屏蔽门对地铁岛式站台层中烟气控制的影响

李进 甄龙飞

摘要：随着国家经济的飞速发展，地铁的使用越来越普及。而对地铁进行安全监控显得至关重要。其中，地铁火灾事故，容易造成群死群伤的恶性事件，而对乘客造成严重伤害的往往不是火灾本身，而罪魁祸首是大火燃烧衍生出的有害烟气，有害烟气对人员生命安全影响极大。因此，如何有效排出有害烟气、保护人员安全就变得非常重要了。本文就屏蔽门对地铁站中烟气控制的影响进行入探讨，本文通过FDS防火软件对站台层是否安装屏蔽门两种情况进行模拟，通过分析1.8m水平面上的能见度得出站台中安装屏蔽门的必要性和合理性。

关键字：地铁火灾；站台层；屏蔽门；烟气控制；

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：

近几十年来，随着我国社会经济化的飞速发展，地铁已经成为各大城市的主要交通工具之一，而在地铁站中火灾事故却时常发生。地铁是一种非常方便快捷的交通工具，而这种方便快捷是基于它复杂的建筑结构而来的，导致地铁里的烟气扩散情况总是难以预测。比如，如果在地铁站中出现大量有害烟气，它会通过热浮力的作用迅速的窜向楼梯口，进而封锁楼梯口空间，导致人员疏散通道被阻截而失去生存空间甚至逃生机会。由此可见，地铁站中的火灾不是导致人员伤亡的直接原因，而是它所产生的有害气体。因此，我们深入研究在火灾发生的紧急情况下地铁站内烟气有效控制方法至关重要，本文就屏蔽门对烟气控制的影响进行深入研究。

屏蔽门主要是一种由强化玻璃等的透明性材料加工而成，它是用来分隔站台与列车行车轨道的一种具有安全保障性能的设施:有完全分隔和部分分隔两种。屏蔽门以站台的长度为依据，从中心对称线位置纵向设列；在运行时，列车停至与其对应的门框里，同时开启列车自动门与站台屏蔽门以供乘客上下车。最初屏蔽门的设置是为了保证乘客的候车安全、以及节约站台内部空调耗能，而现在设列屏蔽门的主要原因仍是节约空调耗能，同时兼顾了烟气控制。在已有的研究中也证实了，屏蔽门的设置可以节约至少百分之三十五的空调能量，但就屏蔽门对火灾烟气控制的影响方面的研究还稍嫌不足。在火灾发生时，设置屏蔽门相应的自动门开启数量，可以至少保证有6分钟的安全疏散时间，通过科学设置屏蔽门设置最优排烟通道从而高效排走有害烟气，为乘客提供足够的逃生时间，提高逃生机率显得至关重要，对其的研究极具现实意义和经济价值。

一、地铁站站台层的简要概述

地铁的站台层就是乘客等候列车的主要位置，一般来说站台层空间大致是120*20*5（单位:米）的标准空间。地铁列车的行驶轨道分设在候车站台两侧，在轨道的两端是来往列车的隧道口，隧道口为4*5（单位:米）。在入口站厅与站台之间连有四个扶梯，其水平开口的长度有6米左右，宽为5米；与各自的防烟区大致有20米左右的内边缘分距。

以《地铁设计规范》为标准，需要有4个防烟分区的设立，可以用半米高的挡烟垂壁来分隔，然后以垂直机械排烟的方式来对地铁站内烟气进行排放控制。如图1中所示，在各个防烟分区的顶部分别会有四个排烟气口（面积为0.5平方米），同时扶梯手扶处也使用半米的挡烟垂壁阻挡有害烟气的蔓延。

图2与图3是安装屏蔽门与未安装屏蔽门的情况。具体原理如下，在楼梯口设置挡烟垂壁之后，站台层会随势排走有害烟气，站厅层吹风使得站台层形成负压，导致楼梯口出现至少1.5m/s的逆向向下气流，如果此时站台发生严重火灾，在6分钟内列车乘客以及站台候车乘客就可以安全的撤离火灾发生区。比如，图1所示，火源的位置通常会在站台层处的车轨运行中央或者站台两侧的上下楼梯口中央，而当起火位置处在站台左侧两楼梯中央时并且在安装了屏蔽门的情况下，只需打开靠近起火点最近的八个自动门就会有效的控制烟气含量、缓解烟气对人流伤害，从而达到保护乘客安全的目的。

二、站台内部对烟气扩散的控制分析

1.未安装屏蔽门的情况下，站台烟气的控制

在未安装屏蔽门的情况下，在行驶列车的中央部位着火时，我们应该首先分析火灾带来有害烟气的浓度，可以从人眼的特征高度为主要参数来分析。我们可以从烟气扩散、以及同一时刻的地铁温度分布情况进行研究分析。

（1）首先，当地铁内部出现起火点，烟气弥漫到第二分钟时，与起火点最近的两个扶梯周围的烟气已经漂浮下降至1.8m的安全标准高度，而在这两个扶梯的两侧已经充满了浓烈的烟气，乘客已经不能从这里进行安全疏散了，此刻的二氧化碳浓度已达0.00402。

（2）第二阶段，烟气在地铁内部已经弥漫4min时，在站台层内起火点附近的大多数区域的烟气都已经漂浮下降至1.8m的人眼高度。而二氧化碳的浓度相比之前上升了1.5倍左右。

（3）最后一个阶段，在烟气弥漫的第5、6分钟内，站台层的所有烟气都已经降至安全高度范围内，并且列车行车隧道口处开始进行排烟；这种情况对于人员的疏散是非常的不利的，既不能有效的控制烟气的弥漫程度，又增加乘客的疏散困难。

2.安装屏蔽门的情况下，站台烟气的控制

与上述条件一致，我们也采用1.8m的人眼特征高度为条件来进行讨论在安装了屏蔽门之后的情况下，对站台烟气弥漫程度的有效控制。

首先，在地铁站台烟气弥漫的2min内，由于起火点处的温度较高同时也导致了有害烟气的温度在不断持热中，它的下降速度非常慢并且几乎大部分的烟气都在隧道口周围充斥着，设置在轨道顶部的4个排烟口会将大量的烟气排放出去，其中只会有极其少数的烟气会从屏蔽门的缝隙处溢出并且漂浮下降至安全高度范围内。而站台内侧的四个扶梯疏散口均不会受到阻碍，这样保证了乘客疏散的流畅性，也增加的乘客逃生的机率。此时的二氧化碳浓度是未安装屏蔽门下二氧化碳浓度的1/2。

其次，在地铁有害烟气弥漫的第4分钟时，烟气会随着其自身厚度的增加向隧道口处蔓延，然后排气扇开始排气作用，将会有大量的烟气会被排出到站台层外部；同时，烟气从屏蔽门中向外溢出量增加，迅速的向烟气浓度最高的地方向附近扶梯口扩散，但此时并不会影响乘客的安全撤离。而此刻二氧化碳的浓度也被控制在一定标准内。

最后，在烟气蔓延的第5、6分钟内，列车行驶轨道中已经充满大量的烟气，在起火点附近的两个扶梯之间烟气也都已经沉降到1.8米的安全特征高度以内。同时，在地铁站台扶梯的顺势向下气流中，大部分的烟气会被扶梯两边的挡烟垂壁阻挡，而疏通楼梯内会一直保持在无烟状态，保证人员疏离的安全性。

三、总结

通过对地铁站台屏蔽门安装与未安装的烟气控制情况进行的分析，我们了解到，安装屏蔽门后的地铁站台层在有害烟气弥漫时的6分钟内能保证人员疏离的安全性；在烟气浓度过高时，安装屏蔽门之后的站台层能够更加集中地将烟气向外排放，其烟气排放效率将至少能提高百分之十五左右；而在同一条件下，安装了屏蔽门的站台温度扩散速度也将会远远低于未安装屏蔽门的站台层，可见它与站台层的机械排烟具有互补性。

综上所述，通过安装屏蔽门来对地铁中站台层的烟气进行有效控制被证明是切实可行的，在火灾发生时，它能够极大的提高乘客逃生机率，为地铁安全提供保障。

参考文献：

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[2] 周汝.何嘉鹏.蒋军成.唐晓亮.《地铁车站火灾时不同站台层结构的烟气扩散与控制》——[期刊论文]-中国铁道科学2008,29（6）。

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