地铁车厢内人员新风量的研究

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1、地铁车厢内人员新风量的研究摘要通过对有屏蔽门时地铁隧道和车厢内C02浓度的建模与分析指出，在冬季如关闭地铁线各车站轨顶站台底的排风机，仅依靠活塞风，在早晚高峰时期能满足隧道中的温度要求，但不能满足列车内人员的卫生要求。经计算得出，最不利段隧道内早晚高峰时最小新风量为41m3/s，此值正好与车站轨顶站台底排风机风量相吻合，说明有屏蔽门时早晚高峰时必须开启车站轨顶站台底的排风机。关键词地铁屏蔽门C02浓度新风量1问题的提出地铁环境控制（以下简称环控）是地铁能够正常运行的重要保证，车厢内环境品质（IEQ）的控制是地铁环控

2、的重要内容，目前国内外的研究与实际工程设计［17］均主要针对地铁站厅、站台和隧道的空气新风量进行分析，提出相应的技术指标，并未涉及乘客逗留时间长、人员密度大的车厢内部的人员新风量问题。目前对车厢内部的研究仅指车辆生产厂家配置通风空调系统，其中新风量和空调负荷的算法和固定建筑一样，没有考虑列车停站时的换气量、运行时产生的一系列压力问题以及隧道空气并非室外新风的问题。《地铁设计规范》［1］中规定：当通风系统开式运行时，每个乘客所需的新风量不应少于30m3/h:当闭式运行时，其新风量不应少于m3/h，且系统的新风量不应少

3、于总送风量的10%。当采用空调系统时，每个乘客所需的新风量不应少于m3/h，且系统的新风量不应少于总送风量的10%。而并未涉及地铁车厢内通风量与新风量。文献［1］中还规定:空调车新风量201113/（人*h），正压5〜10Pa，能提供45min的应急通风，每节地铁列车通风量不少于4000m3/h,目前设计通风量为7000〜8000m3/h。然而地铁列车车厢内的新风量，实际是隧道内的空气并非真正意义上的新风。无屏蔽门时，由于站台送风、列车运行的活塞风作用，站台空气和隧道空气有一■定的掺混，惨混系数随着站台送风速度和活

4、塞风作用的增强而减小，但掺混量是增加的。为减少站台空调能耗，减少掺混量，一般在站台两端设置迂回风道，减少活塞风对站台的影响，目前地铁运行情况和XX年8月清华大学对广州地铁一号线测试结果表明，这种结构能满足地铁列车车厢内人员要求。地铁有屏蔽门时，在夏季或过渡季，一般都要开启车站轨顶站台底排风机，其排风量为40〜50m3/s，由STESS模拟可知，这时隧道内新风量已大于无屏蔽门时的机械通风工况。但在冬季，隧道中温度不是很高，如关闭地铁线所有车站轨顶站台底的排风机，仅依靠活塞风道的进、排风量是否能满足列车内人员卫生要求?

5、笔者将对此进行探讨。2车厢内C02浓度的研究目前地铁列车采用的新型组合式通风机，经测试，在列车运行过程中，其首末车厢环境压差为600Pa时，动态进风量为787m3/h且基本不变，每节车厢安装11台，总风量不小于7000m3/h，车厢尺寸为mXmXm。不管有无屏蔽门，以车厢为控制体，车厢壳体为边界，地铁列车在隧道中运行时流入流出控制体的C02浓度平衡示意图见图1。假设车厢内温度不变，则车厢内空气密度P为常数，取P=kg/m3。在一般农村和城市，室外空气中C02的质量分数为％〜％（体积分数为％〜％），卫生要求地铁车站、

6、车厢内C02的体积分数不大于%，即质量分数不大于％。不考虑车厢内外的温差影响，此时车厢内C02质量平衡微分方程为式中G为车厢内进、排风量，kg/h;Cl为隧道内C02的体积分数，％;t为时间变量，h;m为每个人的C02发生量，§/（人《h），数值见表1;n为每节地铁列车车厢内人员数，人，额定载客量为260人，超员载客量上限为312人；1000为换算系数，g/kg;C为车厢内CO2的体积分数，％;V为车厢体积，m3,车厢内体积为10488m3,净空间体积为V=n。式中CO为站台的C02体积分数，％，可作为列车的初始c

7、O2体积分数；Cn为车厢内C02的最终体积分数，％，该值应不大于满足车厢内人员卫生要求的C02的允许浓度cc;T为列车运行时间，h,1700m的区间大概运行116s车厢内初始C02体积分数CO与隧道内C02体积分数C1的关系见图2。由图2可知，当车厢内C02初始体积分数变小时，隧道内空气的C02体积分数可以高一些。而车厢内C02初始体积分数主要跟车站站台内的C02体积分数有关。根据文献[2],对上海地铁一号线部分站台的C02浓度进行测试，其质量分数为%〜％（体积分数为%〜%）。假设车厢内C02初始质量分数为％（体积

8、分数%），由图2可知，隧道内C02质量分数应不大于％（体积分数不大于%），就可以满足最不利工况下车厢内人员卫生的新风量要求。进一步讨论的问题是，为保证隧道内C02质量分数不大于％（体积分数不大于%），隧道的通风量与C02浓度的关系。3隧道内C02浓度的研究有屏蔽门时，在冬季如仅靠活塞风道进排风，能否满足车厢内乘客的卫生要求？以隧道作为控制体，隧道围护结构为边