道排烟口设置在车站站台南端。火灾发生时，空调系统转换为排烟模式，根据不同的着火位置，开启相应的排烟风机，同时关闭未着火防烟分区的管道。具体操作模式见表２。

表２公共区排烟系统操作模式表

火她置篆善计猕产／裂≯实嬲∥

东北侧站厅

１

９６０００

ＨＰＦ。Ｉ１，２

１２４０００

批侧站台２

・８０００

ＴｖＨＰＦＦ：｛：主：３２４０００

西

南侧站厅３记

咖岍一

Ⅱ

０

弘

咖蔼

咖

－

西

南侧站台

４

唧聊

＿

ⅡⅡ０或｝２

弘

咖

２．２火灾烟气扩散模拟分析

由于地铁东直门车站具有地铁功能又设于高层建筑地下２层，现地铁规范未涵盖。对于这样一个特殊的地下建筑，其防排烟设施是否能满足人员安全疏散要求成为一个问题。为此，通过模拟软件Ｆｌｕｎｔ建立三维模型，对不同的火灾场景，利用计算流体力学的方法进行烟气扩散模拟分析，以确认车站防排烟系统设计的可靠性。

烟气模拟计算采用如下分析判定标准：逃生路线上的空气温度不高过８０℃，一般指地板以上２ｍ的空间，这个温度指标是火场中的烟气瞬时温度，人员在该

万方数据

地铁公共区及隧道防排烟系统研究

温度下可以耐受１５

ｍｉｎ。

２．２．１站厅火灾模拟

站厅火灾模拟选择了东北侧站厅出人口１，假定行李着火。选择出入口处着火，意味着火灾后短时间内出入口变为不可用，人员疏散少了一个出口，更加危险。东北侧站厅设有两个出入口，分别为出人口１与出人口Ａ，且两个出入口疏散能力基本相同。模拟火灾规模为１．５ＭＷ，排烟系统按照防烟分区１着火模式运作。图５是火灾发生后３００ｓ．９００

Ｓ时公共区２ｍ处

温度分布云图。

（ａ）３００ｓ时（ｂ）９００ｓ时

图５公共区２ｍ高处温度分布云图

从模拟结果可看出，除发生火灾的出入口１温度超标外，其他公共区域及出入口温度均在４０℃以下。从烟气角度来说，烟气向公共区域的蔓延不明显，在

１５

ｍｉｎ之内不会将出入口Ａ封闭而出现危险，此时人

员疏散已基本完成。《地铁设计规范》要求为６ｍｉｎ内疏散完成，站厅火灾模拟场景减少了一个出入口，疏散能力减少一半，即１２ｍｉｎ内应完成疏散，因此站厅火灾时其防排烟设置是有效的。

另外，从模拟结果还可以看出，出人口的挡烟垂壁对烟气的横行蔓延有明显作用，造成烟气在挡烟垂壁一侧的堆积。

２．２．２站台火灾模拟

站台火灾分为站台行李火灾与列车在站台火灾，

以最不利情况——列车在站台火灾建立模型。模拟火

灾规模为５．１Ｍｗ，排烟系统按照防烟分区２着火模式运作。图６和图７分别是开启或关闭隧道风机时，火灾发生后５００ｓＳ００ｓ时公共区２ｍ高处的温度分布云图。

从模拟结果可以看出，区间隧道风机的开启或关闭对火灾烟气蔓延的影响很大，且时间越长差别越显著。当仅开启车站排烟风机而区间隧道风机关闭时，烟气侵入到站厅与出人口交界处的时间为５００ｓ；当车站排烟风机与区间隧道风机同时开启时，烟气侵入到站厅与出入口交界处的时间要大于９００ｓ。虽然，在区间隧道风机不开启的情况下，站台火灾时防排烟系统可以满足人员疏散要求，但考虑到充分利用现有风机资源，为火灾时人员疏散提供更充足的时间，在实际设

ＵＲＢＡＮＲＡＰＩＤ

ＲＡＩＬＴＲＡＮＳＩＴ７０

都市快轨交通・第１９卷第３期２００６年６月

洞口－２５．６６

删３区间骘５９＿２５６６－２５６６

辫臀｜

车站

隧道ｌ

联通道ｌｏ．００№．１２ｈ５５ｌ一３１４．３６Ｉｏｂｏ．０３Ｊｏ

一６８６３

８８

００

一——＿－’—————，。一————ｙ７５

０．０００．００｝

洞口÷＋Ｉ１２０．３５｝｝

＋｝

★

６５

ｌ一６８

７６

２５６５

２５６５

２５．５３

２３．９８旺ⅡＩ■１２４．７２

２５．６１２５．６５

２５

●出人口

区间隧道列车

（ａ）隧道风机开启（ｂ）隧道风机关闭

单位：ｍ｝ｓ

图６

５００

８时公共区２ｍ高处温度分布云图

（ａ）开启２台区间隧道风机

洞口

区间隧道

１１８１１８

－４８．６３

－４８８６

－５８．６８

－４８．７ｌ

－４８．６３

菊要耋ｌ型堑型兰型垂；墅鄹！！二壁堕竺型：：獬键

／２２ｌ

１７０１１１７．０１

４８６２

＿１３８．１

４８．６２

４８．６２４８４０

４５．４６口号黑鄄６．８７

４８．５５

４８．６２

４８．６２

出人口区间隧道～。

单位：ｍ｝ｓ

（ｂ）开启４台区『可及折返线隧道风机

（ａ）隧道风机开启

（ｂ）隧道风机关闭

图８隧道火灾模拟结果

图７

９００

ｓ时公共区２ｍ高处温度分布云图

从模拟结果可以看出，仅开启２台区间隧道风机

计中，采用了站台火灾时同时开启车站排烟风机和区时，大部分风量从车站出入口短路，按隧道断面面积

间隧道排烟风机的方案。

２０

ｍ２计算，隧道内的风速小于２ｍ／ｓ，不符合规范要

３区问隧道防排烟设计

求；开启全部４台区间隧道及折返线隧道风机时，出入３．１

系统配置情况

口的风量可以由折返线风机弥补，隧道内的风速大于

东直门站北端、南端分别连接有较长的区间隧道

２

ｒｎ／ｓ，符合规范要求。

和折返线隧道，因在折返线段列车上已没有乘客，可不

另外，该工程在隧道中隔墙上每１５０ｍ设置了联

考虑设置排烟系统；而区间隧道根据《地铁设计规范》

通道，从模拟结果可以看出火灾发生时排烟系统启动要求，需设置机械排烟系统。本设计在车站北端区间后联通道内的气流方向。着火列车左侧（新风引入隧道风机房及南端折返线风机房内分别设置２台排烟侧）联通道内的气流是新风从着火隧道流向未着火风机。排烟风机的风量均为２００

０００

ｍ３／ｈ，风压为

隧道，而着火列车右侧（烟气排出侧）联通道内的气１０００

Ｐａ；风机及相关排烟设备耐高温等级为１５０ｏＣ，连

流是新风从未着火隧道流向着火隧道，因此未着火的续工作１

ｈ。

隧道内不会有烟气流入，是安全区。实际运行时，若当列车在区间隧道内发生火灾时，由于隧道内照列车在隧道内发生火灾且失去动力需要疏散乘客时，明及疏散条件有限，人员易产生恐慌心理。因此，如果应引导乘客尽快进入未着火隧道再迎着新风方向车辆能够继续行驶，则要求必须驶至前方车站，然后按疏散。

照列车在车站站台发生火灾的模式组织排烟与人员疏４结语

散。如果列车在隧道内发生火灾且失去动力，则开启通过采用ＣＦＤ三维模拟计算方法，对北京地铁１３全部４台区间隧道及折返线隧道风机，组织隧道内的号线东直门站站厅、站台进行火灾烟气扩散模拟，验证纵向气流，为乘客的安全疏散创造条件。

了该站公共区排烟系统配置及其运行模式可以满足火３．２隧道内火灾气流模拟分析

灾时的人员安全疏散要求。同时，对隧道内火灾时的《地铁设计规范》１９．１．４０规定：区间隧道火灾的一维烟气气流流动状况模拟，验证了隧道内的火灾排排烟量，按单洞区间隧道断面的排烟流速不小于２

ｍ／ｓ

烟风速也可以满足规范要求。

计算，但排烟流速不得大于１１ｍ／ｓ。为了验证隧道排计算机模拟的方法应用于地铁工程设计中，一方

烟系统能否满足上面的风速要求，采用ＳＴＥＳＳ３．０一维面可以方便地验证设计方案的合理性，提高设计工作地铁热环境模拟软件，对火灾情况下的隧道内气流流效率；另一方面可以为系统配置方案及运行模式的优动状况进行了模拟分析，图８为列车在区间隧道发生化提供参考依据，与工程设计形成良好的互动。

火灾时的两种模拟结果。

（下转第８９页）

一

万方数据

勇

。。ｉ㈣㈣黼黼嘲群嘲黼—————■■—■＿—●——————＿＿—＿■■———＿＿＿—■■—■●—●＿＿＿＿■■■———●■■＿＿＿—■■——■—●———■■—■—■■■■●■——■■Ｉ

广州地铁４号线机电设备监控系统的设计

３结语

［Ｊ］．都市快轨交通，２００５，１８（６）

广州地铁４号线的ＥＭＣＳ，在总结国际国内先进地

责任编辑：郭洁

铁技术和广州市以往轨道线路经验的基础上进行了改

进和优化，采用了公共的骨干传输网络，实现了信息的ＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄ，

共享。ＥＭＣＳ集成到ＭＣＳ中，提高了地铁机电系统的ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ

ｏｎ

自动化水平。随着网络技术、ＰＬＣ技术的不断发展，广Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ

ＭｅｔｒｏＬｉｎｅ４

州地铁将考虑不在ＥＭＣＳ中设置专用的维修网络，而Ｌｉｕ

Ｗｅｎ

改由ＭＣＳ集中统一考虑全线系统的维修功能，以便进（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｔｒｏＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈ

一步提高系统集成度，提高系统的运行效率。

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ

５１００１０）

参考文献

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ

ｄｅｓｉｇｎ

ｏｆｔｈｅ

ｐｉｌｏｔ

ｓｅｃｔｉｏｎ

ｏｆ

［１］ＧＢ５０１５７－－２００３地铁设计规范［Ｓ］．北京：中国计划出版

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ

ｍｅｔｒｏＬｉｎｅ４，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄ

社。２００３．

ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ（ＥＭＣＳ）ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ

ｎｅｔ

［２］广州市轨道交通４号线总体设计文件［Ｇ］．２００５．ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＬｉｎｅ４ＥＭＣＳａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＭａｉｎ

［３］魏小东．城市轨道交通自动化系统与技术．北京：电子工

Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＣＳ）ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｏｎｓｆｏｒ

业出版社．２００２．

ＥＭＣＳｉｎｍｅｔｒｏａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｌｉｎｅｗｉｔｈｔｈｅｔｙｐｅｓｏｆｓｔａｔｉｏｎｓ

［４］唐敏．地铁机电设备监控系统的技术需求分析及对策

ａｎｄｔｈｅ

ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ

ｏｆ

ＥＭＣＳ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆ

［Ｊ］．都市快轨交通，２００５，１８（３）．

ＥＭＣＳｉｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．

［５］黄永波．广州地铁站的机电设备监控系统组网方案优化

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｔｒｏＬｉｎｅ４：ＥＭＣＳ；ｆｉｅｌｄｂｕｓ

（上接第８０页）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇＤｏｎｇｚｈｉｍｅｎＳｔａｔｉｏｎｏｎ

ＢｅｒｉｎｇＭｅｔｒｏ

Ｌｉｎｅ

参考文献

１３

ａｓ

ａｌｌ

ｅｘａｍｐｌｅ，ａｕｔｈｏｒｓ

ｏｆｔｈｅ

ｐａｐｅｒ

ａｄｏｐｔ

ＣＦＤｔｈｒｅｅ

ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ

ｏｎｅ

ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｅｔｗｏｒｋ

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

［１］北京城建设计研究总院．北京城市铁路东直门站防排烟

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ

ｔｏｍａｋｅ

ａ

ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｎ

ｔｈｅ

ｓｍｏｋｅ

系统施工图设计［Ｒ］．北京，２００１．

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄａｉｒｆｌｏｗｄｕｒｉｎｇａ盘ｅｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅ［２］中国建筑科学研究院．东直门城铁站疏散安全与防排烟

ｓｍｏｋｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｅｘｈａｕｓｔ

ｓｙｓｔｅｍｉｎｓｔａｌｌｅｄｉｎｔｈｅｐｕｂｌｉｃ

设施消防性能化评估报告［Ｒ］．北京，２００４．

ａｒｅａｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｎａｎｄｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｔｕｎｎｅｌｓ，ａｎｄｐｏｉｎｔｏｕｔｔｈａｔ［３］刘英杰，那艳玲．计算流体动力学在轨道交通环控系统分

ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｍｏｋｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｅｘｈａｕｓｔ

ｓｙｓｔｅｍｉｓ

析中的应用［Ｊ］．都市快轨交通，２００４，１７（４）：２７—２９．ｍｏｓｔ

ｎｎｐｏｒｔａｎｔ

ｔｏ

ｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅ

ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ

ｏｆｐａｓｓｅｎｇｅｒ

［４］ＧＢ５０１５７－－２００３地铁设计规范［Ｓ］．北京：中国计划出版

ｅｖａｃｕａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇ

ａ

ｆ哥ｅ．

社．２００３．

Ｋｅｙ、

ｗｏｒｄｓ：ｐｕｂｌｉｃ

ａｒｅａ；ｔｕｎｎｅｌ；ｓｍｏｋｅ

ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ

ａｎｄ

［５］欧阳沁，江泳，朱颖心．地铁站台火灾排烟通风模式分析

ｅｘｈａｕｓｔ；ｓ妇ｕｌａｔｉｏｎ；ＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔｒｏ

Ｌｉｎｅ

１３；Ｄｏｎｇｚｈｉｍｅｎ

［ｃ］／／全国暖通空调制冷２００２年学术文集．北京，２００２．Ｓｔａｔｉｏｎ

［６］欧阳沁，江泳，朱颖心，等．关于地铁隧道区间段阻塞工况

临界通风速度的研究［Ｊ］．地铁与轻轨，２００２（２）．

天津地铁１号线启用自动售检票系统

责任编辑：郭洁

６月１２日投入试运营的天津地铁１号线采用自动售检票系统。车票采用单程票和储值票两种方式，起步ＳｍｏｋｅＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ

ａｎｄＥｘｈａｕｓｔ

Ｓｙｓｔｅｍ

价２元，全程最高票价５元，乘客购票时可依据路程远ｉｎｔｈｅＰｌｌｂｌｉｃＡｒｅａａｎｄｉｎｔｈｅＴｕｎｎｅｌｓ

近而选择；同时面向社会办理学生票和老人票，可享受７—８折优惠。天津地铁每天试运营时间为９：００—ｏｆ

Ｍｅｔｒｏ

１６：００，最小行车间隔１５ｍｉｎ。试运营一段时间后，将根

ＺｈｕＬａｎｌ

Ｗａｎｇ

Ｙｉｒａｎｌ

ＸｉａｏＺｅｎａｎ２

据实际情况逐步延长运营时间，并根据乘客出行需要划（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ

ＵｒｂａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄ

分运营高峰、低峰、平峰时段。据预测，未来天津地铁ｌＲｅｓｅａｒｃｈ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ

１０００３７；

号线在高峰时段的最大输送能力为４．８１万人／ｈ。

２．Ｃｈｉｎａ摘编自“中国城市轨道交通网”２００６一０６—１３

ＡｃａｄｅｍｙｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｒｉｎｇ１０００１３）

万方数据