站台屏蔽门对地铁车站环境影响的研究

论文摘要

地铁系统主要建于地下,是一种大运量的城市轨道交通系统。近些年,随着国内城市人口与经济的迅速发展,客流膨胀与土地紧张的问题日益突出,北京、上海、香港、深圳、广州、天津等大都市的地铁发展非常迅速。北京是政治、文化和国际交往中心,2012年将建成地铁4号线、6号线、9号线、8号线二期等8条轨道线路,累计运营线路将达到14条;2015年将完成轨道交通建设19条,并最终达到营运里程561公里。密集的城市地下铁路网络建设,在有效缓解城市交通压力的同时,也给地铁系统环境的控制以及地铁系统的节能提出了越来越多急需研究和解决的课题。地铁列车在区间隧道内运行时所产生的地铁列车活塞风,不仅将区间隧道内大量的空气带入到前方地铁车站,同时也将后方地铁车站内大量的空气吸入到区间隧道内,影响地铁车站站台和站厅的风环境;另外,在地铁列车活塞风的携带作用下,地铁列车运动过程中产生的大量机械热量与车厢内人员空调排热量,由区间隧道传送到前方地铁车站,直接对地铁车站站台与站厅的热环境和空调负荷产生影响。出于地铁空调节能以及乘车安全的考虑,新建的地铁系统中已越来越多地采用地铁站台屏蔽门系统。地铁站台屏蔽门系统的设置将对地铁系统内空气流动与传热特性产生影响。因此,本研究将以敞开式站台屏蔽门系统(包括站台全高安全门和站台半高安全门系统)为研究对象,通过对地铁列车活塞风形成机理、影响因素,以及敞开式站台屏蔽门系统条件下地铁列车活塞风对地铁车站环境影响等问题的研究,形成对地铁列车活塞风及其对地铁环境系统的影响规律的把握。所作研究工作,重点体现在以下几方面:从地铁列车活塞风的形成机理出发,基于一维空气动力学理论,构建地铁列车活塞风在区间隧道内的一维流动简化计算模型,推导单线无竖井区间隧道恒定流地铁列车活塞风一维流动方程;并根据对地铁列车活塞风影响因素的分析,结合CFD计算方法(FLUNT三维动网格计算模型),提出了包括地铁列车运行速度、地铁区间隧道几何特性参数、地铁列车几何特性参数、以及阻塞比等参数影响条件下的一维流动地铁列车活塞风速计算方法。并基于上述关于一维流动地铁列车活塞风速计算方法及其结果,结合CFD数值计算方法(PHOENICS算分析软件),对安装有站台全高安全门和半高安全门系统条件下的地铁车站,关于单列地铁列车进/出站典型运行工况下,地铁列车活塞风作用下流入(出)地铁车站的风量和热量进行了初步的分析与计算。本研究所做工作,可为地铁环境控制系统的设计与工程应用提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 地铁发展简述
• 1.1.2 地铁环境
• 1.1.3 站台屏蔽门系统
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 实验研究
• 1.2.2 理论及数值模拟研究
• 1.3 课题研究的内容、方法及创新点
• 1.3.1 课题的目的和意义
• 1.3.2 研究内容及方法
• 1.3.3 课题研究创新点
• 1.4 本章小结
• 第2章 地铁列车活塞风和地铁车站研究基础数据
• 2.1 研究对象
• 2.2 地铁基础数据及技术标准
• 2.2.1 地铁基础数据
• 2.2.2 基本设计参数
• 2.3 本章小结
• 第3章 地铁列车活塞风一维流动方程
• 3.1 地铁活塞风的形成机理
• 3.2 地铁列车活塞风一维流动方程建立
• 3.2.1 一维流动物理模型
• 3.2.2 一维流动问题求解
• 3.3 本章小结
• 第4章 地铁列车活塞风一维流动方程求解
• 4.1 区间隧道物理数学模型
• 4.1.1 区间隧道物理模型
• 4.1.2 区间隧道数学控制方程
• 4.2 控制方程的求解
• 4.2.1 三维动网格及计算区域网格划分
• 4.2.2 模拟计算及分析
• 4.3 综合局部阻力系数K 的影响因素分析
• 4.3.1 计算条件
• 4.3.2 计算结果分析
• 4.4 地铁列车活塞风速计算结果比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 不同站台屏蔽门系统下地铁列车活塞风对地铁车站的影响
• 5.1 站台全高安全门系统
• 5.1.1 地铁车站的物理模型
• 5.1.2 网格的划分及边界条件的设置
• 5.1.3 数值模拟结果及分析
• 5.2 站台半高安全门系统
• 5.2.1 单列地铁列车进站的数值模拟
• 5.2.2 单列地铁列车出站的数值模拟
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢