地铁地面站热环境对运营安全的影响及改进——以北京市亦庄文化园站为例

为改善轨道交通地面站的夏季高温环境,提升运营的安全性和舒适性,以北京地铁亦庄文化园站为研究对象,采用12台蒸发冷却机组直接送风的方式进行热环境改善,并通过现场温度检测对比和CFD软件建模分析的方法进行验证。结果表明:该方式可使该地面站台夏季平均温降接近5℃。对轨道交通新线建设、工程改造等均具有较强的技术价值和指导意义。

地铁通风与热模拟方案及其分析

在分析地铁环控能耗影响因素的基础上 ,运用地铁热环境模拟软件 (STESS) ,对我国南方某城市地铁在不同环控运行模式下的不同位置 (隧道和站台 )的风速、风量、压力、温度长期 (逐月 )和短期 (逐时 )的变化情况、车站环控负荷及全年环控能耗进行模拟与预测 ,着重讨论了通风方案和热模拟方案与各车站空调负荷和全线全年空调能耗之间的关系 ,为地铁环控系统的可行性研究、系统设计。

隧道活塞风速计算方法及其影响因素分析

针对隧道内活塞风会对安全门和广告灯箱等引起破坏的问题,开展了地铁单线无风井和有风井两种形式的隧道空气动力学特性分析,建立了隧道各断面之间的一维伯努利方程和流体连续性方程,研究了不同形式隧道下活塞风速的理论计算模型.并使用SES软件建立其仿真模型对计算模型的结果进行验证,重点研究了对活塞风速影响的主要因素.结果表明:隧道内活塞风速与列车速度、列车长度和列车外表面光洁度等成正比例关系,而活塞风井高度、断面面积和风井位置等参数对活塞风速影响不大.所提出的计算模型可用于实际工程中活塞风速的简便计算.

地铁竖井施工过程中周边环境响应分析

为明晰地铁竖井施工过程中周边场地的响应,减少地铁施工风险,以长春地铁1号线自由大路车站竖井工程为背景,采用有限元软件对竖井周围场地及邻近建筑物沉降进行数值模拟。探讨了倒挂井壁法竖井施工过程中周围场地地表变形特点和机理,分析了工程中隔离排桩的作用。研究表明:衬砌水平变形与井底隆起变形是竖井开挖引起周围地层变形移动的主要原因;设置的隔离排桩阻断了上部地基的变形传递,降低了竖井开挖施工对周边建筑物地基的累积沉降及差异沉降量的影响。最后,对隔离排桩桩长设置进行了探讨。研究成果对类似相关工程的设计与施工具有借鉴意义。

多匝道城市公路隧道通风孔布置研究

针对某多匝道城市公路隧道,利用SES通风模拟软件研究通风孔布置、通风孔个数等因素对隧道内污染物体积分数分布、通风孔排污效率等通风效果的影响。结果表明:1)隧道采用顶部开孔自然通风方式,可以有效减少隧道内及出口处污染物体积分数;2)在匝道分岔点上方集中布置通风孔能达到较好的通风效果,开孔个数较少可减少土建投资;3)隧道段过长污染物体积分数不能满足标准时,应在隧道段后部增设开孔。

地铁车站空气环境模拟分析软件的研究与开发

研究目的:地铁是一个人群密集且与外界联系面较小的地下空间,必须设置空调通风排烟系统,对其内部空气环境及火灾情况下的烟气流动等因素进行全面控制,为此,重点研究和掌握地铁车站内部空气的温度、速度、流动方向等分布情况,为乘客及地铁工作人员提供和创造适宜的环境条件。研究结论:地铁车站内部空气环境模拟分析程序软件TSDI-SCFD1.0,以CFD程序软件为平台和基础,能够实现对地铁车站内部空气状况进行三维模拟分析。通过该软件的研究和开发使CFD技术成功的应用于地铁设计中,弥补了以往地铁环控模拟计算分析软件的缺陷和不足,直观、形象的可视化结果和详尽、具体的分析数据,可以为地铁环控专业设计人员的系统设计及方案确定提供准确、可靠的依据。

一种模拟地铁环境的能馈试验系统

地铁能馈系统可以将地铁制动时的能量回收到电网,极大节约电能。然而地铁能馈系统试验过程中缺少地铁频繁启动、制动的试验环境,文中设计了一套背靠背的再生电能回馈试验系统,S1逆变器模拟地铁自动的启动、制动,S2逆变器检测满足解锁或待机条件自动进入回馈或者待机状态。试验结果表明该试验系统在模拟地铁制动过程时快速解锁,同时稳定直流电压,在模拟地铁启动过程时快速闭锁进入待机状态,为地铁能馈系统现场挂网运行提供了试验支撑。

计算流体动力学在轨道交通环控系统分析中的应用

介绍了近年来发展较快的一种计算机辅助设计技术——计算流体动力学(CFD),并将其与世界上第一个地铁环控计算机模拟软件SES进行比较,对CFD在城市轨道交通环控系统中的应用进行了分析和探讨。

地铁列车活塞风对站台空气环境影响的数值模拟

通过对典型岛式站台在不开启机械通风系统闭式运行的情况下,单列车进、出站过程中流场分布的三维数值模拟,分析了流速对候车乘客舒适性的影响,计算了活塞风所造成的站台通风量,分析了其对改善空气质量所起的作用.结合模拟及分析的结果,提出了未来地铁站台环控系统设计应当考虑的问题.

地铁火灾研究

对世界各国的地铁火灾进行分析,阐述了地铁火灾产生的原因和危险性,介绍了地铁设计中的通风空调系统,探讨了火灾研究的手段,并通过实例进行模拟与分析。

不同湍流模型模拟地铁站台气流组织比较

以某地铁站台为例,利用计算流体力学方法,采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、混合长度零方程模型、Chen零方程模型以及v2f模型,对其通风系统下站台、站厅内的温度场和速度场进行数值模拟。通过对不同模型下结果的比较分析,发现Chen零方程湍流模型在较少的收敛迭代次数下,能够得到与标准k-ε模型和RNG k-ε模型较为接近的流场和温度场,而混合长度零方程模型和近年来兴起的v2f模型则与其他模型的计算结果有较大差异。结果表明,在对地铁站台建立热环境数值模型时,湍流模型的选择也需谨慎。

列车停站时段站台屏蔽门渗透风量的数值模拟计算

采用CFD软件和STESS软件相结合的方法,以某典型地铁站台为研究对象,建立了CFD模型,计算出了站台活塞风掺混系数约为11.3%,为地铁屏蔽门系统环控能耗预测提供了理论基础。

严寒地区地铁热环境的有效控制措施研究

为有效保障严寒地区地铁车站和隧道的冬季热环境,对严寒地区地铁适宜的环控系统模式及冬季热环境控制措施进行研究。采用一维数值模拟方法,对某典型地铁线路在屏蔽门系统模式、闭式通风系统模式和全高安全门系统模式下的隧道及车站热环境进行对比分析。结果表明:冬季屏蔽门模式能减少室外冷风渗透作用,洞口附近及区间隧道温度高于其他两种模式,除洞口段外隧道全线温度高于5℃,且大部分区间温度在16℃以上;夏季全高安全门模式有利于轨行区排热和减小站台、站厅热扰作用,不开启轨道排热系统时区间隧道温度在25~32℃,车站公共区温度低于30℃,均满足设计要求。

火灾工况下地铁环控流场模拟分析研究

结合某市地铁3号线的环控系统运行情况,分别对各地铁站的环控风机在火灾工况下运行频率、风量、风压和能耗进行了现场实测,并利用计算流体动力学和风机流动特性理论,建立了在火灾工况下的CFD风机流场模拟模型,对流场进行了计算机模拟分析,为地铁环控系统故障诊断及运行管理提供了重要依据。

青岛地铁8号线跨海区间通风排烟方案研究

研究了青岛地铁8号线大洋站至青岛北站的超长跨海区间通风排烟方案。通过在海域中部设置轨顶风口,经轨顶风道连接至陆域段1号区间风井的事故风井处,有效解决了海域中部无法设置区间风井的难题。同时,将跨海区间分成4个纵向通风区段,保证正常运行时一个通风区段内只有一辆列车运行的要求。基于SES模拟分析,采用一种阻塞模式满足多种复杂阻塞工况需求,简化的区间阻塞模式降低了综合监控系统控制难度,同时提高了现场调试效率。该工程轨顶风道长约2.5 km,采用隧道风机串联的方式以满足其大风压的要求,为超长跨海(江)区间的设计提供参考。

地铁车厢内不同客流量的热环境特性及变化规律

为保证将可预测的客流量与地铁舒适性设计更好匹配,以长沙地铁B型车为研究对象,针对长沙冬冷夏热的气候特点以及地铁客流量波动可预测性,通过准确站坐比代替原始满载建立物理模型,运用RNG k-ε湍流模型、Airpak软件研究夏季运行期间载客车厢细致热环境特性以及不同立席密度对其影响变化规律,并加以实测数据验证。研究结果表明:客流量的波动不断破坏由设计者所设定的均匀性,速度场和温度场随人员变动渐偏离舒适,呈现出1.8 m高风速带状区域,车厢中部位置热量集中且温度增幅达到3.5℃等现象,以上情况随乘客拥挤度上升而不断加剧。

地铁站台民用通信系统电磁环境安全评估

为了评估地铁站台民用通信系统天线对地铁站台乘客电磁环境的安全性,利用场强仪和频谱仪测量地铁站台候车区域电场强度分布,并基于电磁仿真软件HFSS模拟计算民用通信系统天线的空间电场强度分布,对比测量与数值计算结果,最后与国际非电离辐射委员会导则限值作比较.针对通信系统900 MHz频段的地铁站台电场强度对比分析结果表明,实测结果0.003~0.090 V/m与仿真结果0.017~0.082 V/m基本一致,验证了本文HFSS软件数值模拟方法的可靠性.测量值均低于国际非电离辐射委员会导则中公众电磁暴露电场强度限值.

宁波地铁1号线某车站环控系统的数值模拟

对宁波地铁1号线某地下车站环控系统进行了CFD模拟研究,建立了该站台三维物理模型,分析了站台温度场、速度场、浓度场、PMV及PPD分布规律,研究表明,该站台环控系统设计符合国家规范要求,能保证乘客良好的舒适性。

站台屏蔽门在地铁热环境控制中的经济性分析

热环境分析是地铁筹建中的一个重要课题，而地铁站台是否采用屏蔽门又必须从经济和技术等各方面去综合评价。本文论述了影响地铁环控系统初投资和运行费用的因素，并结合实际工程对站台屏蔽门方案进行了技术经济分析。

复杂地质环境下异形交叉暗挖通道开挖数值模拟

针对城市地铁暗挖通道空间受限且地面沉降控制要求高的问题,文章结合北京地铁3号线朝阳公园站一石佛营站区间隧道工程实例,运用FLAC3D软件模拟分析异形交叉暗挖通道施工不同施工顺序和施工距离对各通道地表沉降变化规律的影响,以确定推荐的施工方案。研究结果表明:各通道施工的先后顺序对地表最终沉降影响不大,但各施工阶段地表沉降变化规律不同;相邻掌子面距离越远对地表沉降的影响越小,当达到一定距离后对地表沉降的影响可忽略不计;交叉暗挖通道施工过程中挑高段隧道施工引起的地表沉降量最大,在挑高段隧道施工时应注意地表变形。