RU2608962C1

RU2608962C1 - Method of metro stations ventilation and device for its implementation

Info

Publication number: RU2608962C1
Application number: RU2015139535A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Ракинцев; Дмитрий Юрьевич Ракинцев
Original assignee: Юрий Михайлович Ракинцев; Дмитрий Юрьевич Ракинцев
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-01-27

Abstract

FIELD: ventilation.

SUBSTANCE: invention relates to ventilation and can be used for underground railway main ventilation systems. Method involves piston flow supply to station from trains arrival tunnels. Dispersed removal of waste air via under platform space by station ventilation shaft and inclined passages and trains departure tunnels. At tunnel outlet to station piston flow is divided into two flows: one in amount of approximately 1/3 part of incoming piston is supplied in form of inclined compact ventilation jets to station center one-third via channel, arranged under platform roof, which cross-section area is approximately 8 m², and second one in form of weakened piston flow is supplied to platform from tunnel at station end. In station platform center piston flow and station air mixture forms two flows towards ventilation hoods. According to movement to ventilation hood each flow is replenished by weakened piston flow supplied to platform from station end directly from trains arrival tunnels. Simultaneously in direction of travel part of exhaust air flow is dispersedly removed by station shaft via exhaust openings. Air intake into channel is carried out by means of fan unit and piston action of trains, wherein tunnel air into channel intake point is located before interaction area of tunnel flow and station shaft exhaust openings in order to reduce piston flow ejection intensity.

EFFECT: technical result consists in maintaining temperature and humidity and oxygen and carbon dioxide content rated parameters in air medium in all points of station platform, reduction of wind flows intensity, reduced operating costs for air control.

2 cl, 11 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано для проветривания тоннелей и станций.The invention relates to the field of ventilation and can be used to ventilate tunnels and stations.

Известен способ вентиляции Нью-Йорского метрополитена, при котором на перегонах вентиляция естественная, через вентшахты-окна, расположенные на проезжей части улиц, у самого тротуара, в уровень с ним; на станциях вентиляция с механическим побуждением воздуха и работает на вытяжку, забирая воздух из тоннеля (Арбузов Г.В. Вентиляция и санитарная техника метрополитенов. М., Трансжилдориздат, 1938 г., стр. 59. Каланджело А. Вентиляция метрополитенов. Пер. с итал., перевод №77173/1 Отдела переводов Всесоюзной торговой палаты, 1971 г.).There is a known method of ventilation of the New York Metro, in which ventilation is natural on the stages, through ventilation windows, located on the carriageway of the streets, near the sidewalk, to a level with it; at stations, the ventilation is with mechanical induction of air and runs on exhaust, taking air from the tunnel (Arbuzov GV Ventilation and metro sanitary equipment. M., Transzhildorizdat, 1938, p. 59. Kalangelo A. Metro ventilation. Per. Italian, translation No. 77173/1 of the Translation Department of the All-Union Chamber of Commerce, 1971).

Недостатком указанного способа является то, что на станцию из тоннелей поступает воздушный поток, в значительной степени зависящий от интенсивности движения поездов (поршневой эффект). При этом поршневое действие поездов приводит к образованию двух основных воздушных потоков: в первом около 70% воздуха проходит через центральный перрон и пути на расстояние около 15 метров от торцов, через которые он входил, следуя далее по направлению движения, поворачивая при этом назад, в то время как 30% покидало станцию через тот же тоннель, через который воздух входил на станцию, двигаясь дальше в том же направлении. Приход-уход каждого поезда сопровождается циркуляцией воздуха через торцы платформы станции. При этом на примерно 80% площади платформы интенсивность «дутья» несущественна, т.к. эти потоки весьма компактны и занимают не более 15 м с каждой стороны платформы, на который выделяется 50% всех тепловыделений на расчетном участке, но на платформе из-за нехватки свежего воздуха возникают четыре проблемы: жара, духота, загазованность, запыленность. Второй воздушный поток переменного направления возникает между станцией и наружной атмосферой - через наклонные ходы (эскалаторы, лестницы), вестибюли, двери. Этот поток приносит основные неприятности пассажирам, обслуживающему персоналу и оборудованию всасыванием зимой внутрь станции холодного воздуха через двери, вестибюли, кассовые залы и далее по наклонным ходам и тоннелям, по которым поезд уходит со станции.The disadvantage of this method is that an air stream enters the station from the tunnels, which largely depends on the intensity of train traffic (piston effect). At the same time, the piston action of trains leads to the formation of two main air flows: in the first, about 70% of the air passes through the central apron and the distance is about 15 meters from the ends through which it entered, following in the direction of travel, turning back into while 30% left the station through the same tunnel through which air entered the station, moving further in the same direction. The arrival and departure of each train is accompanied by air circulation through the ends of the station platform. At the same time, the intensity of the "blast" is insignificant, approximately 80% of the platform area, because these streams are very compact and occupy no more than 15 m on each side of the platform, which accounts for 50% of all the heat in the settlement area, but four problems arise on the platform due to lack of fresh air: heat, stuffiness, gas, dust. The second air flow of a variable direction arises between the station and the outside atmosphere - through inclined passages (escalators, stairs), lobbies, doors. This flow brings major troubles to passengers, maintenance personnel and equipment by sucking in winter cold air inside the station through doors, lobbies, ticket rooms and further along the inclined paths and tunnels through which the train leaves the station.

Критерии оценки окружающей среды линии метрополитена изложены в Санитарных правилах эксплуатации метрополитенов СП2.5. 1337-03, п. 3.1. Требования к пассажирским помещениям станций метрополитенов в п. 3.1.1. См. Таблицу 1.The criteria for assessing the environment of the subway line are set out in the Sanitary Rules for the Operation of Subways SP2.5. 1337-03, paragraph 3.1. Requirements for the passenger premises of subway stations in paragraph 3.1.1. See table 1.

При движении поезда в замкнутом пространстве тоннеля метрополитена впереди него создается зона избыточного давления, а сзади поезда - зона разрежения. Это приводит в движение массы воздуха, заполняющие тоннель. Такое действие поезда получило в литературе название поршневого эффекта.When a train moves in a confined space of a subway tunnel, an overpressure zone is created in front of it, and a rarefaction zone is created behind the train. This sets in motion air masses filling the tunnel. This action of the train is called the piston effect in the literature.

Режим проветривания метрополитена в период движения поездов характерен наличием двух взаимовлияющих друг на друга потоков воздуха, побуждаемых к движению поездами и вентиляторами. Потоки воздуха, приводимые в движение поездами, получили название циркуляционных, а вентиляторами тоннельной вентиляции - вентиляционных. Проветривание метрополитенов в период движения поездов осуществляется совместным действием циркуляционного и вентиляционного потоков.The airing mode of the subway during the movement of trains is characterized by the presence of two mutually influencing air flows, prompted by the movement of trains and fans. Air flows, driven by trains, were called circulating, and tunnel ventilation fans - ventilation. Metro ventilation during the movement of trains is carried out by the combined action of the circulation and ventilation flows.

Изменение скорости и частоты движения поездов влияет, в основном, на величину циркуляционного потока и через него на весь вентиляционный поток. Возникают продольные пульсации скорости движения вентиляционной струи и связанный с ними нестационарный режим проветривания.Changes in the speed and frequency of trains affect mainly the magnitude of the circulation flow and through it the entire ventilation flow. There are longitudinal pulsations of the speed of movement of the ventilation stream and the associated non-stationary mode of ventilation.

Известен способ вентиляции метрополитена, включающий подачу наружного воздуха, организацию направленного движения воздуха по тоннелям и удаление отработанного воздуха, причем наружный воздух подают в объеме, равном 20-30% от расчетного по теплоизбыткам объема воздуха для вентиляции, достаточном для поддержания нормативного содержания кислорода и углекислого газа в воздушной среде метрополитена, и производят принудительную рециркуляцию между станциями смеси наружного и тоннельного воздуха, в процессе которой смесь подвергают термодинамической обработке до достижения требуемых для метрополитена температурно-влажностных параметров воздуха. (Патент №2462595 кл. E21F 1/08 Приоритет от 01.11.2011 г.).A known method of ventilation of the subway, including the supply of external air, the organization of the directional movement of air through the tunnels and the removal of exhaust air, and the external air is supplied in an amount equal to 20-30% of the calculated volume of ventilation air for heat surpluses, sufficient to maintain the standard oxygen and carbon dioxide content gas in the air of the subway, and produce forced recirculation between stations of a mixture of outdoor and tunnel air, during which the mixture is subjected to thermodynamics chemical processing until the temperature and humidity parameters of the air required for the subway are reached. (Patent No. 2462595 class. E21F 1/08 Priority from 11/01/2011).

В целях реализации этого способа получен Патент на полезную модель RU 127402 U1, приоритет от 27.12.2012 г. «Квазизамкнутая система вентиляции тоннелей и станций метрополитена».In order to implement this method, a Patent for utility model RU 127402 U1, priority dated 12/27/2012, "Quasi-closed ventilation system of tunnels and subway stations," was obtained.

Недостатком указанного технического решения является то, что для реализации этого способа вентиляции необходимо, чтобы «Рециркуляционный поток воздуха проходил по тоннелям с перетеканием его из одного тоннеля в другой (параллельный) тоннель через пространство станций…» «принудительную рециркуляцию усиливает поршневой эффект, создаваемый при движении поездов по тоннелям». Этому также могут способствовать струйные вентиляторы, создающие эжектируемый эффект.The disadvantage of this technical solution is that for the implementation of this ventilation method, it is necessary that "Recirculated air flow passes through the tunnels with its flow from one tunnel to another (parallel) tunnel through the space of the stations ..." "forced recirculation enhances the piston effect created by movement trains through tunnels. " Jet fans can also contribute to this, creating an ejected effect.

Поскольку платформенная часть станции - это плоский канал с расположенными в торцевых стенках и приточными и вытяжными отверстиями (тоннели прихода и ухода поездов), в которых направление воздушных потоков совпадает с направлением движения поездов, то при принудительной рециркуляции при движении поездов возникают два эффекта: эффект Батурина-Ханжонкова (В.В. Батурин. Основы промышленной вентиляции. М., Профиздат, 1990, стр. 176) и эффект эжекции, снижающий производительность вытяжной станционной шахты при движении поездов до 80% от проектной, не учтенных в схеме изобретения.Since the platform part of the station is a flat channel with inlet and outlet openings (tunnels of train arrivals and departures) located in the end walls, in which the direction of air flow coincides with the direction of train movement, two effects occur during forced recirculation during train movement: the Baturin effect -Khanzhonkova (VV Baturin. Fundamentals of industrial ventilation. M., Profizdat, 1990, p. 176) and the effect of ejection, which reduces the productivity of the exhaust station shaft during train traffic up to 80% of the design, n not included in the scheme of the invention.

Известно, что картина потоков в помещении, имеющем форму плоского канала, определяется, в частности, расположением вытяжного отверстия в одной стенке с приточным и изменением размеров сторон помещения (l - длина помещения, h - высота торцевой стены).It is known that the pattern of flows in a room having the shape of a flat channel is determined, in particular, by the location of the exhaust opening in one wall with the supply air and by changing the dimensions of the sides of the room (l is the length of the room, h is the height of the end wall).

На станции метрополитена имеем тот случай, когда под действием поршневого эффекта поездов приток воздуха на станцию и вытяжка воздуха со станции идут из отверстий, расположенных в одной стенке (в торце станции), фиг. 1. При расположении вытяжного отверстия в одной стенке с приточным общий характер потоков находится в зависимости от отношения сторон l/h (где h - высота торцевой стены, l - длина станции), но непосредственное перетекание воздух из приточного отверстия в вытяжное при турбулентном потоке не происходит. Через вытяжное отверстие вытекает только то количество воздуха, которое поступило через приточное отверстие; количество же воздуха, присоединившееся на пути струи, возвращается к истокам струи для ее питания. Как известно, при таком расположении отверстий струя, вытекающая из приточного отверстия, достигает противоположной стенки, когда отношение

. При увеличении отношения l/h приточная струя не доходит до этой стенки, поворачивает и движется в обратном направлении к вытяжному отверстию. Пространство за поворотом струи заполнено вихрем.At the metro station, we have the case when, under the piston effect of trains, air flows to the station and air exhaust from the station come from openings located in the same wall (at the station end), FIG. 1. When the exhaust outlet is located in the same wall with the supply air, the general nature of the flows depends on the aspect ratio l / h (where h is the height of the end wall, l is the length of the station), but the direct flow of air from the supply air inlet to the exhaust air in turbulent flow does not going on. Only the amount of air that flows through the air inlet flows out through the exhaust outlet; the amount of air that has joined in the path of the jet returns to the source of the jet for its power. As is known, with this arrangement of the holes, the jet flowing from the supply opening reaches the opposite wall when the ratio

. When the l / h ratio increases, the supply stream does not reach this wall, turns and moves in the opposite direction to the exhaust outlet. The space behind the rotation of the jet is filled with a whirlwind.

Поскольку отношение длины станции к высоте торцевой стенки очень велико l/h≈20, то приточная струя никогда не сможет дойти до противоположной торцевой стены станции. На фиг. 1 изображена схема такого течения в объеме станции. За поворотом струи образуется вихрь, вращающийся в обратном направлении по отношении к основной струе. Глубина проникновения приточной струи по станции у каждого торца составляет 20-25 метров. Вторичный вихрь быстро гаснет и основная часть воздуха в объеме станции остается практически неподвижной, что тормозит вынос вредностей со станции и не позволяет подготовить обделку и прилегающие грунты к новому дневному циклу работы метрополитена. Процесс сохраняется и при снятии движения поездов: работают обе вентшахты на прилегающих к станции перегонах, т.е. на станции имеется два приточных и два вытяжных отверстия. Возникают зоны циркуляции с проникновением приточной струи на глубину платформы 25-30 метров у обоих торцов станции.Since the ratio of the length of the station to the height of the end wall is very large l / h≈20, the supply stream can never reach the opposite end wall of the station. In FIG. 1 shows a diagram of such a flow in the volume of the station. Behind the rotation of the jet, a vortex is formed, rotating in the opposite direction with respect to the main jet. The depth of penetration of the supply jet at the station at each end is 20-25 meters. The secondary vortex quickly goes out and the main part of the air in the station volume remains almost stationary, which inhibits the removal of harmful substances from the station and does not allow preparing the lining and adjacent soils for a new daily metro cycle. The process persists when the movement of trains is removed: both ventilation shafts work on the sections adjacent to the station, i.e. the station has two supply and two exhaust openings. Circulation zones arise with the penetration of the supply stream to a platform depth of 25-30 meters at both ends of the station.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ вентиляции тоннелей метрополитена путем круглогодичной подачи наружного воздуха в перегонные тоннели и удаления воздуха в уровне пассажирских платформ станций - по горизонтальным каналам под платформами и по вертикальным каналам с обоих концов платформы и через отверстия под платформой или в их концах с устройством циркуляционных сбоек между прилегающими к станции перегонными тоннелями с целью снижения эффекта «дутья» от поршневого действия поездов (См. п. 5.8.2.4, п. 5.8.2.13, п. 5.8.2.16, п. 5.8.2.17, п. 5.8.2.25, СНиП 32-02-2003 «Метрополитены» (актуализированная редакция)).The closest technical solution to the invention is a method of ventilation of subway tunnels by year-round supply of external air to the distillation tunnels and air removal at the level of the passenger platforms of the stations — through horizontal channels under the platforms and through vertical channels from both ends of the platform and through openings under the platform or at their ends with the arrangement of circulating failures between the distillation tunnels adjacent to the station in order to reduce the effect of “blast” from the piston action of trains (see clause 5.8.2.4, clause 5.8. 2.13, p. 5.8.2.16, p. 5.8.2.17, p. 5.8.2.25, SNiP 32-02-2003 “Metropolitan” (updated version)).

На фиг. 2 изображена схема системы вентиляции тоннелей 2 с устройством вентиляционной сбойки (ВС) 3 у торца станции 1, по которой наружный воздух подается на перегонах вентиляционной шахтой 9, снабженной вентилятором 11, а удаляется станционной шахтой 10, снабженной вентилятором 11, по подплатформенному вентиляционному каналу 6, с забором воздуха из путевых тоннелей со стороны прибытия поездов 13 через вытяжные отверстия 7, расположенные на уровне посадочных платформ. Направление движения воздуха в тонелях 2 определяется направлением движения 13 поездов метрополитена 12, при этом в местах примыкания перегонных тоннелей 2 к торцевым стенам станции 1 образуются по два отверстия - приточное 4 и вытяжное 5. Как приточно-вытяжное отверстие поочередно работают и тоннели наклонных ходов 8. Направление движения воздуха показано стрелками.In FIG. 2 shows a diagram of the ventilation system of tunnels 2 with a ventilation failure device (BC) 3 at the end of station 1, through which external air is supplied on the stages by a ventilation shaft 9, equipped with a fan 11, and removed by a station shaft 10, equipped with a fan 11, through a sub-platform ventilation channel 6 , with air intake from the track tunnels from the arrival side of trains 13 through exhaust openings 7 located at the level of landing platforms. The direction of air movement in tunnels 2 is determined by the direction of movement of 13 subway trains 12, and at the places where distillation tunnels 2 adjoin to the end walls of station 1, two openings are formed - inlet 4 and exhaust 5. As the supply and exhaust opening, the tunnels also work alternately 8 The direction of air movement is indicated by arrows.

Способ имеет ряд недостатков:The method has several disadvantages:

Первый недостаток способаThe first disadvantage of this method

Исследования показали, что наибольшая подвижность воздуха наблюдается на платформе в 20-30 м от торца станции, внизу у сходов с эскалатора, у кабины контрольно-пропускного пункта (АКП) в вестибюле станции.Studies have shown that the greatest air mobility is observed on the platform 20-30 m from the end of the station, at the bottom at the escalator exits, at the cab of the checkpoint in the station lobby.

Наибольшие среднемаксимальные скорости воздуха наблюдаются у схода с эскалатора до 3,9 м/с (при максимальной 7,6 м/с), на платформе - 1,6 м/с (при максимальной 1,8 м/с), в вестибюле - 1,2 м/с (при максимальной 1,5 м/с). (См. статью Ю.М. Ракинцева, Н.Г. Лосавио. Воздушные потоки на станциях, ж-л «Метрострой» №5, 1982 г.).The highest average maximum air speeds are observed at the exit from the escalator up to 3.9 m / s (with a maximum of 7.6 m / s), on the platform - 1.6 m / s (with a maximum of 1.8 m / s), in the lobby 1.2 m / s (with a maximum of 1.5 m / s). (See the article by Yu.M. Rakintsev, N.G. Losavio. Airflows at the stations, railway station Metrostroy No. 5, 1982).

Микроклимат на станции метрополитена не отвечает гигиеническим требованиям: при температурах, характерных для зимнего периода (на платформе +11÷13°C, в вестибюле +5°C) допускаются подвижности воздуха не выше соответственно 2 и 0,25 м/с, а действительные скорости соответствуют 3,9 и 1,2 м/с.The microclimate at the metro station does not meet hygienic requirements: at temperatures characteristic of the winter period (on the platform + 11 ÷ 13 ° C, in the lobby + 5 ° C) air mobility is allowed not higher than 2 and 0.25 m / s, respectively, and the actual speeds correspond to 3.9 and 1.2 m / s.

Второй недостаток способаThe second disadvantage of the method

Поршневое действие поездов 12 вызывает колебание давления воздуха на станции. Для снижения амплитуды колебания давления воздуха на станции с целью уменьшения явления «дутья» (сквозняков) через ее входы и выходы на расстоянии 30-100 м от каждого торца станции в перегонных тоннелях 2, не имеющих между собой сплошных соединений (проемов), предусматривается соединение их между собой циркуляционными сбойками ВС 3 сечением 95-125 м². При наличии таких сбоек значительная часть воздуха выталкивается приходящими поездами не на станцию 1, а в расположенный рядом перегонный тоннель, снижая требуемый по расчету объем воздуха, поступающего на станцию и вытягиваемого из нее поршневым действием движущихся поездов. В итоге уменьшается амплитуда колебания давления воздуха на станции и вследствие этого снижается «дутье» на входах и выходах, но при этом на станции возникает дефицит свежего воздуха.The piston action of trains 12 causes air pressure fluctuations at the station. To reduce the amplitude of fluctuations in air pressure at the station in order to reduce the phenomenon of "blast" (drafts) through its inlets and outlets at a distance of 30-100 m from each end of the station in the distillation tunnels 2 that do not have continuous connections (openings), a connection is provided them among themselves with circulating failures of aircraft 3 with a cross section of 95-125 m ² . In the presence of such interruptions, a significant part of the air is pushed out by incoming trains not to station 1, but to a distillation tunnel located nearby, reducing the amount of air required for the calculation, which enters the station and is pulled out from it by the piston action of moving trains. As a result, the amplitude of fluctuations in air pressure at the station decreases and, as a result, the “blast” at the inputs and outputs decreases, but at the same time there is a shortage of fresh air at the station.

Третий недостаток способа - усиление отрицательного влияния воздушного потока на пассажиров и персонал, находящихся на платформе станции, оборудованной ВС. Изучение потоков (фиг. 3) показывает, что при подходе поезда 12 к станции 1 на платформе возникает нестационарный воздушный поток, при этом максимальная скорость на станциях, оборудованных ВС 3 (кривая 14), в 2-3 раза выше, а продолжительность действия в 2 раза меньше, чем на станциях, не имеющих ВС (кривая 15) (См. статью Ю.М. Ракинцева. Микроклимат метрополитена, ж-л «Метро и тоннели» №2, 2002 г.).The third disadvantage of this method is the increased negative impact of air flow on passengers and personnel on the platform of the station equipped with aircraft. The study of flows (Fig. 3) shows that when the train 12 approaches station 1, unsteady air flow occurs on the platform, while the maximum speed at stations equipped with aircraft 3 (curve 14) is 2-3 times higher, and the duration of 2 times less than at stations that do not have an aircraft (curve 15) (See the article by Yu. M. Rakintsev. Metro microclimate, metro and tunnels No. 2, 2002).

Из физиологии известно: с точки зрения влияния скорости воздуха на самочувствие человека более высокие скорости, действующие кратковременно, хуже воспринимаются организмом, чем более низкие, но и продолжительные по действию.From physiology it is known: from the point of view of the influence of air speed on a person’s well-being, higher speeds acting for a short time are worse perceived by the body than lower, but also longer ones.

Четвертый серьезный недостаток способа - 60-80% воздуха, выталкиваемого из перегонных тоннелей 2 к станции 1, циркулируют через ВС 3, а не через приточное 4 и вытяжное 5 отверстия в торце станции 1. Такое большое количество воздуха, циркулирующее по тоннелям 2, ведет к перегреву тоннелей, что в свою очередь потребует увеличения производительности механической вентиляции метрополитена.The fourth serious drawback of the method is that 60-80% of the air pushed from the distillation tunnels 2 to station 1 is circulated through the aircraft 3, and not through the supply 4 and exhaust 5 openings at the end of station 1. Such a large amount of air circulating through tunnels 2 leads to overheating of the tunnels, which in turn will require an increase in the productivity of mechanical ventilation of the subway.

Пятый недостаток способа: в схеме не учтено влияние расположения вытяжного отверстия 5 в торце станции на картину потоков на платформе станции 1 (эффект Батурина-Ханжонкова). Конструктивно платформенная часть станции 1 - это плоский канал с расположенными в торцевой стенке приточным 4 и вытяжным 5 отверстиями, направление воздушного потока в которых совпадает с направлением движения 13 поездов 12 в тоннелях 2 (тоннели прихода и ухода поездов). Закономерности воздухообмена на станции мелкого заложения представлены на графиках фиг. 4-6, взятых из статьи Ю.М. Ракинцева, Н.Г. Лосавио. Воздухообмен на станциях метрополитена мелкого заложения, ж-л «Транспортное строительство» №4, 1984 г.). На фиг. 4-6 и в таблицах 2 и 3 представлены изменения количества воздуха (тыс.м³/ч), перемещаемого через тоннели 2 ухода и прихода поездов и через эскалаторные ходы 8 в зависимости от интенсивности движения поездов. Изучение потоков воздуха на платформе станции (фиг. 4) показывает: в этих условиях при отношении l/h=20 (где h - высота торцевой стенки, l - длина платформы станции) до 70% объема потока воздуха, поступающего из тоннеля через отверстие 4 (фиг. 5, табл. 2) на станцию, продвигается по платформе станции и пути всего на 20-30 м с каждого торца станции, затем поток поворачивает и движется в обратном направлении к вытяжному отверстию 5, выходя со станции в тоннель (фиг. 5, табл. 2), и только с выходом поезда на платформу примерно 30% объема потока, перемещаемого подходящим к станции поездом, проталкивается им по платформе (фиг. 6, табл. 3) и покидает станцию через противоположный наклонный ход 8. И это вместо 100%, необходимых на участке, где выделяется 50% всех тепловыделений (!).The fifth drawback of the method: the scheme does not take into account the effect of the location of the exhaust opening 5 at the end of the station on the flow pattern on the platform of station 1 (Baturin-Khanzhonkov effect). Structurally, the platform part of station 1 is a flat channel with inlet 4 and exhaust 5 openings located in the end wall, the air flow direction in which coincides with the direction of movement of 13 trains 12 in tunnels 2 (tunnels of arrival and departure of trains). Patterns of air exchange at shallow stations are shown in the graphs of FIG. 4-6 taken from the article by Yu.M. Rakintseva, N.G. Losavio. Air exchange at shallow subway stations, railway transport construction No. 4, 1984). In FIG. 4-6 and tables 2 and 3 show the changes in the amount of air (thousand m ³ / h) transported through tunnels 2 of departure and arrival of trains and through escalator moves 8, depending on the intensity of movement of trains. The study of air flows on the station platform (Fig. 4) shows: under these conditions, with a ratio l / h = 20 (where h is the height of the end wall, l is the length of the station platform) up to 70% of the volume of air flow coming from the tunnel through opening 4 (Fig. 5, Table 2) to the station, it moves along the station platform and the paths are only 20-30 m from each end of the station, then the flow turns and moves in the opposite direction to the exhaust hole 5, leaving the station into the tunnel (Fig. 5, Table 2), and only with the exit of the train to the platform, approximately 30% of the volume of the flow moved approaching them to the train station, it is pushed on the platform (FIG. 6, Tab. 3) and leaves through the opposite oblique station 8. This stroke instead of 100% required at a portion where is allocated 50% of total heat release (!).

Шестой недостаток способа в том, что часть свежего воздуха, поступающего с перегона, удаляется станционной шахтой вначале станции и недостаточно участвует в воздухообмене станции, фиг. 2.The sixth disadvantage of the method is that part of the fresh air coming from the stage is removed by the station shaft at the beginning of the station and is not sufficiently involved in the air exchange of the station, FIG. 2.

Одновременно возникает эффект эжекции, заключающийся в том, что поршневой поток с более высоким давлением, движущийся с большой скоростью, увлекает за собой среду низкого давления (давление в заборных устройствах вытяжной станционной шахты, которые распологаются рядом с торцом станции в путевом тоннеле со стороны прибытия поездов). При этом производительность вытяжной станционной шахты при движении поездов составляет ≈80% от проектной (см. таблицу 4).At the same time, the effect of ejection arises, namely, that a piston flow with a higher pressure, moving at high speed, entrains a low-pressure medium (pressure in the intake devices of the exhaust station shaft, which are located near the station’s end in the track tunnel on the train arrival side ) At the same time, the capacity of the exhaust station mine during train traffic is ≈80% of the design (see table 4).

Седьмой недостаток способа в том, что при снятии движения поездов эффект Батурина-Ханжонкова сохраняется под действием механической вентиляции. Наружный воздух не поступает примерно на 80% площади платформы станции. А это не позволяет организовать процесс охлаждения обделки тоннеля и прилегающих грунтов за счет использования периодического изменения температуры наружного воздуха днем и ночью (разница равна 10-15°C) и тем самым сохранить (или существенно замедлить) скорость падения восприятия тепла грунтом и обделкой тоннеля днем в период движения поездов. В результате в теплый период года поступление тепла в обделку и грунт прекращается уже через 1-1,5 месяца и тоннельная вентиляция практически выходит из строя в самый жаркий период года - июль-август, поскольку величина воздухообмена определена на ассимиляцию не всех тепловыделений в тоннеле, а только тепла, которое не воспримет тоннельная обделка и грунт.The seventh drawback of the method is that when the movement of trains is removed, the Baturin-Khanzhonkov effect is retained by mechanical ventilation. Outside air does not enter approximately 80% of the station platform area. And this does not allow to organize the cooling process of the lining of the tunnel and adjacent soils due to the use of periodic changes in the temperature of the outdoor air day and night (the difference is 10-15 ° C) and thereby maintain (or significantly slow down) the rate of drop in heat perception by the ground and lining the tunnel during the day during the movement of trains. As a result, in the warm season, the flow of heat to the lining and soil ceases after 1-1.5 months and the tunnel ventilation practically fails in the hottest period of the year - July-August, since the amount of air exchange is determined to assimilate not all heat in the tunnel, but only heat that the tunnel lining and soil will not accept.

Рассмотренный способ вентиляции не обеспечивает заданных условий, т.к. поданный в тоннели воздух не доходит до конца расчетного участка (платформы станции), его количественное распределение по перегонным и станционным тоннелям не соответствует предполагаемой схеме. Тем самым воздух не ассимилирует все теплоизбытки (а на станции это примерно 50% всех тепловыделений на расчетном участке) и не доиспользованный выбрасывается вытяжными вентустановками и через наклонные ходы (эскалаторы, лестницы) на поверхность. В связи с этим конечные температуры воздуха на платформах станций и в тоннелях оказываются выше расчетных.The ventilation method considered does not provide the specified conditions, because the air supplied to the tunnels does not reach the end of the calculated section (station platform); its quantitative distribution over the distillation and station tunnels does not correspond to the proposed scheme. Thus, the air does not assimilate all heat surpluses (and at the station it is about 50% of all heat emissions in the calculated area) and unused air is exhausted by exhaust ventilation units and through inclined passages (escalators, stairs) to the surface. In this regard, the final air temperatures on the station platforms and in tunnels are higher than the calculated ones.

В вестибюлях, у схода с эскалаторов, на платформах фактические температуры воздуха в самые жаркие дни теплого периода года составляют 30-32°C, влажность 30-70%, а скорость его движения и изменение направления в зависимости от прихода и ухода поездов в среднем 3.6-4 м/с, максимально - 7-9 м/с. С потеплением климата, ростом пассажиропотоков, мощности подвижного состава эта ситуация будет только обостряться.In the vestibules, at the exit from the escalators, on platforms, the actual air temperatures on the hottest days of the warm period of the year are 30-32 ° C, humidity 30-70%, and its speed and change of direction depending on the arrival and departure of trains on average 3.6 -4 m / s, maximum 7-9 m / s. With climate warming, growth in passenger flows, and rolling stock capacity, this situation will only worsen.

Пассажиры жалуются на очень высокие температуры воздуха (до 30-32°C) и духоту на платформах станций и глубокого и мелкого заложения.Passengers complain about very high air temperatures (up to 30-32 ° C) and stuffiness on station platforms and deep and shallow laying.

Превышение норм микроклимата связано с недостатками организации воздухообмена, в основном в часы «пик» на пассажиронапряженных станциях и пересадочных узлах. Существуют давно обоснованные и оправданные практикой соотношения воздухоподачи и пассажиропотока в метро. Согласно пункту 5.8.2.2. СНиП32-02-2003 Метрополитены на одного пассажира должно подаваться в часы «пик» не менее 30 м³/ч наружного воздуха в час.Exceeding the microclimate norms is associated with the shortcomings of the organization of air exchange, mainly during peak hours at passenger-stressed stations and interchange stations. There are long-established and justified by practice, the ratio of air supply and passenger traffic in the subway. According to clause 5.8.2.2. SNiP32-02-2003 Metro per passenger should be served at peak hours of at least 30 m ³ / h of outdoor air per hour.

Состояние дискомфорта создается помимо температуры еще и содержанием в воздухе окиси и двуокиси углерода, а также продуктами жизнедеятельности человека. Содержание этих веществ в подавляющем большинстве метрополитенов не превышает допустимых. Однако на пассажиронапряженных станциях, в переходах, где недостаточен воздухообмен (менее 30 м³/час на человека), концентрации двуокиси углерода могут превышать нормы в 1,5 раза.In addition to the temperature, the state of discomfort is also created by the content of carbon monoxide and carbon dioxide in the air, as well as by human vital products. The content of these substances in the vast majority of subways does not exceed permissible. However, at passenger-stressed stations, in passages where air exchange is insufficient (less than 30 m ³ / hour per person), carbon dioxide concentrations can exceed the norm by 1.5 times.

В тех же случаях, когда возникает «духота», когда концентрация токсических веществ превышает ПДК, возрастает в воздухе и содержание микроорганизмов, особенно в летний период года. Организация рационального воздухообмена с учетом пассажиропотоков и требований СНиПЗ2-02-2003 Метрополитены (30 м³/ч наружного воздуха на пассажира в часы «пик»), качественной влажной уборке помещений позволит привести в соответствие с нормативными параметрами показатели температуры, бактериальную обсемененность, содержание химических веществ (СО, СО₂) и пыли.In those cases when “stuffiness” occurs, when the concentration of toxic substances exceeds the MPC, the content of microorganisms in the air also increases, especially in the summer season. The organization of rational air exchange, taking into account passenger flows and the requirements of SNiPZ2-02-2003 Metro (30 m ³ / h of outdoor air per passenger during peak hours), high-quality wet cleaning of premises will make it possible to bring temperature indicators, bacterial contamination, chemical content in accordance with regulatory parameters substances (СО, СО ₂ ) and dust.

МЕТРОГИПРОТРАНС применил однонаправленную схему тоннельной вентиляции с подачей наружного воздуха на перегоне, а удалением со станции, причем в целях увеличения эффективности применения однонаправленной схемы за счет равномерного распределения всасывания отработанного воздуха удаление воздуха со станции осуществляется через расположенные в подплатформенном пространстве вдоль станции со стороны каждого пути воздуховоды 16 равномерного всасывания постоянного сечения с отверстиями 17 различной площади, фиг. 7. Для снижения «дутья» от поршневого действия поездов предусмотрены противодутьевые сбойки по обе стороны станции (Е.Г. Королев. Системы жизнеобеспечения метрополитена, ж-л «Метро и тоннели», спецвыпуск, май, 2003 г., стр. 54).METROGIPROTRANS applied a unidirectional tunnel ventilation scheme with external air supply on the stage, and removal from the station, and in order to increase the efficiency of using the unidirectional scheme due to the uniform distribution of exhaust air intake, air is removed from the station through air ducts located in the sub-platform space along the station from each side 16 uniform absorption of constant cross-section with holes 17 of various sizes, FIG. 7. To reduce the “blast” from the piston action of trains, anti-blowdown failures are provided on both sides of the station (EG Korolev. Metro life support systems, metro and tunnels, special issue, May 2003, p. 54) .

Недостаток способа, кроме выше перечисленных, возникает еще один: прекращение удаления воздуха через воздуховод равномерного всасывания в связи с нарушением условий его работы.The disadvantage of the method, in addition to the above, there is one more: the termination of the removal of air through the duct uniform absorption in connection with the violation of the conditions of its work.

В условиях московского метрополитена головной вагон поезда входит на станцию и хвостовой выходит со станции со скоростью 50-55 км/ч. В частном случае, при выходе на платформу станции из тупика и ухода с платформы в тупик скорость поезда равна 25-30 км/час.In the Moscow metro, the head train car enters the station and the tail exits the station at a speed of 50-55 km / h. In a particular case, when a station enters a platform from a dead end and leaves the platform into a dead end, the train speed is 25-30 km / h.

Известно, поршневой эффект возникает при скорости 50-55 км/час. На фиг. 8 показаны результаты измерения параметров работы вытяжного воздуховода 16 на платформе станции 1 и с поршневым эффектом только в одном торце. Поршневой поток воздуха проходит через платформу станции и пути на расстоянии около 60 м от торца, через который он входит, следуя дальше по направлению движения, поворачивая при этом назад. Разворот потока заканчивается примерно на расстоянии 90 м. И поток движется в обратном направлении по платформе и второму пути к вытяжному отверстию (в тоннель ухода поездов). Пространство за поворотом струи заполнено вихрем. Рассмотрение данных фиг. 8 указывает на потерю работоспособности большей части воздуховодов равномерного всасывания воздуха (скорость всасывания равна 0) под воздействием поршневого потока, который вызывает эффект эжекции - процесс подсасывания воздуха из отверстия воздуховода за счет более высокого давления и большей скорости поршневого потока. Подсасывание воздуха из отверстий воздуховода равномерного всасывания практически нулевое, т.к. силы всасывания в самом воздуховоде и эжекционного подсасывания почти равны.It is known that the piston effect occurs at a speed of 50-55 km / h. In FIG. 8 shows the measurement results of the operation of the exhaust duct 16 on the platform of station 1 and with a piston effect in only one end. Piston air flow passes through the station platform and the path at a distance of about 60 m from the end through which it enters, following further in the direction of movement, while turning back. The turn of the stream ends at a distance of about 90 m. And the stream moves in the opposite direction along the platform and the second path to the exhaust opening (into the train exit tunnel). The space behind the rotation of the jet is filled with a whirlwind. Consideration of the data of FIG. 8 indicates the loss of operability of most of the ducts of uniform air intake (suction rate is 0) under the influence of the piston flow, which causes the ejection effect - the process of sucking air from the duct opening due to higher pressure and a greater piston flow velocity. The intake of air from the openings of the uniform suction duct is practically zero, because suction forces in the duct itself and ejection suction are almost equal.

Отсутствие поршневого эффекта у другого торца платформы увеличивает зону действия эффекта Батурина-Ханжонкова - поршневой поток, продвигаясь дальше по платформе, не имея встречного сопротивления, смешивается с большим объемом станционного воздуха, скорость смеси снижается, уменьшается кинетическая энергия потока смеси, ослабевает и исчезает эжекция.The absence of a piston effect at the other end of the platform increases the range of the Baturin-Khanzhonkov effect - the piston flow, moving further along the platform, having no counter resistance, mixes with a large volume of station air, the speed of the mixture decreases, the kinetic energy of the mixture flow decreases, the ejection weakens and disappears.

На неохваченной поршневым потоком части платформы оставшаяся часть воздуховодов равномерного всасывания функционирует, но в целом отработанный воздух удаляется со станции в объеме ниже расчетного.On the part of the platform not covered by the piston flow, the remaining part of the uniform intake ducts is functioning, but in general the exhaust air is removed from the station to a volume lower than the calculated one.

В общем случае, при наличии поршневого эффекта на двух торцах платформы станции эффект Батурина-Ханжонкова остается концентрированным в 25-30-метровой зоне у торцов станции. Работа воздуховодов равномерного всасывания нарушается почти полностью - прекращается равномерное распределение всасывания отработанного воздуха со станции.In the general case, if there is a piston effect at the two ends of the station platform, the Baturin-Khanzhonkov effect remains concentrated in the 25-30-meter zone at the ends of the station. The operation of the uniform intake ducts is almost completely disrupted - the uniform distribution of exhaust air intake from the station ceases.

Целью изобретения является обеспечение одинаковых санитарно-гигиенических условий воздушной среды в разных местах платформы станций метрополитена путем рассредоточенной подачи поршневого потока из тоннеля прихода поездов по длине платформы и повышение эфективности работы станционной вентиляционной шахты за счет ослабления эжекции от поршневого потока.The aim of the invention is to ensure the same sanitary and hygienic conditions of the air in different places on the platform of the metro station by distributing the piston flow from the train arrival tunnel along the platform and increasing the efficiency of the station ventilation shaft by reducing ejection from the piston flow.

Цель достигается тем, что в способе, включающем подачу поршневого потока смеси вентиляционного и циркуляционного воздуха из тоннелей прихода поездов на платформу в торце станции и рассредоточенное удаление отработанного воздуха через станционную вентиляционную шахту и наклонные ходы, подачу смеси на платформу станции осуществляют рассредоточенно, при этом примерно 1/3 часть от объема потока смеси, поступающей из тоннеля на станцию, подают в виде наклонных компактных струй к средней трети платформы станции из отверстий в торце канала с площадью сечения примерно 8 м², расположенного под сводом платформы, подведенного из тоннеля прихода поездов, забор смеси в канал происходит под действием поршневого эффекта или поршневого эффекта и дополнительного вентилятора. Причем место забора тоннельного воздуха в канал располагается до области взаимодействия тоннельного потока и вытяжного отверстия станционной шахты, что снижает эффект эжекции поршневого потока, оставшаяся часть поршневого потока поступает на платформу из тоннелей прихода поездов в торце станции.The goal is achieved in that in a method comprising supplying a piston flow of a mixture of ventilation and circulation air from tunnels of train arrival to the platform at the end of the station and dispersed removal of exhaust air through the station ventilation shaft and inclined paths, the mixture is distributed to the station platform in a dispersed manner, with approximately 1/3 of the volume of the mixture flow coming from the tunnel to the station is fed in the form of inclined compact jets to the middle third of the station platform from the holes in the channel end with loschadi sections approximately 8 m ² located under the arch of the platform, let down from the tunnel train arrival, fence mixture in the channel occurs under the action of the piston of the piston effect or effect and optional fan. Moreover, the place of intake of tunnel air into the channel is located up to the area of interaction between the tunnel stream and the exhaust opening of the station shaft, which reduces the effect of ejection of the piston stream, the remaining part of the piston stream enters the platform from the tunnels of train arrival at the end of the station.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 9 и 11 изображена схема воздушных потоков в тоннелях и на станции; на фиг. 10 - разрез А-А фиг. 9.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 9 and 11 show a diagram of air flows in tunnels and at a station; in FIG. 10 is a section AA of FIG. 9.

Схема включает: станцию 1, перегонные тоннели 2, перегонные вентиляционные шахты 9, станционную вентиляционную шахту 10, шахтные вентиляторы 11, подплатформенные каналы 16, вытяжные отверстия 17 в подплатформенных каналах, приточный канал 18 под сводом платформы, дополнительный вентилятор 19, тоннели наклонных ходов 8, отверстия: приточные 4, вытяжные 5, в местах примыкания тоннелей 2 к торцевым стенам станции 1.The scheme includes: station 1, distillation tunnels 2, distillation ventilation shafts 9, station ventilation shafts 10, mine fans 11, sub-platform channels 16, exhaust openings 17 in the sub-platform channels, supply duct 18 under the platform arch, additional fan 19, inclined tunnels 8 , openings: supply 4, exhaust 5, at the junction of tunnels 2 to the end walls of station 1.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Смесь вентиляционного и циркуляционного потока воздуха направленно движется по тоннелю 2 за счет поршневого эффекта от движения поездов 12, при этом отработанный воздух всасывается рассредоточенно через вентиляционную станционную шахту 10.The mixture of ventilation and circulating air flow directionally moves through the tunnel 2 due to the piston effect from the movement of trains 12, while the exhaust air is scattered dispersed through the ventilation station shaft 10.

Перед выходом из тоннеля 2 на станцию воздушная смесь разделяется на два потока: один по вентиляционному каналу 18 подается в районе средней трети платформы ввиде наклонных компактных струй, другой в виде ослабленного поршневого потока поступает из тоннеля через приточное отверстие 4 в торце станции. Ослабление поршневого потока ведет к ослаблению эжекции, что приближает к проектной производительность вытяжной станционной шахты 10.Before leaving the tunnel 2 to the station, the air mixture is divided into two flows: one through the ventilation channel 18 is supplied in the region of the middle third of the platform in the form of inclined compact jets, the other enters the tunnel in the form of a weakened piston stream through the inlet 4 at the end of the station. The weakening of the piston flow leads to a weakening of the ejection, which brings closer to the design capacity of the exhaust station shaft 10.

В центре платформы станции возникают два воздушных потока в сторону вытяжки (тоннелей ухода поездов через вытяжные отверстия 5, заборных отверстий станционной шахты 10, наклонных ходов 8). Каждый поток по мере движения к вытяжке пополняется ослабленным поршневым потоком, поступающим на платформу через приточные отверстия 4 в торце станции непосредственно из тоннелей прихода поездов, и одновременно по ходу движения часть потока отработанного воздуха рассредоточенно удаляется станционной шахтой 10 через вытяжные отверстия 17 подплатформенного воздуховода 16 вдоль платформы станции. Такое разбавление основного потока свежим вентиляционным воздухом выравнивает концентрации вредностей по всему объему станции.In the center of the station platform there are two air flows towards the exhaust (tunnels leaving trains through the exhaust openings 5, intake openings of the station shaft 10, inclined passages 8). Each stream as it moves to the hood is replenished with a weakened piston stream entering the platform through the supply holes 4 at the end of the station directly from the train arrival tunnels, and at the same time along the way, part of the exhaust air stream is dispersed by the station shaft 10 through the exhaust holes 17 of the sub-platform duct 16 along station platform. Such dilution of the main stream with fresh ventilation air equalizes the concentration of harmful substances throughout the plant.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет добиться поставленной цели.Thus, the proposed method allows to achieve the goal.

Claims

1. Способ вентиляции станций метрополитена, включающий подачу на станцию поршневого потока из тоннелей прихода поездов, рассредоточенное удаление отработанного воздуха через подплатформенное пространство станционной вентиляционной шахтой и наклонные ходы и тоннели ухода поездов, отличающийся тем, что при выходе из тоннеля на станцию поршневой поток разделяется на два потока: один в объеме примерно 1/3 части поступающего поршневого потока подают под сводом платформы в виде наклонных компактных вентиляционных струй к средней трети станции; второй в виде ослабленного поршневого потока поступает на платформу из тоннеля у торца станции, в центре платформы станции смесь поршневого потока и воздуха станции образует два потока в сторону вытяжек - тоннели ухода поездов и рассредоточенные заборные отверстия станционной шахты, каждый поток по мере движения к вытяжке пополняется ослабленным поршневым потоком, поступающим на платформу из торца станции непосредственно из тоннелей прихода поездов, одновременно по ходу движения часть потока отработанного воздуха удаляется рассредоточенно станционной шахтой через вытяжные отверстия.1. The method of ventilation of metro stations, including the supply of a piston flow to the station from the tunnels of train arrival, the dispersed removal of exhaust air through the sub-platform space of the station ventilation shaft and the inclined paths and tunnels of train departure, characterized in that when the piston stream exits the tunnel to the station, it is divided into two streams: one in the volume of about 1/3 of the incoming piston stream is fed under the platform arch in the form of inclined compact ventilation jets to the middle third of the mill AI; the second one in the form of a weakened piston flow enters the platform from the tunnel at the station end, in the center of the station platform, the mixture of the piston flow and station air forms two flows towards the hoods - train exit tunnels and dispersed intake openings of the station shaft, each stream is replenished as it moves to the hood with a weakened piston flow entering the platform from the end of the station directly from the tunnels of train arrival, at the same time part of the exhaust air flow is removed Station station shaft through exhaust openings.

2. Устройство для вентиляции станций метрополитена, включающее приточные и вытяжные отверстия - тоннели прихода и ухода поездов, расположенные в торцевых стенках платформенной части станции, в которых направление воздушных потоков совпадает с направлением движения поездов, приход-уход каждого поезда сопровождается циркуляцией воздуха через торцы платформы станции; станционную вытяжную вентиляционную шахту с подплатформенным воздуховодом, снабженным отверстиями для рассредоточенного удаления отработанного воздуха через подплатформенное пространство, отличающееся тем, что часть объема поршневого потока, поступающего из тоннелей на станцию, подают к средней трети станции по каналу, площадь сечения которого примерно 8 м², расположенному под сводом платформы, подведенному из тоннеля прихода поездов, забор воздуха в канал осуществляется при помощи вентиляторного агрегата и поршневого действия поездов, причем место забора тоннельного воздуха в канал располагается до области взаимодействия тоннельного потока и вытяжного отверстия станционной шахты с целью снижения интенсивности эжекции поршневого потока.2. A device for ventilation of metro stations, including supply and exhaust openings — trains arrival and departure tunnels located in the end walls of the platform part of the station, in which the direction of air flow coincides with the direction of train movement, the arrival and departure of each train is accompanied by air circulation through the ends of the platform station station exhaust ventilation shaft with a sub-platform air duct equipped with openings for dispersed exhaust air removal through a sub-platform space, characterized in that a part of the piston flow volume coming from the tunnels to the station is supplied to the middle third of the station through a channel with a cross-sectional area of about 8 m ² located under the arch of the platform, brought in from the train arrival tunnel, air is drawn into the channel using a fan unit and piston action health, and the place of intake of tunnel air into the channel is located to the area of interaction of the tunnel flow and the exhaust openings of the station shaft in order to reduce the intensity of the ejection of the piston flow.