特長(zhǎng)鐵路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)問題探討

熊曉強(qiáng)

在鐵路隧道工程建設(shè)中，隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的設(shè)計(jì)將直接影響隧道的運(yùn)營(yíng)環(huán)境、救災(zāi)功能以及運(yùn)營(yíng)效益等。隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)是整個(gè)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)需要解決好的關(guān)鍵。本文主要從鐵路隧道通風(fēng)方式的選擇、鐵路隧道污濁空氣的稀釋標(biāo)準(zhǔn)以及豎井送排式通風(fēng)的通風(fēng)問題三個(gè)方面對(duì)特長(zhǎng)鐵路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行闡述。

概述

近年來，我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展速度迅猛。其中，鐵路隧道通風(fēng)建設(shè)是鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，隧道通風(fēng)方案的優(yōu)劣以及運(yùn)營(yíng)效果的好壞將對(duì)鐵路隧道的救災(zāi)工程、運(yùn)營(yíng)安全以及運(yùn)營(yíng)效益產(chǎn)生直接影響。因此，鐵路隧道的通風(fēng)設(shè)計(jì)越來越受到重視。鐵路隧道通風(fēng)是指向隧道內(nèi)引入新鮮空氣，及時(shí)排除內(nèi)燃、蒸汽機(jī)車通過長(zhǎng)大鐵路隧道時(shí)排除的煙氣和熱量的過程。鐵路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)有助于保障乘客和機(jī)車車輛乘務(wù)人員的安全，減緩隧道內(nèi)鋼軌、扣件、結(jié)構(gòu)物等的設(shè)備腐蝕程度，提高機(jī)車牽引力的作用。

鐵路隧道通風(fēng)方式的選擇問題

鐵路隧道通風(fēng)方式的選擇是完成鐵路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)工作的重要組成部分。目前鐵路隧道通風(fēng)按照通風(fēng)方式分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。

1.自然通風(fēng)

鐵路隧道自然通風(fēng)是指利用自然風(fēng)和列車的活塞風(fēng)將隧道內(nèi)的污濁空氣及時(shí)排除的通風(fēng)方式。鐵路隧道由于洞外和洞內(nèi)的氣溫不同以及隧道兩端海拔高度不同，產(chǎn)生氣壓差，引起鐵路隧道內(nèi)空氣的流動(dòng)。尤其是列車通過單線隧道時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與列車同方向的氣流，即活塞風(fēng)。這些因素引起的空氣流動(dòng)均成為自然通風(fēng)。鐵路隧道自然通風(fēng)方式一般適用于短距離隧道，隧道距離一般在1.5km以下。

2.機(jī)械通風(fēng)

鐵路隧道機(jī)械通風(fēng)一般采用縱向通風(fēng)方式，即利用風(fēng)機(jī)將隧道內(nèi)的污濁空氣從隧道一端吹向另一端，機(jī)械通風(fēng)設(shè)施主要有風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)房、動(dòng)力設(shè)備、通風(fēng)道以及簾幕等。風(fēng)機(jī)等通風(fēng)設(shè)備一般多設(shè)在低隧道口處。按照相關(guān)規(guī)定在1.5～3km的鐵路隧道可采用機(jī)械無幕簾通風(fēng)方式；3～4km鐵路隧道在條件允許的條件下宜采用機(jī)械幕簾通風(fēng)；4～7.5km鐵路隧道應(yīng)采用機(jī)械簾幕通風(fēng)方式；7.5km以上特長(zhǎng)鐵路隧道通風(fēng)，由于受到列車通過時(shí)間間隔以及機(jī)械通風(fēng)風(fēng)速的影響，必須在列車行車間隔時(shí)間內(nèi)排出隧道的污濁空氣，一般采用縱向分段式通風(fēng)，即利用隧道的豎井、橫洞或斜井等作為通風(fēng)道，利用鐵路隧道內(nèi)分段設(shè)置的風(fēng)機(jī)，進(jìn)行鐵路隧道送排風(fēng)。鐵路隧道機(jī)械通風(fēng)的風(fēng)源一般均采用大風(fēng)量軸流通風(fēng)機(jī)供風(fēng)。相比于半橫向式、橫向式等通風(fēng)方式，縱向式通風(fēng)在風(fēng)機(jī)設(shè)備及動(dòng)力方面是最經(jīng)濟(jì)的一種通風(fēng)方式。

關(guān)于鐵路隧道污濁空氣的稀釋標(biāo)準(zhǔn)

鐵路隧道內(nèi)污濁空氣的稀釋標(biāo)準(zhǔn)是隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，既影響隧道通風(fēng)方案的選擇，又影響隧道建設(shè)的投資規(guī)模以及建成后的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用及隧道環(huán)保。

隧道內(nèi)有害氣體主要來自于隧道機(jī)動(dòng)車的排放物，包括CO、NOX、HC、顆粒物等。隧道通風(fēng)主要控制的是CO、NO2、顆粒物，其中CO對(duì)人體健康的影響最為突出。根據(jù)《鐵路隧道營(yíng)運(yùn)通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10068-2010）的規(guī)定，列車通過隧道后15min內(nèi)，空氣中濃度NO2應(yīng)在5mg/m3以下。當(dāng)鐵路隧道海拔高度小于2000m時(shí)，CO濃度應(yīng)在30mg/m3以下；當(dāng)隧道海拔在2000m～3000m之間時(shí)，CO濃度應(yīng)在20 mg/m3以下，當(dāng)海拔大于3000m時(shí)，CO濃度應(yīng)在15 mg/m3以下，否則會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的傷害。

豎井送排式通風(fēng)的通風(fēng)問題

1.豎井送排式通風(fēng)模式

目前我國特長(zhǎng)鐵路隧道通風(fēng)一般采用縱向式通風(fēng)方式，在通排風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)充分利用施工豎井、斜井、平行導(dǎo)坑或橫洞等輔助坑道。其中，豎井送排式是應(yīng)用較為普遍的一種方式。豎井送排式通風(fēng)模式是指在特長(zhǎng)鐵路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用施工豎井作為隧道通風(fēng)和排煙的風(fēng)井之用，在風(fēng)井內(nèi)布設(shè)通排風(fēng)風(fēng)機(jī)。

2. 關(guān)于通風(fēng)短路問題的討論

特長(zhǎng)鐵路隧道通風(fēng)的施工豎井普遍存在距離隧道出入口較近的問題，豎井軸流機(jī)無論是送風(fēng)還是排風(fēng)，由于風(fēng)量加在風(fēng)口兩側(cè)方向上，降低了風(fēng)機(jī)提供區(qū)間隧道“推-拉”縱向排煙的效率，在隧道出入口處形成通風(fēng)短路，使得區(qū)間內(nèi)縱向排煙風(fēng)速難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速要求。為解決分段式縱向通風(fēng)隧道出入口通風(fēng)短路問題，增強(qiáng)隧道內(nèi)縱向排風(fēng)效果，可以在鐵路隧道出入口位置設(shè)置射流風(fēng)機(jī)，形成隧道豎井送排式與射流風(fēng)機(jī)相組合的通風(fēng)模式，主隧道和豎井形成多入口、多出口的通風(fēng)體系。

結(jié)論

隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的設(shè)計(jì)將直接影響隧道的運(yùn)營(yíng)環(huán)境、救災(zāi)功能以及運(yùn)營(yíng)效益。我國鐵路隧道通風(fēng)的關(guān)鍵技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，充分發(fā)揮其對(duì)鐵路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用。

（作者單位：西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院）