CN107060863A - 一种地铁隧道泄压孔风压控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁隧道泄压孔风压控制方法，包括：S1系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；S2系统搜集、调整工作环境的数据，包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；S3系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；S4系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。本发明还公开了一种地铁隧道泄压孔风压控制系统，能有效缓解列车高速行驶过程中产生的压力波变化影响乘客的乘车舒适度，用户体验好，广泛应用于地铁领域。

Description

一种地铁隧道泄压孔风压控制方法及系统

技术领域

本发明涉及隧道空气压力控制领域，具体为一种地铁隧道泄压孔风压控制方法及系统。

背景技术

目前国内城市轨道交通快速发展，如北、上、广、深等一线城市发展迅速，城市生活节奏加快，市民对出行要求也逐渐提升，城市快速轨道交通需求日渐增多。但就目前城市快速轨道交通线路运营中，列车在隧道内运行时，当隧道截面发生变化，空气的粘性以及气流对隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得隧道内空气压力发生变化，产生压力波动。这种压力波动以声速传播，在隧道内形成反射波，回传，叠加，产生一系列复杂的空气动力学效应。这种压力波动随着车速的提高有明显的增加，导致乘客出现耳鸣、疼痛、晕眩等不适症状。在通常的地铁隧道中，当地铁运行时速超过100km/h，需要对地铁系统进行压力波研究，以缓解因压力变化造成乘客的不适。

现有的解决方式为通过加强列车的密闭性能、降低运行速度、或者加大隧道断面等措施。1增加列车的密闭性能，一列6A编组的列车造价约6000万元（时速120km/h），如果提升列车的密闭性能一列车的造价约增加10%，全线按远期30对计算约增加36亿。2降低列车的运行速度，降低了运营的服务水平，完全失去了快速轨道交通的意义。3加大隧道断面，采用普通盾钩隧道断面（直径：5.4m）约6万/延米，增加隧道断面（直径：6.0m）约增加2万/延米，普通线路约增加投资60亿且施工难度大大增加。

以上这些措施大大增加了工程实施难度及投资成本，甚至降低了运营的服务水平，远远达不到乘客出行需求，失去了城市快速轨道交通的意义。因此有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种地铁隧道泄压孔风压控制方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种地铁隧道泄压孔风压控制方法，包括以下步骤：

S1、系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；

S2、系统搜集、调整工作环境的数据，所述数据包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；

S3、系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；

S4、系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。

作为该技术方案的改进，所述压力舒适度要求包括压力变化阈值大小为800Pa每3s。

作为该技术方案的改进，其还包括在隧道区间设置泄压阀。

作为该技术方案的改进，其还包括在隧道中间风井处设置泄压阀。

作为该技术方案的改进，所述泄压风管设于隧道联络通道处。

作为该技术方案的改进，所述泄压孔设置于区间过渡段峒口的顶面及两侧。

进一步地，在所述泄压孔或泄压风管处设置有风量调节阀。

另一方面，本发明还提供一种地铁隧道泄压孔风压控制系统，包括：

第一模块，用于执行S1系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；

第二模块，用于执行S2系统搜集、调整工作环境的数据，所述数据包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；

第三模块，用于执行S3系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；

第四模块，用于执行S4系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。

本发明的有益效果是：本发明提供的地铁隧道泄压孔风压控制方法及系统，采用地铁快线隧道泄压孔风压控制技术，在压力变化较大的长大区间及区间峒口，采用设置泄压孔风压控制技术，解决由空气压力波变化，导致乘客出现耳鸣、疼痛、晕眩等不适症状；在压力变化较大长大区间与联络通道结合设置泄压阀，在区间过渡段的峒口的两侧及顶面设置泄压孔，有效降低空气压力波和微压波的影响，施工工艺简单，运营维护方便，为市民提供快速、安全、舒适的城市轨道交通。

本方案能有效缓解由列车高速行驶引发的压力波动造成的乘客不适。其可结合区间联络通道设置投资成本小、施工方便、运营维护简单，用户体验好。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一实施例的流程示意图；

图2是本发明第二实施例的示意图；

图3是本发明第三实施例的示意图；

图4是本发明第四实施例的结果示意图；

图5是本发明第五实施例的结果示意图；

图6是本发明第六实施例的结果示意图；

图7是本发明第七实施例的结果示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种地铁隧道泄压孔风压控制方法，包括以下步骤：

S1、系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；

S2、系统搜集、调整工作环境的数据，所述数据包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；

S3、系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；

S4、系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。

作为该技术方案的改进，所述压力舒适度要求包括压力变化阈值大小为800Pa每3s。

作为该技术方案的改进，其还包括在隧道区间设置泄压阀。

作为该技术方案的改进，其还包括在隧道中间风井处设置泄压阀。

作为该技术方案的改进，所述泄压风管设于隧道联络通道处。

作为该技术方案的改进，所述泄压孔设置于区间过渡段峒口的顶面及两侧。

进一步地，在所述泄压孔或泄压风管处设置有风量调节阀。

为缓解因压力变化造成乘客的不适现象，进一步提高乘客出行的服务水平，同时降低工程施工难度及投资成本，采用地铁快线隧道泄压孔风压控制技术。

采用地铁快线隧道泄压孔风压控制技术：

参照图1，是本发明一实施例的流程示意图。城市快速轨道交通系统设计阶段，根据列车的间距、车型、长度、发车方式、行车参数（运行的平均速度、制动速度及加速度等）、区间隧道及风井的几何参数等相关参数，建立压力波数据分析模型，准确的模拟高速列车在隧道中运行时的各种空气动力学现象，在不同隧道设计上列车内外人员压力舒适度的分析，在不满足压力舒适度要求的位置，设置泄压孔利于风压较大变化时引起乘客不适感，同时根据空气压力波模拟计算分析结果计算出泄压孔的尺寸大小，并进行验算泄压孔的设置是否满足压力舒适度要求。

根据所述方法控制流程的模拟结果及计算结果，在空气压力变化较大的区间隧道峒口设置经计算所需的泄压孔尺寸及数量；

在空气压力变化较大的长大区间（如1.8公里以上）与联络通道处设置经计算所需的泄压孔（为避免火灾时上下行线窜烟，在泄压孔处设置风量调节阀，火灾时关闭）。

参照图2-3，是本发明实施例的示意图。优选的，在峒口处设置泄压孔1，当峒口压力波动变化超过阈值时，通过泄压孔自动向外界泄压，因此防止音爆的产生。其还包括在隧道区间设置泄压阀2。进一步地，在隧道中间风井处设置泄压阀2。在中间风井处设置泄压阀2，当区间隧道压力波动变化超过阈值时，可通过泄压阀自动向相邻的区间泄压，使压力波动在800Pa每3s以内，以保证乘客的舒适度。

进一步地，所述泄压风管设于隧道联络通道处。

进一步地，所述泄压孔1设置于区间峒口的顶面及两侧。

进一步地，在所述泄压孔1处设置有风量调节阀。

参照图4-7，以深圳地铁11号线为例进行模拟分析计算：

通过搜集深圳地铁11号线发车方式、行车参数、区间隧道及风井的几何参数等相关参数，建立压力波数据分析模型，模拟高速列车在隧道中运行时的各种空气动力学现象。参照图中通过模拟计算分析可以明显的看出在宝前、南前、红后、车红、福车等长大区间中间风井处及区间出入地面的峒口处出现了压力波动变化较大的现象。为缓解此种现象，研究使用了加大峒口隧道断面面积及加设泄压风管的压力缓解方法进行分析。

由于过大的隧道断面面积影响工程造价及安全，所以加设泄压风管能有效的在适当的隧道断面面积中缓解压力。此外，在特定情况下，过大的隧道面积不但不能减少压力变化值还可能会令压力变化值变大。由于过大的隧道断面与盾构隧道的接合点会有很大的面积变化，因而可能会造成另一次的压力突变。

考虑建造成本及运营时的控制，泄压风管将利用隧道联络通道安装。由于有限的空间，压力波反射及其他隧道通风系统的问题，泄压风管的面积不宜太大，作为一实施例，本方案采用0.4m²及1m²断面面积的泄压风管作分析。

在峒口处设置泄压孔，在中间风井处设置泄压阀可满足乘客的舒适度要求。

在空气压力变化较大的区间隧道峒口设置经计算所需的泄压孔尺寸及数量；

在空气压力变化阈值较大的长大区间与联络通道处设置经计算所需的泄压孔（为避免火灾时上下行线窜烟，在泄压孔处设置风量调节阀，火灾时关闭）。

本泄压控制技术，施工难度低，成本投资小，运营维护简单，用户体验好。

另一方面，本发明还提供一种地铁隧道泄压孔风压控制系统，包括：

第一模块，用于执行S1系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；

第二模块，用于执行S2系统搜集、调整工作环境的数据，所述数据包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；

第三模块，用于执行S3系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；

第四模块，用于执行S4系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。

本发明提供的地铁隧道泄压孔风压控制方法及系统，采用地铁快线隧道泄压孔风压控制技术，在压力变化较大的长大区间及区间峒口，采用设置泄压孔风压控制技术，解决由空气压力波变化，导致乘客出现耳鸣、疼痛、晕眩等不适症状；在压力变化较大长大区间与联络通道结合设置泄压阀，在区间过渡段的峒口的两侧及顶面设置泄压孔，有效降低空气压力波和微压波的影响，施工工艺简单，运营维护方便，为市民提供快速、安全、舒适的城市轨道交通。

本方案结构施工方便，运营维护简单，能有效缓解列车高速行驶过程中产生的压力波变化影响乘客的乘车舒适度。其可结合区间联络通道设置投资成本小、施工方便、运营维护简单，能有效缓解列车高速行驶过程中产生的压力波变化影响乘客的乘车舒适度。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；

S2、系统搜集、调整工作环境的数据，所述数据包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；

S3、系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；

S4、系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。

2.根据权利要求1所述的地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，所述压力舒适度要求包括压力变化阈值大小为800Pa每3s。

3.根据权利要求2所述的地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，其还包括在隧道区间设置泄压阀。

4.根据权利要求2所述的地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，其还包括在隧道中间风井处设置泄压阀。

5.根据权利要求1所述的地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，所述泄压风管设于隧道联络通道处。

6.根据权利要求1所述的地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，所述泄压孔设置于区间过渡段峒口的顶面及两侧。

7.根据权利要求6所述的地铁隧道泄压孔风压控制方法，其特征在于，在所述泄压孔或泄压风管处设置有风量调节阀。

8.一种地铁隧道泄压孔风压控制系统，其特征在于，包括：

第一模块，用于执行S1系统采集列车的相关参数，所述参数包括行车速度及发车方式；

第二模块，用于执行S2系统搜集、调整工作环境的数据，所述数据包括隧道面积、风井面积、峒口面积及线路位置设置；

第三模块，用于执行S3系统建立压力波数据分析模型，并计算隧道段压力变化阈值分布；

第四模块，用于执行S4系统判断模拟结果是否满足压力舒适度要求，若满足，则结束模拟；若不满足，则根据模拟结果计算得到泄压孔及泄压风管的面积、数量及位置，并返回至步骤S2并循环执行至满足压力要求。