详情

原文传递合肥市城市轨道交通区间活塞风特性的探究

论文题名：	合肥市城市轨道交通区间活塞风特性的探究
关键词：	地铁隧道;活塞风;压力特征;气流运动;环境控制系统
摘要：	随着现代经济的飞速增长以及城市现代化进程的提速，越来越多人口涌向城市，特别是其是常住人口数量达到千万以上的特大城市，在对交通运输的要求不断增加的同时也给城市交通运输能力造成了巨大的压力。所以，人们在寻求处理这类问题的途径时不约而同地想到了与传统的地上交通相对应的地下交通运输领域，这也是国内较多大型城市近年来着力开发、研究的主要对象。但是，产生的热量没有及时进行处理，从而使得地铁系统当中的温度每年都在上涨，这样就导致了地铁内部的环境越来越差。对于地铁来说，其环控系统的运行的能量损耗占到总能耗的大部分，因此研究地铁的能耗至关重要，对于提高地铁的运行效率，降低能源损耗具有较高的现实意义。　　目前主要有3种主流的模式来处理上述问题：1.开式系统，这种系统的主要手段是在轨道交通线路的连接点处建立通风井，然后通过一定的外力如活塞或机械进行换气，达到通风的目的，只适合居民不太集中，土地空间资源较为充裕的地区选择；2.闭式系统，这种系统无需利用外界空气与轨道内空气进行交换，通风井在车站的两头，且需要在列车上安装空调系统；3.屏蔽门系统，顾名思义，利用站台安装的滑动屏蔽门，隔绝站台区和隧道的空气联系，从而防止隧道内的热空气与车站内的空调冷空气之间的热交换。此类系统具有安全、环保的特点，但是由于整个系统建设成本较高，并未形成大规模的使用。　　地铁活塞风主要是指列车在隧道内高速行进时，由于狭小的空间会使列车正面造成巨大的空气压力，产生正压，而列车后面的空气相对较为少，形成负压，空气间由于压力差异而产生对流形成了风。由于隧道对气体的约束以及气体与地铁的摩擦作用，隧道内形成一股特殊的气流，类似于在隧道空间内进行活塞运动，这也是活塞风名字的来由。　　列车在行进过程中主要有3个环节对活塞风压力进行增压作用，因其流动特征存在差异，只有采用不同流动分析方法进行研究。不难发现，列车头部(环隙进口段)和尾部(环隙出口段)的推动力增压和牵引力增压，三个阶段的气流运动规律大致相同，但是环隙均匀段的剪切力变化规律相对特殊。结合气流运动理论和数学分析，尝试确定活塞风压力增加的计算公式和变化特点。　　根据城市规划建设方案，合肥市中心城区城市轨道交通线网涵盖十二条线路，延伸近340公里，在中心城区的线网密度约0.5公里/平方公里，共有换乘站21座。预计2020年，合肥市公共交通占交通运输量比例可达67％，其中轨道交通能占据交通总量的三分之一。合肥市轨道交通1号线一、二期工程北起合肥站，南至徽州大道站。本工程线路全长24.58km，全地下线，设车站23座，最大站间距2462m，最小站间距714.5m，平均站间距1106m。　　地铁系统是一个将地下空间与地下空间合理连接的空间系统，为了研究其运行过程的环境状态，首先要弄清楚地铁隧道内的空气流动以及热量转移规律才行。一般情况下对于此类问题，都是选择地铁在日常运行状态下分析和研究其温度变化规律，气流运动方式以及污染水平变化特点等。对于这些模拟研究，都需要借助具有针对性的模拟软件来完成。如今世界上研究地铁环境的科研人员，大多使用Subway Environment 　　Simulation,简称SES的模拟软件，该软件是由美国在1975年开发出来的一款模拟软件，因为该软件相对其他同类型的软件而言，具有模拟数据准确性高、模拟条件更为贴合实际等优点，故而备受科研技术人员青睐。该软件是由美国在1975年开发出来的一款模拟软件，本文使用SES软件研究了合肥市城市轨道交通1号线的活塞风影响。　　隧道活塞风对于地铁隧道热环境具有重要的影响，本文分析了地铁活塞风的特点，通过数学公式计算其速度、压力情况并研究活塞风的形成机理、基本流动模型，分析列车活塞风的压力以及各个阶段的增压过程，运用模拟软件对地铁活塞风的通风形式进行了研究从而为地铁环控系统的设计优化、科学评估以及针对性管理提供参考建议。
作者：	王彬
专业：	建筑与土木工程
导师：	程海峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽建筑大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文