JP2015218972A - 地下駅空調方法及び地下駅空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の運行の安全に全く支障を与えることなく、従来放置されていたエンタルピの低い列車風を有効に利用して、地下駅の空調負荷の軽減を図る。【解決手段】プラットホームドア装置１、２が設置されている地下駅の空調システムであって、プラットホーム３と軌道部４を隔てる腰壁６、７の上側の開口部１３に、開閉自在な開閉部材としてルーバー２１が設けられる。冷房運転を実施している場合に、トンネル内空気のエンタルピがプラットホーム３の空間のエンタルピより低いときには、ルーバー２１の羽板２１ａを開放させ、走行に伴う列車風をプラットホーム３上に積極的に導入し、トンネル内空気のエンタルピの方が高いときには、ルーバー２１の羽板２１ａを閉鎖して、列車風のプラットホーム３空間流入を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、地下鉄道の地下駅におけるプラットホームの空調方法及び空調システムに関するものである。

地下鉄道の地下駅では地上駅と異なり、いわば半開放空間であるため構内を換気する必要がある。また最近では、乗降客の快適性を向上させるために、夏期や中間期において、冷房設備を稼働させてプラットホーム部を冷房する例が増えている。

ところが地下駅では、車両走行に伴ってプラットホーム部に流入する列車風（いわゆるピストン風）の風量は、換気に必要な給気風量の数倍にも達する。現在の多くの地下駅では、この列車風がプラットホーム部に流入しても、これをそのままプラットホーム部の空調負荷として処理する。

そのため、夏期や中間期の冷房運転時において、プラットホーム部の設計条件よりもエンタルピの高い列車風が大量に流入した場合には、膨大な空調負荷が必要となる。列車風がそのようにエンタルピが高くなるのは、車両の機器自体からの放熱、車両に搭載された冷房機器からの排熱、さらには運行本数の増加が原因と考えられる。

一方最近では、乗客の転落防止の観点から、プラットホームの軌道部側に面する部分に、ホームドアと一般的に呼称されている可動式のプラットホームドア装置が設置される地下駅が増えている。その中でいわゆるフルスクリーンタイプのホームドア装置を採用して、軌道部とプラットホーム部をほぼ完全に遮蔽している地下駅では、ホームと軌道の気流の流通を遮断することで列車風の影響を抑え、空調効果を高めると考えられている。

特許文献１に開示された技術は、このようなプラットホームの床と天井との間に設置されているフルスクリーンタイプのプラットホームドア装置に対して適用されるものであり、プラットホームの長手方向に沿って設けられてプラットホームドア装置の上部を構成する通気用のダクトと、このダクトに設けられて前記プラットホーム側に開口する通気口と、前記ダクト内に設けられて制御装置に制御されて運転される空気調和装置とを備え、空気調和装置の運転によって冷気が空気調和装置から前記ダクトおよび通気口を経てプラットホームへ送出されるように構成されている。

一方、特許文献２には、軌道上に開閉自在な扉を設置し、プラットホームの端部付近からプラットホーム区域外のトンネル内への暖気や冷気の無駄な流出を防止することで、地下駅のプラットホームの空調の効率化を図ることが提示されている。

特開２００２−８９９１６号公報 特開２０１２−２１７５３号公報

ところで列車風のエンタルピは、常にプラットホーム部の設計条件よりも高いとは限らず、プラットホーム部の設計条件よりも低い場合がある。たとえば回生ブレーキの採用等、省電力化された車両の機器自体からの放熱が少なかったり、車両に搭載された冷房機器が運転を停止している、運行本数が少ない、さらにはラッシュ時など多くの乗降客でプラットホーム部が混雑している等の条件によって、列車風のエンタルピの方がプラットホーム部の設計条件より低くなることがある。

しかしながら特許文献１の技術は、プラットホームにおける軌道部に対面する側を閉鎖しているので、前記したように、列車風のエンタルピがプラットホーム部の設計条件より低い場合でも、これを利用することはできない。そのため、省エネに関してさらなる改善すべき点がある。

さらに既存のいわゆる腰高位置のプラットホームドア（可動式ホーム柵とも呼称される）が設置されている駅に対して特許文献１の技術を適用する際には、大規模な改修が必要となる。また特許文献２については、そもそも軌道上に扉という障害物を設置するので、車両の運行の安全上問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車両の運行の安全に全く支障を与えることなく、しかも従来放置されていたエンタルピの低い列車風を有効に利用するようにして、前記問題の解決を図ることを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は、プラットホームドア装置が設置されている地下駅の空調負荷を軽減させる、地下駅の空調方法であって、
地下駅に対して冷房運転を実施している場合に、トンネル内空気のエンタルピが当該地下駅のプラットホームのエンタルピより低いときには、
前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域から、車両の走行に伴う列車風を前記プラットホームに導入し、
地下駅に対して冷房運転を実施している場合に、トンネル内空気のエンタルピが当該地下駅のプラットホームのエンタルピより高いときには、
前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域を閉鎖して、車両の走行に伴う列車風が前記プラットホームに流入することを抑えることを特徴としている。
なおここでトンネル内空気のエンタルピとは、地下トンネルすべての区間のトンネル内空気のエンタルピであってもよく、また所定区間ごとに分けたトンネル区間の空気のエンタルピであってもよい。ここで所定区間とは駅と駅との間のトンネル区間や、複数の駅間トンネル区間、駅と駅との間（例えば中央部）で区画して、プラットホーム部端部から当該区画した部分までのトンネル区間の空気のエンタルピとしてもよい。

さらにまた冬期においては、トンネル内の温度、若しくは温湿度または外気の温度に基づいて、前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域を閉鎖して、車両の走行に伴う列車風が前記プラットホームに流入することを抑えるようにしてもよい。

また車両がプラットホームに停車している間は、前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域を閉鎖して、車両からの高温空気が前記プラットホームに流入することを抑えるようにしてもよい。

別な観点によれば、本発明は、前記した空調方法を実施するのに適した空調システムとして、前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側に開口部が形成され、前記開口部には、当該開口部を開閉自在な開閉部材が設けられていることを特徴としている。

この場合、前記プラットホームドア装置における開閉ドアの上側に形成される空間の開口には、当該開口を開閉自在な他の開閉部材が設けられていてもよい。
他の開閉部材としては、例えばシャッタ、ルーバーを例示できる。

さらに別な観点によれば、本発明は、プラットホームドア装置が設置されている地下駅の空調システムであって、前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる区画壁に開口部が形成され、前記開口部には、当該開口部を開閉自在な開閉部材が設けられていることを特徴としている。

前記開閉部材としては、例えば、シャッタ、ルーバーを例示できる。

またプラットホーム端部近傍のトンネル内に、トンネル内の温度または温湿度を測定するセンサが設けられ、プラットホームには、プラットホームの温度または温湿度を測定するセンサが設けられ、前記各センサの検出結果に基づいて、前記開閉部材の開閉が制御されるようにしてもよい。

さらにまたプラットホーム端部近傍のトンネル内に、トンネル内の温度、または温湿度を測定するセンサが設けられ、プラットホームに、プラットホームの温度または温湿度を測定するセンサが設けられ、前記各センサの検出結果に基づいて、前記開閉部材及び前記他の開閉部材の開閉が制御されるようにしてもよい。

本発明によれば、車両の運行の安全に全く支障を与えることなく、しかも従来放置されていたエンタルピの低い列車風を有効に利用でき、地下駅の空調負荷の軽減を図ることができる。

実施の形態にかかる地下駅空調システムを軌道方向からみて模式的に示し、鉄道車両が駅に停車中の様子を示す説明図である。 実施の形態にかかる地下駅空調システムをプラットホームから軌道側をみて模式的に示した説明図である。 実施の形態にかかる地下駅空調システムを平面視で模式的に示した説明図である。 実施の形態にかかる地下駅空調システムを軌道方向からみて模式的に示し、鉄道車両がトンネル内を通過中の駅の様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明すると、図1は、実施の形態にかかる地下駅空調システムを軌道方向からみて模式的に示し、図２は同じくプラットホームから軌道側をみた説明図である。この例では、既存のいわゆる腰高位置のプラットホームドア装置１、２が採用された地下駅に適用されている。

すなわちこの地下駅のプラットホーム３における幅方向両側端部には、プラットホーム３と軌道部４、５を隔てるように、腰壁６、７が設置されている。腰壁６、７は同一構成であり、ここでは腰壁６について説明する。腰壁６は、一般成人の腰から胸までの高さ、例えば床上から１．１ｍ程度の高さを有し、所定間隔ごとに設置されている。そして腰壁６、６間には、開閉ドア１０が設けられている。開閉ドア１０は、横方向（プラットホームの長手方向）にスライドし、乗客Ｆの車両１１への乗り降り時には、スライドして腰壁６内に収納され、乗客Ｆの昇降スペースを確保するようになっている。

この腰壁６の上側には、所定間隔で適宜の枠体１２が設けられ、開口部１３が形成されている。この例では、枠体１２の上部はプラットホームの天井部１４と固定されている。

開口部１３には、開閉部材としてルーバー２１が設けられている。ルーバー２１は、水平方向に配置された細長の羽板２１ａが、高さ方向に複数平行に配置されている。もちろん羽板２１ａは、垂直方向に配置されたものを、水平方向に複数平行に配置されたものでもよい。さらにまた、このようなルーバーではなく、上下方向あるいは左右方向にスライドするシャッタ、扉体を採用してもよい。

この例で採用されているルーバー２１の羽板２１ａは、モータ（図示せず）等の駆動によって回動して開口部１３を閉鎖したり、あるいは開放することが可能であり、また回動角度によって開口部１３の開口率を変更することが可能になっている。

図３に示したように、プラットホーム３端部近傍のトンネル内には、トンネル内の温湿度を測定するセンサ３１、３２が設けられ、これらセンサ３１、３２からの検出結果は、制御装置Ｃへと出力される。なおこれらセンサ３１、３２のトンネル内の設置個所、設置数は、状況に応じて任意に設定できる。またプラットホーム３上においても、同様に、温湿または温湿度を検出するセンサ３３が設置されている。このセンサ３３からの検出結果は、制御装置Ｃへと出力される。
制御装置Ｃには、地下駅の空調を担っている空調装置３４の運転状況、さらにはプラットホーム３上の温湿度等の情報、車両１１の接近状況やプラットホーム３での停車状況等も入力される。そして制御装置Ｃは、これら入力された情報に基づき、例えばあらかじめ定められたプラットホーム３上での温湿度条件等と比較して、ルーバー２１の羽板２１ａの開閉や開度等を制御するようになっている。

実施の形態にかかる空調システムは以上のように構成されており、次にその運転例について説明する。

例えば夏期や中間期において、空調装置３４が冷房運転している場合、トンネル内空気のエンタルピがプラットホーム３のエンタルピ（すなわちプラットホーム３上の空間のエンタルピ）より低いときには、図４に示したように、ルーバー２１の羽板２１ａを開放するようにして、開口部１３を開放させる。これによって、車両１１の走行による列車風（いわゆるピストン流）が、開口部１３、及び開閉ドア１０上部の開口から、プラットホーム３に流入し、空調装置３４の冷房負荷が軽減される。

逆にトンネル内空気のエンタルピがプラットホーム３のエンタルピより高いときには、図１に示したように、ルーバー２１の羽板２１ａを閉鎖するようにして、開口部１３を閉鎖させる。これによって、車両１１の走行による列車風は開閉ドア１０上部の開口からの流入にとどまり、やはり空調装置３４の冷房負荷が軽減される。

ところで、車両１１がプラットホーム３に停車しているときには、当該車両１１からはブレーキ発熱や、搭載している室外機から大量の放熱が行われ、周囲に高温の空気流を発生させている。したがってかかる場合も、図１に示したように、ルーバー２１の羽板２１ａを閉鎖することにより、これら高温空気が、開口部１３からプラットホーム３へと流入することを防止でき、その分、冷房負荷は軽減される。

さらにまた車両１１がプラットホーム３から発車したときには、地下駅全体が負圧になる。したがってその際にも、ルーバー２１の羽板２１ａを閉鎖することにより、地下駅全体の負圧度を緩和させることができ、これによって地上から駅出入り口や駅舎の隙間等を通じて、コンコースやプラットホーム３に流れ込む空気の量を低減させることができる。したがって夏期においては、地上の高温空気が地下駅内や地下一階コンコース部に流入する量を低減させることができ、その分空調負荷が軽減できる。

一方、冬期においては、センサ３１、３２、３３からの検出結果に基づき、列車風の流入によって、プラットホーム３上の快適性が損なわれる場合、たとえば高温多湿の空気や低温低湿の列車風がプラットホーム３内に流入すると判断される場合には、ルーバー２１の羽板２１ａを閉鎖するように制御してもよい。そのようにルーバー２１の羽板２１ａを閉鎖する制御を行った場合、夏期の場合と同様に、地上の空気（低温空気）が、駅出入り口や駅舎の隙間等から地下一階コンコース部に流入する量を低減させることができ、その分、暖房負荷が軽減できる。
なお上下線の軌道部４、５のトンネル近傍にそれぞれセンサ３１、３２を設置したのは、上下線で各々エンタルピが異なる場合があることを想定したからである。

このように実施の形態にかかる空調システムによれば、年間を通じてプラットホーム部の空調負荷を軽減させることができ、それによって空調設備の縮小も可能となる。もちろん軌道部４、５上には、空調システムに関連する機器類は設置する必要がないので、車両の走行には全く影響を与えず、車両運行の安全性は確保されている。

なおトンネル内空気のエンタルピとプラットホーム３のエンタルピとの比較は、圧力等があらかじめ設計段階等で分かっているので、制御装置Ｃによる演算、判断、ルーバー２１に対する制御は、トンネル内の温度や温湿度を検出するセンサ３１、３２及びプラットホーム３に設置された温度や温湿度を検出するセンサ３３による検出結果に基づいて判断するのがより実際的である。
ただし実際の運用については、たとえば１日のうちではトンネル内空気のエンタルピとプラットホーム３のエンタルピに差が変動すると思われる日中とラッシュ時、あるいは１年を通しては夏季や中間期と冬季とで、あらかじめ各々の場合の各エンタルピを予め求めておき、それに基づいて、所定の時間帯や、所定の日にち帯で、決まった開閉制御を行うようにしてもよい。もちろんこれらを組み合わせて開閉制御するようにしてもよい。
またエンタルピの計算については、単位質量あたりエンタルピ（比エンタルピ）を基にして、トンネル内空気のエンタルピとプラットホーム３のエンタルピを比較するようにしてもよい。

さらにまた前記実施の形態では、開閉ドア１０の上部空間には、開口が形成されたままであるから、列車風はこの開口からプラットホーム３へと流入してしまう。したがって、この開口を開閉するシャッタ等を別途設け、ルーバー２１の羽板２１ａが開閉される場合には、ルーバー２１の羽板２１ａと連動して開閉するようにすれば、列車風のプラットホーム３への流入をさらに抑えることができる。ただし、かかる場合、乗客の乗り降り時は常に当該シャッタは開放させておく必要がある。

ところでプラットホーム３上の二酸化炭素の濃度は安全性、快適性の点から、所定濃度以下に維持する必要がある。そのため、適宜外気をプラットホーム３に導入する場合がある。かかる場合、プラットホーム３上の二酸化炭素の濃度が所定の濃度よりも高い場合には、図４に示したように、ルーバー２１の羽板２１ａを開放するようにして、開口部１３を開放させ、トンネル内の空気を車両１１の走行による列車風（いわゆるピストン流）によって、積極的にプラットホーム３に導入するようにしてもよい。これによって、外気負荷と搬送動力の低減が図れる。

なお前記した実施の形態は、成人の胸〜腰あたりの高さがある腰壁のあるいわゆる可動式ホーム柵タイプのプラットホームドア装置を利用したものであったが、本発明は、フルスクリーンタイプのプラットホームドア装置に対しても適用が可能である。

フルスクリーンタイプのプラットホームドア装置が設置される場合には、プラットホームと軌道部とを仕切る区画壁の一部、たとえばガラスや透明プラスチックパネルの左右端部、中央部、天井近く、床近くに開口部を形成し、当該開口部に、前記したようにシャッターやルーバーなどの開閉装置を設ければよい。また区画壁自体を、枠体以外は開口部として、当該開口部に前記開閉装置を設けた構成としてもよい。かかる場合、開閉部材を縦または横の桟状に形成し、全閉時にはプラットホームと軌道部との間を、密に断つことができ、保守にも便利である。もちろんフルスクリーンタイプであるから、全閉時におけるプラットホームの空調負荷は、既述の腰高位置のプラットホームドア装置より、さらに低くすることができる。

なおフルスクリーンタイプのプラットホームドア装置が既に設置されている場合には、開閉ドア以外の壁体部分を、腰高位置の高さの腰壁に変更して、その上部に開口部を形成して、当該開口部に、開閉部材としてルーバーやシャッター等を設ければよい。

なおトンネル内やプラットホーム部の状態を検出するセンサは、温湿度センサではなく、温度センサのみを用いても本発明は成立する。例えば湿度を測定してエンタルピを算出するのでなく、単純に温度のみを開閉部材の指標としても、上述の装置発明の実施は成立する。また、駅舎の入口近傍にセンサを設置したり、気象データの通信を受けて開閉部材の開閉を行っても同様である。後者は冬季に外気温度が低温のときに開閉部材を閉鎖することで、列車の走行に伴う屋外空気の侵入、下降を防止できる。

本発明は、プラットホームドア装置が設置される地下駅の空調に有用である。

１、２ プラットホームドア装置
３ プラットホーム
４、５ 軌道部
６、７ 腰壁
１０ 開閉ドア
１１ 車両
１２ 枠体
１３ 開口部
１４ 天井部
２１ ルーバー
２１ａ 羽板
３１、３２、３３ 温湿度センサ
３４ 空調装置

Claims (9)

1. プラットホームドア装置が設置されている地下駅の空調負荷を軽減させる、地下駅の空調方法であって、
   地下駅に対して冷房運転を実施している場合に、トンネル内空気のエンタルピが当該地下駅のプラットホームのエンタルピより低いときには、
   前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域から、車両の走行に伴う列車風を前記プラットホームに導入し、
   地下駅に対して冷房運転を実施している場合に、トンネル内空気のエンタルピが当該地下駅のプラットホームのエンタルピより高いときには、
   前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域を閉鎖して、車両の走行に伴う列車風が前記プラットホームに流入することを抑えることを特徴とする、地下駅の空調方法。
2. 冬期においては、トンネル内の温度、若しくは温湿度または外気の温度に基づいて、前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域を閉鎖して、車両の走行に伴う列車風が前記プラットホームに流入することを抑えることを特徴とする、請求項１に記載の地下駅の空調方法。
3. 車両がプラットホームに停車している間は、前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側開口区域を閉鎖して、車両からの高温空気が前記プラットホームに流入することを抑えることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の地下駅の空調方法。
4. プラットホームドア装置が設置されている地下駅の空調システムであって、
   前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる腰壁の上側に開口部が形成され、
   前記開口部には、当該開口部を開閉自在な開閉部材が設けられていることを特徴とする、地下駅空調システム。
5. 前記プラットホームドア装置における開閉ドアの上側に形成される空間の開口には、当該開口を開閉自在な他の開閉部材が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の地下駅空調システム。
6. プラットホームドア装置が設置されている地下駅の空調システムであって、
   前記プラットホームドア装置における軌道部とプラットホームを隔てる区画壁に開口部が形成され、
   前記開口部には、当該開口部を開閉自在な開閉部材が設けられていることを特徴とする、地下駅空調システム。
7. 前記開閉部材は、シャッタまたはルーバーであることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の地下駅空調システム。
8. プラットホーム端部近傍のトンネル内に、トンネル内の温度または温湿度を測定するセンサが設けられ、
   プラットホームに、プラットホームの温度または温湿度を測定するセンサが設けられ、
   前記各センサの検出結果に基づいて、前記開閉部材の開閉が制御されることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の地下駅空調システム。
9. プラットホーム端部近傍のトンネル内に、トンネル内の温度、または温湿度を測定するセンサが設けられ、
   プラットホームに、プラットホームの温度または温湿度を測定するセンサが設けられ、
   前記各センサの検出結果に基づいて、前記開閉部材及び前記他の開閉部材の開閉が制御されることを特徴とする、請求項５に記載の地下駅空調システム。

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