摘要：随着对城市地铁车站运营安全要求的不断提高，屏蔽门几乎成为我国地铁建设的标准配备，对屏蔽门作用的研究也逐渐从阻挡乘客保障安全的初衷，转变为屏蔽门对地铁车站内通风环境，尤其是对火灾工况的影响。目前，已有的研究都是基于某一特定的屏蔽门高度，探讨其对烟气的影响作用，并未对不同屏蔽门高度的作用进行对比。另外，有关屏蔽门开启模式对地铁车站集中排烟新的影响研究，也才刚刚开始。因此，为提高既有通风方式下地铁车站火灾的排烟效率，更好的控制火灾，使火势蔓延范围更小，增加人员逃生时间，深入系统地研究屏蔽门高度和开启模式，很有理论和实际意义。本文首先，选定地铁车站火灾的影响评价指标并确定在不同工况下的通风方式;其次，在合适的通风方式下，模拟不同屏蔽门高度对地铁火灾的影响，根据影响评价指标的结果分析，判断不同高度对火灾控制效果的优劣，得到屏蔽门的最佳高度;再次，在最佳高度的基础上，模拟不同开启模式对地铁车站火灾的影响，根据各个指标模拟结果的对比分析，得到使集中排烟效率达到最高的最佳开启模式;最后，通过大功率火灾工况对最佳屏蔽门高度和开启模式的火灾控制效果进行验证，证明了所得结论的可靠性。
关键词：地铁火灾;屏蔽门高度;集中排烟;排烟效率
一、背景意义
近年来，国内地铁行业蓬勃发展。在加快地铁建设的同时，对地铁安全的讨论也日益强烈。
火灾工况下防排烟系统的运行效果对地铁的运行安全起着至关重要的作用。其中，站台层火灾工况下，开启隧道风机时站台的排烟效果受到开启哪些屏蔽门的影响。本文通过fluent模拟研究开启不同屏蔽门时站台火灾工况的气流情况，得到不同开启策略下的气流组织情况，并提出建议方案，对实际工程中的屏蔽门开启有指导意义。
图1 站台层及隧道ICEM物理模型图
二、研究内容
本文采用ICEM对一个6A的标准车站的站台层进行简化物理建模，站台长155.8米，宽10.48米。同时建出隧道、机械风孔、站台排烟口、轨顶风口、楼扶梯等，其中隧道终点取距离机械风孔100米的位置，机械风孔大小为5X4（米）；参照标准车站布置32个800X400（mm）的排烟口；布置两组扶梯、一组楼梯。站台层及隧道的物理模型如图1所示：
由于本文主要研究大空间中的气流组织，模型网格均采用ICEM中的混合四边形非结构化网格。将ICEM中生成的网格文件导入Fluent软件中进行模型选取和边界条件设定。其中，流动模型选择k-ε模型，介质为空气，隧道机械风孔、轨顶风口、排烟风口均设置为匀速速度入口，隧道两端及楼扶梯口均为无压力出流边界。根据流量换算，机械风孔风速为3m/s，排烟口风速为2.63m/s，轨顶风孔0.5m/s。
站台层及单侧隧道在fluent中的网格如图2所示：
图2 站台层及单侧隧道在fluent中的网格
将设置好的模拟文件进行初始化并进行运算至收敛，共进行以下7种模式的模拟计算：
单侧站台共24个屏蔽门，不同模式下的站台门开启情况如表1所示：
表1 不同模式下站台门的开启情况
模拟得到的站台层流场如图3所示：
得到7种模式下的模拟数据后，对其进行分析，得到每种模式下通过屏蔽门流出站台的风量，得到结果如表2所示：
表2不同模式下站台门的总风量
图3 站台层流场
三、结论
根据《地铁设计防火标准》（GB51298-2018）规定，站台口处需保持1.5m/s的向下风速，通过面积平均换算，站台门处的总风量至少需要达到120000。
由模拟结果可以得到以下结论：（1）站台发生火灾时，模拟分析的风量（排烟量）比实测结果更大，实测结果已能满足地铁消防规范的设计要求，因此，无论是测试结果还是模拟结果，风量（排烟量）均能满足人员疏散和排烟的要求。
（2）地铁站台层火灾时，同时开启区间隧道风机、站台隧道排热风机、排烟风机的条件下，无论站台门哪种开启模式，即站台门的开启数量为２（模式1），４（模式2），６（模式3），24（模式4）时，均可以满足站台层火灾时的排烟要求。
（3）经实验测试和数值模拟分析，开启站台层一侧两端各１对滑动站台门即可满足排烟要求，但综合考虑站台乘客疏散的影响及安全，建议开启站台一侧两端各２对滑动站台门作为站台火灾的配合排烟模式。
四、不足与展望
（1）本文未考虑整个隧道对模拟的影响，所有结果均在距离隧道机械风口处100m处为零压点的假设下进行，后期可通过实验对该边界条件进行修正。
（2）由于计算机运算性能有限，网格划分较粗略，结果基本准确但仍需提高精度。
（3）以后可以对楼扶梯进行侧面封口以减小过风面积，可相应减小风量要求。
参考文献
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论文作者:孟凡琛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：站台论文; 火灾论文; 地铁论文; 排烟论文; 隧道论文; 屏蔽门论文; 模式论文; 《基层建设》2019年第1期论文;