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南美洲长53km跨安第斯山基底隧道通风和气候(第二部分)

作者:  发布:2014/11/24  浏览:
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摘 要:正常运营时,行驶列车活塞效应使得隧道内空气流动并控制空气质量,温度和湿度。从而正常运营时隧道和竖井通风风机不是用来供新风到隧道内。如果隧道内气候达到不合格水平(比方说,温度太高),就要在正常运营时也采取机械通风。

正常运营时,行驶列车活塞效应使得隧道内空气流动并控制空气质量,温度和湿度。从而正常运营时隧道和竖井通风风机不是用来供新风到隧道内。如果隧道内气候达到不合格水平(比方说,温度太高),就要在正常运营时也采取机械通风。

设计核实:只有货车在第一阶段通过隧道,其最大速度100100km/h。正常运营时隧道通风目的达到,已经过夏天和冬天季节核实。只有夏天的结果(12月份,1月份和2月份) 在本文公布但是类似的结果也可在冬天观察得到。

压力偏差和空气速度:行驶在隧道内的列车造成隧道沿线压力暂时变动。隧道内偏离正常压力的历程在图6表明,这是针对隧管内两个点,其偏离正常压力的最大正压和负压标绘的。

6  沿着隧道两个地点的压力历程,用偏离正常压力的最大正压值和负值表示。距离用的是铁轨链尺而不是隧道内的距离。

7表示隧道沿线偏离正常压力的最大正压和负压。这是从隧道沿线每个地点压力时间曲线中推导出来的。由于列车速度受限,列车诱生的最大正压和负压波动,若与高铁隧道相比是小的,其范围在23kPa 之间。

7  列车时刻表整个周期,沿着隧道,受到列车诱生而偏离正常压力的最大正值和负值

与压力偏差相似,图8和图9所标明的沿着基底隧道最大和最小列车诱生空气速度,图8内,空气速度突然从负值变到正值,或短期内反之亦然,这是因为列车在这个位置行驶经过。图8所示平均速度说明有主要气流从智利洞口朝向阿根廷洞口流动。这个行为与自然拔风效应相关,以至于导致,在夏天常见的气象境遇下,24小时内进行全面空气交换。(正如表列所示技术参数)列车近邻的局地空气速度可能明显地大一些,这是因为三维效应。干球温度:隧道气候的预测使用数字模拟,这是为了观察隧道气候因数的影响。为了排除长期气候,所给出的结果是经过6年隧道运营之后的模拟。

8  沿着隧道二个位置速度历程(根据一维模拟的最大正速度和负速度)

9  沿着隧道列车诱生的最大正的和负的空气流速

预计的夏天最大干球温度达到32摄氏度,也就是低于(参见表1)限值35摄氏度

拥堵运营

拥堵运营模式的具体通风要求必须在后期规划阶段规定出。这些是归属于紧急运营模式设计时,由隧道通风系统所包括在内的。

维护运营

风机运转必须向每条维护中隧道提供纵向气流。必须供应新风从而可排除污染空气也提供充分工作条件、为了在维护区控制气流,在隧道不同位置必须安装铁路隧道门。举例来说,智利MFS和阿根廷MFS之间的隧道段,其维护运营模式特点在本文原文说明,特别是,敞开的和关闭的铁路隧道门位置、洞口和一个MFS之间的隧道段同样用正确开启和关闭铁路隧道门以及在通风站运转轴向风机来对待。

如果是维护情况下,(相对于排气量)必须供应的新风量(与排风相反)小于紧急运营模式所需的量。因而,维护运营模式时不规定具体的通风要求。

紧急状态运营

在紧急状态下,列车必须企图离开隧道。作为二次方案,列车应企图抵达最近的MFS多功能车站而且乘客通过隧道而疏散。假如列车不能抵达MFS,它滞留在隧道内,无论如何TVS设计必须考虑到应对各种各样紧急情景。

每个MFS上在主干轨线和旁越轨线上方要预设两个拔凤点。由于逃逸路径众多,对发生火情的列车,必须要指示它指向主轨线。可是也不要排除与火情相关的事故发生在旁越轨线上的可能,因而要考虑在主干线和旁越线上方设置两个拔凤点。这样的话,所有可能发生的火情位置都覆盖完整。

第一阶段时期,只预见有货车交通。这方面必须考虑到TVS设计以便优化通风。

在紧急模式时,火情点必须首先要找到。第二阶段期间,与合适的拔凤点相应的可切换气流调节器必须加以激活。通风系统必须得以保持越简单越好,这是为了尽量减少不正确操作的风险。

隧道段如遇到火情,通风系统必须总是能在两个方向达到临界速度。在任一情况下,乘客疏散将按照火情的上游方向进行。

3表示的是不同隧道段发生火情时,为紧急运营模式设计的通风系统总结。对每个列车位置,所设计的TVS能载送,如有必要,任何方向的烟雾。拟议的流率值从可比较长度的其他基底隧道所获得的数据推导得来的【如哥德哈特基底隧道(GBT), Lotschberg 吕其堡基底隧道(LBT),Brenner布勒那基底隧道(BBT)】。此外,也考虑到常见的货车火情,其最大释热率HRR250MW

3  隧道段列车火灾时TVS的描述

作为例子,图10 说明位于智利MFS和阿根廷MFS之间的列车发生火情时那里的紧急通风系统。考虑到用“推拉式”通风系统,那时从阿根廷洞口朝向智利洞口的是纵向气流。铁路隧道门必须合适地关闭,就是为了抵消从智利洞口朝向阿根廷洞口的自然拔风效应。供风机设定在250m3/s而排风机300m3/s。阿根廷洞口方向的铁路隧道门关闭,就是为了抵消从智利洞口朝向阿根廷洞口的主流自然拔风。


10  MFS多功能车站-智利和MFS-阿根廷之间滞留的着火列车,处于紧急运营状态

如遇到MFS发生事故,那么TVS必须能维持逃逸通道,诸如横向通道和中心安全隧道,绝无烟雾,为此,空气速度必须达到2-11m/s 。图11 MFS的紧急运营得到说明。那时发生火情的列车位于主轨线上。

11  多功能车站上主轨线列车发生火情时的通风步骤

新风经过出入隧道导向MFS。在这里,新风必须沿着安全隧道分布并载送通过敞开逃逸走廊门进入铁路隧道。出入隧道必须装设有一个中间天花板,就是为了分离排风和供风。烟雾/空气通过隧道截面顶部的导管排出,而新风保持在出入隧道底部。

设计核实:采用数字模拟来核实所设计的TVS能否符合规定目的

隧道紧急运营的结果来自下列主要研究:

?临界速度总是可以通过表3规定供风和排风机的运转而得到

?假如机械通风正如自然拔风效应那样起着同一方向的作用(从智利洞口到阿根廷洞口),临界速度总是可以达到而不至于要关闭铁路隧道门。

?假如机械通风正如自然拔风相反方向作用(从阿根廷洞口到智利洞口),铁路隧道门必须合适地关闭,就是为了达到所需临界速度。

MFS紧急运营的结果表明,如供风设定在250m3/s,排风设定在300m3/s,可以取得速度4.0-5.5m/s。这样,通风指标可保证得到满足。

拟议的通风设计允许对待最大HRR250Mw的火情货物列车。如遇到火情乘客安全会增加而土建结构损害会得到限制。

第二阶段TVS

MFS最后配置在图12说明,表明不同施工阶段,

增加了额外的拔凤点就是为了对待北管与火情相关的事故。第二阶段MFS增添的主要构件在表4叙述。

12  第二阶段时位于智利和阿根廷的多功能车站

正常运营

与第一阶段相似,隧道通风和竖井通风的风机不是用来供应环境新风到隧道,因为空气交换以及温度和湿度大小受到活塞效应控制,机械通风如有必要必须装设。

为了安全原因和为了保持施工,北部区间段和南部区间段必须与正常运营时的空动力学相隔开。所有横向通道和渡线门必须关闭。

设计核实:货物列车和客车第二阶段期间经过隧道时,货运列车最大可用速度为100km/h,客车为120km/h。正常运营时隧道通风目的的取得都经过夏、冬天条件的核实。本文内只列出夏天的结果,但是相似的行为可以在冬天观察到。

与第一阶段为南部区间隧道分析相似,北部区间隧道内自然拔风效应也将生成从智利到阿根廷的主要气流、因而按照夏天常见的气象情景,24小时内可以保证全面的空气交换。

由于有限的列车速度,列车诱生最大的正压和负压波动如与高铁隧道相比是小的。已经经过核实,它们的范围在2-3kPa之内。

为隧道可能设计的特殊设备例子是:

铁路隧道和横向通道的门

?这些门必须承受作用在两个方向的压力差达30kPa。在开启和关闭时,这些构建能抵御相应的空气速度,就像,它们一直有导向的。不能由于风力而无控制的闪开或闪闭。

?显示牌:暴露于隧道内的纵向气流内,这些显示牌设计要坚固得足以抵御风力。

夏天干球温度:与第一阶段相似,北部区间隧道进行了气候预测,模拟结果表明,夏天干球最高温度不达到30摄氏度,因此低于规定的限值35摄氏度

拥堵模式运营

拥堵模式运营没有规定具体的通风要求。

维护运营

第二阶段维护可以在北隧管和南隧管路段进行,那时列车交通不必停止。必须计划好铁路隧道门和渡线的位置,以便让维护区与隧道其它部分分开(同时)又可让出列车通道。

为了覆盖可能处于维护状态的一切隧道段,装设了一组10套铁路隧道门和渡线门。位于北管和南管的铁路隧道门以及渡线配置都计划好了,就是让列车从一条隧管进入另一条隧管。因此,列车交通在某一路段隧道维护时不会中断。

所选的铁路隧道和渡线门都确实关闭,为了隔离维护中的隧道段并保持列车交通。

如遇到维护时,所供应的新风量少于紧急状态运营的新风量,因而有关维护运营时,不规定具体的通风要求。

紧急运营

隧道通风系统在紧急运营时和第一阶段相似。在北管区间段增设一个拔凤点,这是为了有可能列车着火时便于处理对待。同时新风供应到横向通道让乘客们疏散。在隧道段遇到火灾时,TVS必须在对面的隧管内供应纵向凤,而所选的横向通道必须打开让乘客从事故隧管疏散到非事故的隧道管。在未出事故随管内,必须配备有抢救列车疏散乘客出隧道。另一个横向通道以及渡线门还是关闭。图13 说明TVS在智利洞口附近北管区间段遇到火情时的情形。

13  第二阶段时,靠近智利洞口的北管区间隧道列车火灾时的紧急运营模式

当位于南、北隧道的其他路段的列车发生火情时,采用相似的通风方法。

设计核实:第一阶段的结果表明,MFS如遇到火情,那么TVS在疏散走廊内所提供的风速为2- 11m/s,符合规范。

如图13所表明的那样,如区间隧道路段遇到火情,所选横向通道必须打开,保持一个过压,以便允许乘客疏散。

MFS火情时相似,沿着打开的横向通道气流速度必须在2-11m/s范围内。遵守着第一阶段所规定的数值,这样的通风目的通过考虑在智利和阿根廷的MFS供风量为250m3/s(参见图13) ,已经经过核实。由于自然拔风效应,不关闭铁路隧道门,通风目的不能实现。此外,沿着横向通道所需空气流速,如果只考虑有一个MFS供风量为250m3/s,所需空气流速不能达到的。所以立刻应该让两台轴向式风机运转起来。

土建设计

TVS的供风能力必须设定在250m3/s而排气能力在300m3/s。为了限制隧道壁造成的压力损失,在通风井的空气流速应该在10-15m/s范围内。热空气拔风的通风导管应该具备截面积在20-30m2范围内。

由于出入隧道重要的长度(大约4km),轴向式通风机必须克服高压损失(估计大约在7500Pa)。通风机所需功率是3.5MW,每台轮流当做备用,保证100%冗余度。

每个拔凤点面积必须大约为20m24个气流调节器具有面积5m2,每个必须考虑成相互间隔大约为1m

结论

通风原理是为CBA-BT康塔纳瓜二洋走廊-基底隧道项目拟定的。第一阶段和第二阶段两者都经过分析并根据正常,紧急,维护和拥堵状态的运营模式,参照其它大型隧道项目而制定具体的通风目的。通风系统设计成能对付火车上发生火灾(因为后者说明是CBA-BT大流量交通)。此外,客运也经过考虑的。

运营时的维护和拥堵模式与界定TVS的尺寸无关。维护运营模式时列车行驶可以通过确当的开启和关闭隧道门和渡线门来管理,铁路隧道门也是在紧急运营模式时所必需的,这是为了减少朝着阿根廷洞口方向自然拔风的影响。

 

译自20121

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