列车活塞风影响下寒区隧道温度场的变化规律

合集下载

城市地铁活塞风对地铁环境的影响规律与有效应用分析

活塞风对城市地铁环境的影响规律及有效应用分析活塞风通过隧道和出入口引起地铁环境的变化,是地铁能耗的重要影响因素，在过渡季节和冬季充分利用活塞风是实现地铁通风系统进一步节能的有效措施。

风口屏蔽门系统可有效利用活塞风,因其兼具安全、舒适的特点，较之传统的半高安全门系统和屏蔽门系统具有许多优点，重点探讨活塞风对地铁环境的影响规律、活塞风的有效利用对地铁通风空调系统能耗的影响及带风口屏蔽门系统在北方城市的适用性。

城市地铁概述某城市地铁里程全长26.188公里，全线共设22座车站，其中高架站有8座，地下站有13 座，地面车站有1座，站间距离最小为0.784 公里，最大为1.624 公里，平均为1.225 公里，站台有效长度均为120 m，站台两端部均有站端风井，每站4条，区间隧道有双跨矩形有中柱(双线单洞)、双跨矩形有隔墙、单跨矩形、圆型盾构四种，车站两端各有两个机械风井，既有线各区间中部均有两个机械风井，列车车厢尺寸长宽高值分别为19.52m、2.8m、3.51m，动车自重37t，拖车自重27 t,带司机室车定员252 人，一列载额定乘客列车总质量为298.2t。

安装了平均高度为1.4m 的安全门，拓宽看乘客在候车时的站立空间,适当减少活塞风对站台的影响，降低列车进出站时产生的噪声，活塞风也可用于满足过渡季节和冬季车站的新鲜空气需求。

活塞风速的理论计算当列车在隧道中运行时，隧道内的空气由列车驱动，并朝列车方向流动，这一现象称为列车的活塞作用，所形成的气流称为活塞气流。

列车在隧道中运行时,由于隧道壁所构成空间的限制,列车所推挤的空气不能全部绕流到列车后方,必然有部分空气会被列车向前推动，排出到隧道出口之外，而列车尾端后方存在着负压涡旋区域，因此也必然会有相应空气经开口被引入到隧道中，由此形成活塞风。

如下图所示：空气流动受物理守恒定律控制,其理论基础是空气动力学原理,即空气流动过程中的质量守恒、能量守恒和动量守恒定律。

寒区铁路隧道抗防冻技术

寒区铁路隧道抗防冻技术马志富，杨昌贤（中国铁路设计集团有限公司土建工程设计研究院，天津300308）摘要：寒区铁路隧道呈两端出露的管道型建筑物，由于气压、自然风及列车活塞风的影响，隧道内温度受洞外环境温度影响明显，表现为当寒暖变化、冻融交替时，出现因结构渗漏水造成的拱墙挂冰和隧底积冰，以及因冻胀性围岩或结构背后存在空洞积水冻胀作用导致衬砌开裂等病害，已成为困扰寒区隧道运营的主要难题。

因此，抗防冻技术是寒区铁路隧道的关键技术。

围绕寒区特点，对隧道抗防冻设计、施工和运维的技术特点进行系统论述，为隧道抗防冻工程的规范化提供借鉴。

关键词：铁路隧道；寒区；抗防冻；保温层；排水系统中图分类号：U452；U455文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）12-0074-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.12.0740引言我国地域辽阔，陆域跨越北纬10°～北纬50°，气候呈现明显的南北差异。

按照土木工程的相关标准，寒区（不包括高海拔地区）一般指最冷月平均气温低于-3℃的地区，其中-8～-3℃为寒冷地区，-8℃以下则为严寒地区。

例如，位于北纬40°的大连，最冷月平均气温为-5℃，冬期长约4个月，位于北纬52°的漠河，最冷月平均气温为-28℃，冬期长达8个月，温度变化及冬期时长随纬度变化差异十分明显。

我国地势西高东低，由高到低呈现3级阶梯，阶梯间高差在数百米至数千米。

在地势高度起伏明显的高海拔地区，因海拔不同，气候垂直差异非常明显，例如，位于青藏高原东部的川西高原，海拔高度为2500m的康定最冷月平均气温约-0.5℃，冬期长约3个月，海拔高度为4500m的理塘最冷月平均气温为-8.9℃，冬期长约5个月，温度变化及冬期时长随海拔高度有明显差异。

因此，按高纬度和高海拔的不同气候特点，可将我国寒区分为两大类：一是以东北地区为主的高纬度寒区；二是以青藏高原区为主的高海拔寒区。

地铁环控系统不同区域能耗分析解析

第 23 卷第 5 期常莉 , 等 :地铁环控系统不同区域能耗分析·115·文章编号 :1671-6612(2021 05-115-04地铁环控系统不同区域能耗分析常莉冯炼李鹏(西南交通大学机械工程学院成都610031【摘要】简要介绍了三种地铁环控系统的特点 ,采用能耗分析方法对不同区域地铁环控系统的能耗进行定量比较。

对地铁公共区分别进行空调季和非空调季节通风能耗计算以及区间隧道能耗计算 ,通过分析得出屏蔽门系统在寒冷地区、温和地区的节能效果不明显的结论,为以后的地铁车站环控设计提供了参考价值。

【关键词】屏蔽门系统 ;闭式系统 ;通风空调 ;能耗分析 ;节能中图分类号 TU83文献标识码 AEnergy consumption analysis of different areas on Subway ECSChang Li Feng Lian Li Peng( School of Mechanical Engineering of Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031, ChinaAbstract 】 Briefly describes the features in three kinds of SubwayEnvironmental Control System with quantitative comparison to evaluate energyconsumption in different areas of Subway ECS. By calculating ventilation energyconsumption and interzone tunnel energy consumption in air-condition and non-air-condition seasons in public area in the subway, we can conclude in PSD system energy-saving effect is not obvious in cold area and mild climates area, which provides referential value for future subway station environmental control design.Keywords 】 platform screen doors ; closed system; ventilation and air conditioning; energy consumption analysis; energy efficiency作者简介 :常莉 (1983- ,女 ,在读硕士研究生。

北京地铁列车活塞风的实则与分析

北京地铁列车活塞风的实则与分析FieldtestandanalysisfpistnatinventilatininBEijingundergrundrailaysyste 提要为了研究列车活塞风对地铁热环境的影响，达到有效地利用和控制活塞风，改善地铁热环境状况的目的，对北京地铁列车从起动、加速、等速、减速到停止等各种运行情况进行了实则，总结出地铁隧道内列车活塞风和车站行人出入口处风速的变化规律。

关键词地铁/风速自记仪/红外时间自记仪/列车活塞风AbstratInrdertlearnthrughstudytheinfluenefpistn-atin-induedventilatinntheundergrundtheralenvirnentsastntrlitandiprvetheenvirnent alquality,afieldtestinBeijingundergrundrailaysysteisndutedhenatrainstart,ae lerate,veinnstantspeed,deelerateandhalt.Suarizestheregularityfvariatinsfpis tn-atin-induedventilatininthetunnelandvariatinsfvelityinstatinrridrs.Keyrdsundergru ndrailay,rerdinganeeter,infraredtier,pistn-atin-induedventilatin 1引言北京地铁客流量增加较快，列车密度也随之加大。

列车活塞作用造成的活塞风对地铁热环境的影响愈来愈大。

恰当地利用和控制活塞风，对维持适宜的地铁热环境有很大作用。

国外在这方面的研究大多限于单行隧道内的列车活塞风状况。

对双行隧道且中间隔墙带有卸压孔的列车活塞风的实则研究很少。

对地铁双行隧道内列车活塞内有的进行了实验研究[1]，有的进行了模型试验和模拟计算[2]。

气流作用下的季冻区隧道温度场及影响因素

Vol.41No.6November ，2020中国铁道科学CHINA RAILWAY SCIENCE第41卷，第6期2020年11月气流作用下的季冻区隧道温度场及影响因素郑余朝1，孙克国1，司君岭1，孟庆余2，陈宇2，张弛2（1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都610031；2.中国铁路设计集团有限公司，天津300251）摘要：为探索冻害问题的解决方法，依托京沈高铁瓦房店隧道，以隧道洞口气象条件代替区域气象条件，在考虑洞口气流对隧道传热作用的基础上，研究隧道温度场及其影响因素。

首先，采用现场实测数据，对原址隧道数值模型和计算方法进行正确性验证；然后，采用正交试验方法，完成风温、风速、时间和风向4个因素对温度场影响的敏感性分析；最后，探讨风向的夹角和交替变化对温度场的影响。

结果表明：4个因素中风温最为敏感，风速次之，风向夹角虽然影响最弱，但却不可忽视；主导风向与隧道走向存在夹角时，同一横断面的2侧温度场存在显著差异，30°的风向夹角可造成大约8%的相对温差；不同风向夹角下，相对温差均呈现中间段>进口段>出口段的现象，且随着风向夹角的增大，相对温差相应增大，隧道整体降温效果相应减弱；以隧道中部断面衬砌背后拱顶部位作为考察点，单一风向工况下的温度比风向正反交替变化工况低约4℃，更易导致冻害发生。

关键词：隧道；季冻区；气流作用；温度场；正交试验中图分类号：U451；U455文献标识码：Adoi ：10.3969/j.issn.1001-4632.2020.06.09在中国，超过一半的国土属于季节性冻结区域［1］。

在季冻区修建的隧道，多存在结构损伤、衬砌开裂、二衬内部的季节性冻结及若干次短周期冻融［2］等一系列冻害问题，对隧道结构极为不利。

面对季冻区隧道数量激增和冻害频发的现状，科学确定冻害影响因素至关重要。

隧道冻害问题与其温度场分布息息相关。

季冻区隧道冻害统计资料表明，隧道长度超过1km 后，冻害主要集中在洞口及距洞口约0.15倍隧道长度的过渡段［3］。

寒区隧道温度场变化规律及空气幕保温效果

寒区隧道温度场变化规律及空气幕保温效果高焱; 耿纪莹; 贾超; 周君; 朱永全; 何本国; 钟勇强【期刊名称】《《西南交通大学学报》》【年(卷),期】2019(054)005【总页数】8页(P1047-1054)【关键词】列车风; 寒区隧道; 温度场; 空气幕; 保温效果【作者】高焱; 耿纪莹; 贾超; 周君; 朱永全; 何本国; 钟勇强【作者单位】淮阴工学院交通工程学院江苏淮安223003; 西南交通大学土木工程学院四川成都610031; 石家庄市轨道交通有限责任公司运营分公司河北石家庄050043; 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043; 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】U451.3随着“一带一路”倡议的兴起，寒区隧道数量越来越多，冻害问题也越发普遍.温度是诱发寒区隧道冻害发生的重要因素，要解决寒区隧道冻害问题，温度场的研究势在必行.目前国内外学者开展了许多温度场方面的研究，并取得了一定的成果.Bonaicina 等[1]提出了一种带相变温度场的数值解法.Comini等[2]采用有限元方法，分析了带相变温度场的非线性问题.Harlan[3]提出了Harlan方程，首次实现了渗流场和温度场的耦合分析.赖远明等[4]采用传热学和渗流理论，提出了带相变的寒区隧道温度场、渗流场和应力场三场耦合的计算模型.夏才初等[5]采用分离变量法和Laplace变换的方法，提出了寒区隧道空气和围岩耦合传热的计算模型.谭贤君等[6]采用流体力学、传热学和空气动力学的方法，提出了考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场的计算模型.以上学者尚未涉及列车风对既有寒区隧道温度场变化规律影响的研究，然而实测资料显示，列车风对寒区隧道温度场的影响不容忽视[7]. 鉴于此，本文采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立了列车风影响下寒区隧道温度场的计算模型，给出了温度场理论解的计算方法，并以哈大高铁鞍山隧道为例对其进行验证.在此基础上，采用数值分析方法研究了不同列车运行速度和运行间隔时寒区隧道温度场的分布规律，并提出了一种新型节能的寒区隧道空气幕保温系统，最后分析了列车不同运行间隔下寒区隧道空气幕保温系统的保温效果.1 不同运行时速洞内温度场分布规律1.1 计算模型以列车速度为300 km/h为例，列车通过3 km的隧道，需用时36 s，由于列车通过隧道时间较短，在此不考虑相变的影响，为了简化计算，建立了圆形隧道温度场模型，如图1所示，图中：、、、、分别为二次衬砌半径、隔热层半径、一次衬砌半径、围岩的计算内半径和外半径，其中为0.5倍隧道跨度.图1 圆形隧道温度场模型Fig.1 Temperature field model of circular tunnel该模型的热传导方程为[8]式中：t为时间分别为二次衬砌、隔热层、一次衬砌和围岩的温度、导热系数和体积比热；Tc为围岩外边界处的温度.边界条件：式中：为考虑列车风影响时隧道内气温[9].初始条件：式中：分别是二次衬砌、隔热层、一次衬砌和围岩的初始温度；为隧道壁面温度；为列车隧道内单位长度散热量；为空气与围岩对流换热系数；为隧道周长；为隧道进口处空气温度；为空气密度；为空气比热；为换热面积.该计算模型是一个非齐次边界条件的非稳态热传导问题，依据叠加原理[10]可以将其分解成3个简单的问题进行求解，如式（4）所示.1.2 模型求解（1）是处具有非齐次边界条件的稳态热传导函数，由式（5）、（6）计算可得.边界条件：将通解形式代入边界条件，得其中：由克莱姆法则，可得（2）是处具有非齐次边界条件的稳态热传导函数，由式（7）、（8）计算可得.边界条件：将通解形式代入边界条件，得由克莱姆法则，可得（3）是具有齐次边界条件的非稳态热传导函数.由分离变量法，可得边界条件：初始条件：将函数分离变量为代入式（9）可得式（12）和式（13）的通解分别为由知由得即是的零点.令为的正零点，即其固有函数为将代入方程得式中：同理可求得根据叠加原理，满足方程的解为解的最终形式为由此可得列车风影响下寒区隧道洞内空气温度解析解.1.3 算例验证采用上述计算理论，以哈大高铁鞍山隧道为例[7]，隧道半径为6.86 m，隧道长度为3 km，二次衬砌厚度为0.5 m，一次衬砌厚度为0.4 m.保温层导热系数为比热为空气与围岩对流换热系数为围岩比热为钢筋混凝土的导热系数为比热为围岩、一次衬砌、保温层和二次衬砌初始温度为5 ℃，洞口空气初始温度为-16 ℃，空气比热为空气密度为换热面积为隧道周长为列车运行速度为列车在隧道内运行时间为，洞内空气温度实测值[8]和计算值对比如图2所示.图2 实测值和计算值对比Fig.2 Comparison of field monitoring and computing data由图2知，与实测值相比，计算值偏高，其原因可能是计算值没有考虑空气与围岩对流换热系数的变化.本次计算时，空气与围岩对流换热系数为固定值而在实际工程中，随着列车风的变化，隧道沿程的空气与围岩对流换热系数是不断变化的，风速越大，对流换热系数越大.1.4 不同列车运行时速时洞内空气温度场分布规律采用上述计算理论，当列车运行速度分别为200 km/h和300 km/h，列车通过隧道时，不同列车运行时速时洞内空气温度场分布规律如图3所示.图3 不同运行时速时洞内空气温度场分布规律Fig.3 Air temperature distribution in tunnel caverns under different running speed holes由图3可知：在距离隧道洞口两端大于550 m时，随着列车运行速度增大，洞内中部空气温度降低，最大下降值约1.49 ℃；当列车运行速度大于200 km/h时，洞内空气温度均为负值，由此可见寒区长大隧道结构防寒不应仅在洞口段，需要全隧道防寒.由上述计算理论知：列车单次通过隧道时洞内空气温度的解析解，并且分析不同列车运行时速时洞内空气温度场分布规律，但是无法考虑列车运行频率和持续时间对洞内温度场的变化规律.鉴于此，首先采用理论计算公式得出列车风、余风和自然风的洞内空气温度曲线，再拟合洞内空气温度分布函数，在ANSYS中添加该自定义温度函数来实现壁面温度的施加，开展不同运行间隔时列车风影响下寒区隧道洞内温度场的数值分析.2 不同运行间隔洞内温度场分布规律采用变量控制法，当列车运行速度为300 km/h，外界气温为 -30 ℃，围岩地温为5 ℃，时间按40 d考虑，热力学计算参数如表1所示.采用ANSYS建立三维温度场分析模型，隧道模型长度为3000 m，在隧道进出口铺设1050 m保温层（5 cm厚聚氨酯），划分的单元数为196640，节点数为207441.表1 热力学计算参数Tab.1 thermodynamic calculation parameters热传导系数/（W•m-1•℃-1）材料密度/（kg•m-3）比热/（kJ•kg-1•℃-1）钢筋混凝土24001.570.85围岩 20561.181.05聚氨酯 560.031852模型前、后、左、右以及上边界采取绝热边界条件，下边界热流密度为隧道壁面边界条件主要包括温度边界条件和导热系数边界条件，其施加方法如下：（1）通过理论分析计算出列车风、余风和自然风的温度曲线，然后拟合成温度分布函数，在ANSYS中添加该自定义温度函数来实现壁面温度的施加；（2）导热系数边界条件是通过采用式（19）计算出列车风、余风和自然风的导热系数，然后添加到ANSYS中的.式中：为隧道内列车风导热系数；为隧道水力直径，12.2 ；为隧道壁面列车风的风速；为运动粘度，取1.637 × 10-5；为普朗特数，取0.7.无竖井和迂回风道匀速行驶时列车风的风速为[11]式中：为列车运行速度；为隧道入口处局部阻力系数；为隧道出口处局部阻力系数；为隧道壁面与空气的摩擦系数；为隧道长度；为列车长度；为隧道水力直径；为列车活塞作用系数.以列车运行间隔10 min为例，时速300 km/h的列车通过3000 m长的隧道需费时36 s，由式（19）计算得到列车风风速为15 m/s（隧道壁面的风速）；在列车通过隧道后，余风会持续约90 s，余风速度约为列车风速度的1/3[12]，即5 m/s；余风作用消失后，自然风速为1.5 m/s[13]，持续到下一趟列车开始进入隧道，列车运行如图4所示.图4 列车运行情况Fig.4 Train operation diagram列车在运行过程中的湍流场对空气与隧道壁面热交换系数影响很大，需要考虑对流换热系数的变化，其计算方法如式（19）所示[9]，对流换热系数如表2所示.表2 对流换热系数Tab.2 Convective heat transfer coefficient速度/(m•s-1)λ/(×10-2W•(m•K)-1) h/(W·(m2•K)-1)15.0 （列车） 2.323.385.0 （余风）2.39.711.5.0 （自然风） 2.33.71在隧道拱顶处沿着隧道进深方向设一条监测线，在监测线上每隔300 m设立监测点，不同计算时间洞内空气温度的变化规律如图5所示.图5 不同计算时间洞内温度的变化规律Fig.5 Changing law of temperature in tunnel with various computation time由图5可知，计算时间取40 d与60 d洞内温度的变化相差不大，为了节约计算时间，后面的计算时间均按40 d考虑.当列车运行间隔分别取10、15、30 min，不同运行间隔初衬后围岩温度与隧道进深关系如图6所示.图6 不同运行间隔下初衬后围岩温度与进深关系Fig.6 Relationship between temperature behind preliminary supporting and length under different train running intervals由图6知：在外界气温为-30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行间隔为30 min条件下，距离隧道洞口约350 m处初支后围岩出现负温分布，在隧道洞口铺设保温层（5 cm厚聚氨酯）已无法满足寒区隧道保温工作的要求；随着列车运行间隔的变短，隧道中部与外界气温的温差在不断减小，列车运行间隔越短，隧道内初支后温度越低，隧道保温工作越趋于不利；寒区长大隧道结构防寒不应仅在洞口段，若列车运行频率高（列车运行间隔30 min以内），寒区长大隧道需要全隧道防寒.3 空气幕保温效果研究3.1 寒区隧道空气幕保温系统空气幕保温技术已经很成熟，广泛地应用于超市、医院、车站、工业厂房大门、矿山和矿井中，目前在已建隧道中，尚无利用空气幕保温技术的先例.空气幕保温效果类似于防寒保温门[14]，利用垂直方向的强风减少隧道洞口处内部与外界之间的热交换，从而达到保持洞内温度的目的.空气幕保温技术在寒区隧道工程存在实际应用的可行性，可以考虑联合其它的保温措施共同使用.本文提出的寒区隧道空气幕保温加热系统包括风光互补发电子系统、空气幕供暖子系统、空气幕保温子系统、PLC智能控制系统和工业补充电源：风光互补发电子系统利用风能和光能转化的电能或工业补充电源提供空气幕供暖子系统和空气幕保温子系统中的风机用电；空气幕供暖子系统通过多对热风空气幕加热隧道洞口段空气；空气幕保温子系统通过多组自然风空气幕喷射的气流减少隧道内部和外界之间的热交换；PLC智能控制系统是以隧道洞口温度和风速来调节空气幕的开启和关闭，确保洞内气温为正温的，包括PLC电路、温度传感器、风速传感器、蓄电池电能监测器和各组接触开关，PLC智能控制系统可以对系统其他部分进行控制.寒区隧道空气幕保温系统控制原理如图7所示.图7 寒区隧道空气幕保温系统控制原理Fig.7 Control Principle of air curtain insulation system to tunnel in cold region3.2 空气幕计算参数空气幕按照喷射气流的温度可以分为非加热空气幕和加热空气幕.本次计算采用加热空气幕，空气幕主要计算参数有气流喷射速度、气流喷射角度和气流阻隔效率[14].（1）气流喷射速度依据空气幕（JB/T9067—1999）规定，当气流喷射速度时，系统运行较为稳定，故本次计算中气流喷射速度（2）气流喷射角度气流喷射角度对空气幕的气流阻隔效率影响较大，一般建议是垂直向下吹风，即气流喷射角度（3）气流阻隔效率气流阻隔效率是空气幕重要的计算参数，其计算方法如式（21）.式中：和分别为空气幕运行和未运行时隧道洞口渗透风量.当时，气流阻隔效率如表3所示.表3 气流阻隔效率Tab.3 Barrier efficient of airflow自然风速/（m•s-1）1.01.52.03.04.05.0images/BZ_173_440_2204_461_2238.png0.890.790.690.46 0.290.19由表3可知：当隧道内自然风速为1.5 m/s，气流阻隔效率此时进入隧道洞口的风速为0.32 m/s.当列车通过时，列车风速很大，空气幕的气流阻隔效率很小，计算时可认为列车风风速保持不变，其值为15 m/s；余风风速为5 m/s，气流阻隔效率计算时取4 m/s.3.3 空气幕保温效果分析在隧道进出口铺设1050 m保温层（5 cm厚聚氨酯），再分别设置50 m长的保温空气幕，使得洞口保温段的温度维持在10 ℃.假设外界气温为 -30 ℃、围岩地温为5 ℃、计算时间为40 d、列车运行时速为300 km，分别取列车运行间隔为10、15 min和30 min，不同列车运行间隔计算工况如表4所示.表4 不同列车运行间隔计算工况Tab.4 Computation cases with different train running intervals项目工况1工况2工况3运行时间间隔/min 102030列车运行速度/（m•s-1） 838383列车通过时间/s 363636隧道壁面列车风风速/（m•s-1） 151515余风风速/（m•s-1） 444余风作用时间/s 909090自然风风速/（m•s-1） 0.320.320.32自然风作用时间/s 47410741674在外界气温为 -30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行间隔为10 min时，计算40 d 后，隧道进口处二衬温度如图8所示.列车运行间隔为 10 min 时洞内温度与隧道进深关系如图9所示.图8 隧道进口处二衬温度Fig.8 Temperature of lining at tunnel entrance图9 列车运行间隔为10 min时洞内温度与隧道进深关系Fig.9 Relationship between tunnel temperature and tunnel length for train operation interval of 10 min由图8、9知：50 m的保温空气幕能保证隧道进口处二衬后围岩温度为正温；50 m的空气幕再加上1050 m的保温层（5 cm厚聚氨酯）对于外界气温为-30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行速度为300 km/h、列车运行间隔为10 min这种极端情况，也足以起到保温防冻作用，其保温效果良好.4 结论【相关文献】[1]BONACINA C， COMINI G， FASANO A， et al.Numerical solution of phase-change problems[J].International Journal of Heat and Mass Transfer， 1973，16(6)： 1852-1882. [2]COMINI C， DEL GUIDICE S， LEWIS R W， et al.Finite element solution of nonlinear heat conducti-on problems with special reference to phase change[J].International Journal for Numerical Methods in Engineering， 1974， 8(6)： 613-624.[3]HARLAN R L.Analysis of coupled heat-fluid transport in partial frozen soil[J].Water Resources Research， 1973， 9(5)： 1314-1323.[4]赖远明，吴紫汪，朱元林，等.寒区隧道温度场、渗流场和应力场耦合问题的非线性分析[J].岩土工程学报，1999，21(5)： I Yuanming， WU Ziwang， ZHU Yuanlin， etal.Nonlinear analyses for the couple problem of temperature seepage and stress fields in cold region tunnels[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 1999， 21(5)： 529-533.[5]夏才初，张国柱，肖素光.考虑衬砌和隔热层的寒区隧道温度场解析解[J].岩石力学与工程学报，2010，29(9)： 1767-1773.XIA Caichu， ZHANG Guozhu， XIAO Suguang.（1）在外界气温为 -30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行间隔为30 min条件下，在隧道洞口铺设保温层（5 cm厚聚氨酯）已无法满足寒区隧道保温工作的要求.（2）寒区长大隧道结构防寒不应仅在洞口段，若列车运行速度大（列车运行时速200 km/h以上）、列车运行频率高（列车运行间隔30 min以内），寒区长大隧道需要全隧道防寒.（3）50 m的保温空气幕联合1050 m的保温层（5 cm厚聚氨酯）可以满足外界气温为-30 ℃、围岩地温为5 ℃、列车运行时速为300 km/h、运行间隔为10 min这种极端情况下寒区隧道的保温需求.Analytical solution to temperature fields of tunnel in cold region considering lining and insulation layer[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010， 29(9)：1767-1773.[6]谭贤君，陈卫忠，于洪丹.考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场及防寒保温材料敷设长度研究[J].岩石力学与工程学报，2013，32(7)： 1400-1409.TIAN Xianjun， CHEN Weizhong， YU Hongdan.Study of temperature field of tunnel surrounding rock in cold regions considering effect of ventilation and length design of insulation material[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2013， 32(7)： 1400-1409.[7]卢炜.寒冷地区高速铁路隧道内温度场变化特性及其影响[J].铁道建筑，2014，3(9)： 67-70.LU Wei.Variation characteristics and influence of temperature field in high speed railway tunnel in cold region[J].Railway Engineering， 2014， 3(9)： 67-70.[8]奥齐西克.热传导[M].俞昌铭译.北京：高等教育出版社，1984：163-172.[9]王维，王丽慧.新建地铁隧道内活塞风温度变化理论分析[J].地下空间与工程学报，2014，10(4)：962-967.WANG Wei， WANG Lihui.Theoretical analysis on temperature change of piston wind in the new subway tunnel[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2014， 10(4)： 962-967.[10]张耀，何树生，李靖波.寒区有隔热层的圆形隧道温度场解析解[J].冰川冻土，2009，31(1)：114-118.ZHANG Yao， HE Shusheng， LI Jingbo.Analytic solutions for the temperature fields of a circular tunnel with insulation layer in cold region[J].Journal of Glaciology and Geocryology， 2009， 31(1)： 114-118.[11]沈翔.地下铁道活塞风特性的研究[D].上海：同济大学，2004.[12]王树刚，江亿，朱颍心.北京地铁列车活塞风的实测与分析[J].暖通空调，1998，28(5)： 47-49.WANG Shugang， JIANG Yi， ZHU Yinxin.Field test and analysis of piston action ventilation in Beijing underground railway system[J].Heating Ventilating &Air Conditioning， 1998， 28(5)： 47-49.[13]中铁二院工程集团有限责任公司.铁路隧道运营通风设计规范：TB10068—2010[S].北京：中国铁道出版社，2010.[14]龙垚.寒区长大隧道温度场的三维分析及保温措施研究[D].兰州：兰州交通大学，2013.。

轨道交通地下车站风井布置对隧道温度影响的分析

4）方案 4 虽然只有一个车站端风井能进行自然通风，但因该通风井位于出站端，同时车站内的轨道排热系统也可以进行排风。因此，区间隧道的活塞风虽不能在入站端前由风井排出室外，但轨道排热系统却可把区间隧道的活塞风排出室外，从而减小出站端风井对下一隧道区间活塞风进风效能的影响。
2）方案 2。从气流角度看，不同行车方向的隧道管道在合并风井内连接起来。因此隧道内的空气除可与室外空气互相替换外，也可与合并风井的隧道管道内的空气互相替换。另外，不同行车方向隧道内的活塞效应会通过合并风井，对双方区间的隧道通风效能互相影响，因此隧道与室外通风换气的效能低于方案 1。隧道内热量排出室外的效率降低，导致隧道空气平均温度会升高。
1． 2 方案二合并风井车站每端设 3 座风井： 1 座隧道风井（上下行线
共用）、1 座车站送风井及 1 座车站 / 轨道排风井（图中未显示）（见图 2）。
1 隧道风井布置方案说明
1． 1 方案一独立风井上、下行线隧道在正常情况下是互相分隔的，
因此车站每端设有 4 座风井： 2 座隧道风井、1 座车站送风井及 1 座车站 /轨道排风井（图中未显示）（见图 1）。
2）除了方案 1 外，其他 3 个风井方案进行阻塞工况通风模式时，均会借用部分非事故隧道的自然通风井作机械通风使用。因此，对部分失去活塞风的车站轨道而言，其轨道排热系统的排风量将会从邻近的区间隧道提取，其中部分的风量可能来自于发生事故的区间隧道（通过渡线段进入），从而减少
通过阻塞事故列车的通风量，影响阻塞工况的通风效能。
模拟结果显示，当阻塞工况发生于设有渡线的隧道段时，采用同样的隧道风机，两种方案的最高隧道空气平均温度为 40 ℃ ，可满足阻塞工况的隧道温度设计要求。 2． 3． 2 非事故隧道 SES 模拟结果

高寒公路隧道温度场分布规律

高寒公路隧道温度场分布规律【摘要】对于寒区隧道，冻害问题一直是一个比较棘手的问题，与之密切相关的两个因素就是排水系统和温度场分布。

本文通过对青海省共玉公路姜路岭隧道进出口段一定范围内围岩、支护结构及洞内外环境温度的现场监测，确定隧道所在范围围岩冻融圈的范围；沿隧道纵、横断面的温度变化规律以及环境气温的变化情况，继而为防寒泄水洞的设防长度和衬砌结构保温段的长度、保温材料厚度的设计选取提供了依据。

【关键词】寒区隧道；温度场；防寒泄水洞0 引言季节性冻土区和一般地区隧道道温度场的变化规律国内目前已经开展了大量的研究[1-4]。

陈建勋对秦青公路上的梯子岭隧道进行了温度场的现场测试和分析，得出了隧道洞内外温度随径深，时间的变化规律，以及最大冻结深度的分布规律。

何川在线鹧鸪山隧道进行了温度场进行了测试和分析，得出了隧道洞内外温度的年变化规律。

吴紫汪对青海大坂山公路隧道进口段进行了温度场的现场测试和研究，得出了隧道洞内和隧道衬砌的温度变化规律。

但是以上文献关于青藏和高原永久冻土区的隧道温度场特性提及不多。

1 温度场测试内容1.1 测试时间和频率结合隧址所在地区气象资料，隧址区历年年平均气温≧-4.2℃的时间段为4月2日至11月2日，日最低气温普遍出现在6-8时，日最高气温普遍出现在13时。

按以上气象数据制定监测频率：4至11月每月监测4次，12月至次年三月每月监测8次，每天监测时间：1：00、8：00、13：00、20：00，如果偶遇特殊天气，可以适当加测。

1.2 监测断面布设1.3 测点埋设1.3.1 二衬钢筋施工完成后，将温度计绑扎在二衬钢筋上，等待二衬混凝土浇筑完成，完成测点的埋设；二衬表面的温度将测温元件用粘胶布粘贴在脱模的混凝土表面。

1.3.2 2、4、11、13号断面用来检测仰拱不同深度的混凝土温度，必须抓住仰拱施做钢筋的时段，将测温元件绑扎于仰拱钢筋的不同部位，混凝土浇筑完成，完成测点埋设。

1.3.3 围岩中测温元器件的埋设，必须先用电钻打孔，孔深1500mm、孔径45mm，清孔后浇筑满水泥砂浆，最后整理好测线。

季节性冻土区铁路隧道防冻措施及温度场变化规律研究

目录第1章绪论 (1)1.1研究课题背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1严寒地区冬季隧道冻害预防和治理措施研究现状 (2)1.2.2严寒地区冬季隧道洞内外温度场变化规律研究现状 (5)1.3论文研究的主要内容 (6)第2章工程背景 (8)2.1工程概况 (8)2.2地质条件 (8)2.3气象条件 (8)2.4水文地质特征 (9)2.5不良地质及特殊岩土 (9)2.6陈家沟隧道防冻胀措施 (9)第3章隧道冻害机理研究 (10)3.1围岩冻胀特性 (11)3.1.1围岩冻胀导致隧道的变形 (11)3.1.2围岩冻胀的发生条件 (11)3.1.3冻胀力形成的约束条件 (12)3.1.4循环冻融下围岩强度的损失 (13)3.2混凝土的冻胀特性 (13)3.2.1水冻结而引起混凝土的冻胀 (13)3.2.2施工缝以及温度裂缝等引起的混凝土冻害 (14)3.3地下水的影响 (15)3.3.1地下水赋存与补给的形式 (15)3.3.2地下水的温度特性 (15)3.4衬砌背后积水导致隧道发生冻害 (16)3.5本章小结 (17)第4章隧道防冻胀措施研究 (18)4.1冻害等级划分 (18)4.2隧道防排水技术 (19)4.2.1严寒地区隧道围岩注浆堵水 (20)4.2.2寒冷地区隧道防水层防水 (23)4.3隧道的保温技术 (29)第5章隧道温度场分布及保温抗冻计算研究 (31)5.1保温材料比选 (31)5.1.1防火阻燃性能评定 (31)5.1.2物理参数与热学参数比较 (32)5.2隧道温度场分析 (32)5.2.1热传学的传导方式 (33)5.2.2热分析材料属性 (35)5.2.3热传导分析 (36)5.3温度场分析 (39)5.3.1隧道模型尺寸的确定 (39)5.3.2初始条件和边界条件 (41)5.3.3模型热物理参数 (42)5.3.4隧道平面温度场的划分 (42)5.3.5隧道温度场模拟 (42)5.3.6不同冻害等级隧道的整治措施 (45)5.4本章小结 (47)第6章结论及展望 (48)6.1结论 (48)6.2展望 (48)致谢 (50)参考文献 (51)个人简历 (54)第1章绪论1.1研究课题背景及意义近些年，我国社会经济发展迅速，铁路、公路建设也得到前所未有的发展，与此同时，由于高速铁路、高速公路大规模的修建，隧道也逐渐向“长、多、深、大”的方向发展。

列车活塞风对寒区铁路隧道温度场的影响

列车活塞风对寒区铁路隧道温度场的影响陶伟明;卢春房;何川;郑波;吴剑【期刊名称】《铁道工程学报》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】研究目的:列车通过隧道会产生活塞风,活塞风会将寒区隧道洞外冷空气带入洞内,导致洞内温度场分布发生变化,若对这种影响认识不到位,会导致洞内抗防冻措施不合理造成冻害发生,影响隧道运营安全。

鉴于此,采用理论分析和数值模拟等方法,分析列车活塞风对隧道洞内温度场的影响机制,研究列车活塞风对寒区特长铁路隧道洞内温度场的影响规律,为寒区隧道抗防冻设计提供技术支撑。

研究结论:(1)冬季列车通过隧道后,活塞风会引起洞内温度场在短时间内显著变化,列车活塞风对洞内温度场持续影响时间较短,列车通过后,洞内温度场会逐渐恢复,特别是当列车频次较小时,基本可恢复到自然通风条件下状态;(2)行车频次导致洞内纵向负温长度增大或减小率均在1%左右;随着围岩温度的增大,隧道洞内纵向负温长度显著降低,且围岩温度越高,活塞风作用方向对洞内温度场影响越小;(3)考虑活塞风对寒区隧道防寒抗冻影响时,应重点考虑其对两侧水沟抗防冻的影响;由于局部衬砌会出现交替冻融现象,隧道结构设计时,应对衬砌耐久性做一定的考虑;(4)本研究成果可供寒区特长铁路隧道建设参考,特别是单向自然风条件下铁路隧道抗防冻设计。

【总页数】8页(P53-59)【作者】陶伟明;卢春房;何川;郑波;吴剑【作者单位】西南交通大学;中铁西南科学研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】U452.2【相关文献】1.铁路隧道列车活塞风的简化计算方法*2.列车活塞风影响下寒区隧道温度场的变化规律3.铁路隧道列车活塞风的理论研究与计算方法的探讨4.单线双竖井的铁路隧道内列车活塞风的计算方法5.高速铁路隧道列车活塞风计算方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

地铁列车活塞效应对车站排热风量的影响

地铁列车活塞效应对车站排热风量的影响吴经伟;臧建彬【摘要】为排除列车与铁轨的部分摩擦热和列车空调冷凝热,从而保证隧道内部空气温度和隧道土壤温度维持在正常水平,在地铁车站中往往装有排热装置和活塞风井有效进行通风换气.受隧道壁的限制作用,列车运动会产生活塞效应,活塞效应引起的隧道内部空气速度场和压力场的变化对车站机械排风和自然排风影响很大.本文以某车站为研究对象,运用CFD动网格技术,模拟列车减速进站-靠站-加速离站三个连续工况,分析列车活塞效应对活塞风井通风量和车站机械排风的影响,希望对地铁隧道排热系统的设计提供理论依据.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】5页(P39-43)【关键词】排热系统;活塞效应;动网格技术【作者】吴经伟;臧建彬【作者单位】同济大学机械与能源工程学院, 上海 201804;同济大学机械与能源工程学院, 上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TU8340 引言随着时代的发展，地铁已成为人们出行最重要的交通工具之一。

地铁列车在运行过程中，车轮与铁轨的摩擦会产生大量的热，在正常运行阶段，无论是惰性运行、加速运行还是减速运行，车轮与铁轨摩擦生热都是必不可免的，其中以列车减速进站的制动行为的产热量最大。

据统计，列车产热的67%都分布在车站隧道。

此外，除了车轮与铁轨的摩擦生热外，地铁列车中的空调冷凝器热量通过空调排热风扇直接散发至车外。

摩擦热与空调冷凝热直接进入地铁隧道，由于地铁隧道的“自恢复”能力有限，若未对多余的热量进行排除，不仅会导致隧道内的空气温度升高，还会导致隧道内土壤温度升高，当空气温度超过40℃时，空调系统将启动自保护，导致空调系统停止运行。

因此，在当今地铁设计中，为排除列车的排热，在列车停靠在车站时的发热部位设置排风系统和活塞风道，通过机械排风和自然排风的方式来保证地铁隧道环境的稳定。

列车在隧道内运行时，受隧道壁面的限制，会产生“活塞”效应，活塞效应的出现会对隧道内部的压力场产生重大的影响，尤其是在运行列车附近，表现得尤为明显。

寒区隧道温度场变化规律及空气幕保温效果

摘要：隧道洞口段铺设保温层不能完全解决寒区隧道的冻害问题，为此提出一种新型寒区隧道空气幕保温系统，采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立列车风影响下寒区隧道温度场计算模型，研究不同列车运行速度和运行间隔时寒区隧道温度场的分布规律，验证了新型寒区隧道空气幕保温系统保温效果. 研究结果表明：当外界气温为 −30 ℃，围岩地温为 5 ℃ 时，隧道洞口段铺设保温层已无法满足寒区隧道保温需求，应与主动保温措施联合；寒区长大隧道结构防寒不应仅在洞口段，若列车运行速度大（大于 200 km/h）、列车运行频率高（间隔小于 30 min），寒区长大隧道需要全隧道防寒；50 m 的保温空气幕联合 1 050 m 的保温层可以满足外界气温为 −30 ℃、围岩地温为 5 ℃、列车运行速度为 300 km/h、列车运行间隔为 10 min 这种极端情况下寒区隧道的保温需求. 关键词：列车风；寒区隧道；温度场；空气幕；保温效果中图分类号：U451.3 文献标志码：A
Temperature Field Law in Cold Region Tunnels and Insulation Effect of Air Curtain
GAO Yan1,2, GENG Jiying1, JIA Chao3, ZHOU Jun1, ZHU Yongquan4, HE Benguo5, ZHONG Yongqiang1
(1. Faculty of Transportation Engineering Huaiyin Institute of Technology，Huai’an 223003，China; 2. School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China; 3. Shijiazhuang Metro Co. Ltd. Operating Branch， Shijiazhuang 050043， China; 4. School of Civil Engineering， Shijiazhuang Tiedao University， Shijiazhuang 050043， China; 5. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines， Northeastern University， Shenyang 110819，China)

北方地铁活塞风有效利用研究

北方地铁活塞风有效利用研究天津大学环境学院尹奎超由世俊董书芸摘要：地铁活塞风对地铁环控影响复杂，活塞风通过站台和出入口引起地铁能耗的变化，是地铁能耗的重要影响因素。

在过渡季节和冬季充分利用活塞风是实现地铁通风系统进一步节能的有效措施。

本文提出了一种新的屏蔽门形式——带风口屏蔽门，该系统可有效利用活塞风，因其兼具安全、舒适的特点，较之传统的半高安全门系统和屏蔽门系统具有许多优点。

本文就天津地铁车站的大量实测数据分析了既有地铁环控系统下活塞风对地铁环境的影响规律，利用CFD对带风口屏蔽门的系统进行了速度场、温度场，分析了活塞风的有效利用及带风口屏蔽门系统在北方城市的节能性和适用性。

关键词：活塞风,屏蔽门系统,CFD模拟,节能0 引言随着城市地铁的迅速发展，地铁环境控制问题也愈来愈引起人们的关注。

地铁列车的运动引起的活塞风使车站通道和站台上的乘客要忍受较高风速的干扰。

列车产生的大量散热以及客流量增高使地铁内温度逐年升高[1]。

如何合理有效地控制利用地铁活塞风，制定出最优的系统运行方案，从而既满足地铁内乘客舒适度要求，保证地铁系统正常运营，又能充分的图1-3 下瓦房站站台温度测点布置图1.1 活塞风引起的速度场分析双层岛式站台隧道进站口速度变化如图1-4所示。

37～55s为进站过程，79～95s为出站过程。

列车进站前30s左右列车进站口风速即开始变大，当列车到达进站口附近时风速可达到5.7m/s，列车有一半车体进站后风速即突降到1m/s左右，列车停稳后进站口风速仍然会有小的波动。

由于天津地铁基本为4节车厢编组[2]，因此列车岀站时，其进站口风速变化不大。

图1-4下瓦房站隧道进站口速度变化图楼梯口风速：列车进站时最大可达2.41m/s ，列车出站时最大可达1.67m/s 。

下瓦房站共有3个楼梯口，则列车进站和出站时平均换气量约29m 3/s ，持续时间40s ，则可得到一次列车进出站过程可实现换气量1160m 3，按每小时六对列车计算，则换气量为13920 m 3/h ，站台按160m ×18m ×3m 计算折合站台换气次数约1.6次/h 。

寒区隧道温度场分析

寒区隧道温度场分析前言寒区隧道在运营过程中常受冻害的影响，严重时甚至因冻害而报废，因此，有必要对于寒区隧道进行保温，一种措施是给隧道衬砌表面铺设保温层，下面对铺设了保温层的隧道的温度场进行分析。

1.有限元模型建立平面有限元热传导问题的计算模型，同样将隧道横断面简化为圆环，隧道跨度取为10.10m，在其内侧铺设0.05m厚的保温层，初期支护和二衬合在一起取0.70m厚，围岩取到距离衬砌混凝土12.75m处，采用ANSYS二维实体单元PLANE55划分网格。

有限元模型如图1所示，网格划分情况如图2所示。

图1 整体有限元模型图2 有限元网格划分隧道及围岩的相关物理学参数如表1所示。

材料参数表1(kg/有限元模型的内侧（即隧道内表面）的温度条件随时间变化，函数表达式为。

其中T=31104000（s ）=360（day ）；t 以秒为单位，其变化曲线如图3所示，其年平均温度为3.6℃，年最大温差为60℃。

有限元模型下边缘的边界条件：假定离混凝土12.75m 处围岩温度保持在6℃不变。

围岩及混凝土的初始温度为6℃。

2.结果及数据分析通过建模、网格划分、施加边界条件和荷载、求解和结果后处理等过程，得到温度场分析结果。

图3 隧道衬砌表面温度变化曲线图4 二月隧道温度沿径向变化曲线图5 五月隧道温度沿径向变化曲线图6 八月隧道温度沿径向变化曲线图7 隧道十一月温度沿径向变化曲线在图4中，二月份保温层远离围岩侧温度很低，为-26.4℃，但是保温层靠近围岩侧温度则为3.0℃左右，高于零度，所以此时隧道衬砌及围岩不会产生冻害。

可见，保温层效果显著。

在图5中，五月份气温开始回升，保温层远离围岩侧温度为3.5℃左右，保温层靠近围岩侧温度为2.8摄氏度左右，然后沿径向温度逐渐上升，由此可见，保温层在气温回升时会延迟衬砌及围岩温度的回升，因此，在设置保温层时应偏保守一些，以防止在冬季环向排水管冻结，而由于保温层的作用使得在春融季节环向排水管依然冻结无法排水的情况发生。

吉珲客运专线典型隧道温度场分布规律研究

吉珲客运专线典型隧道温度场分布规律研究杨波;张宇【摘要】结合吉珲客运专线隧道建设,选择具有代表性的中、长和特长隧道,在一定隧道进深拱腰位置的二衬表面和二衬背后围岩径向设置测温传感器,连续监测整个冬季隧道内空气和围岩温度变化情况,分析隧道纵向和围岩径向温度梯度变化规律,探究隧道长度、埋深、自然风、列车活塞风等因素对隧道温度场的影响,通过现场试验获得寒区隧道围岩冻结范围,为隧道防排水设施和保温措施的设计以及隧道冻害诊断分析提供理论依据.研究表明,隧道温度场受自然风影响显著,受列车活塞风影响较弱;自迎风一侧隧道口沿隧道轴向进深增加,隧道内空气温度逐渐升高,温度变化梯度与风速密切相关,在背风侧隧道口较短范围内温度逐渐趋近环境温度;隧道围岩温度沿径向总体呈现上升趋势,具体温度梯度变化受隧道埋深、围岩性质和山体内水流影响较大.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】5页(P75-79)【关键词】客运专线;隧道冻害;温度场;冻结圈;活塞风;自然风【作者】杨波;张宇【作者单位】中国铁路沈阳局集团有限公司科学技术研究所,辽宁沈阳110013;中国铁路沈阳局集团有限公司山海关工务段,河北山海关066200【正文语种】中文【中图分类】U25隧道冻害问题的产生与发展，离不开低于0 ℃的温度条件，要研究隧道冻害发生范围，必须了解寒区隧道温度场分布及变化规律。

隧道属于一个狭长的地下空间，隧道内环境温度由地热和通风情况共同决定。

在地热作用下，洞内温度变化比地面小，趋向恒温；而隧道通风将使洞内温度趋向于洞外温度[1]。

1 试验概况在寒区客运专线选择不同长度有代表性的隧道，系统地开展隧道纵向、径向温度监测，通过数据分析得出温度场分布规律和温度变化梯度以及季风等外界环境对隧道温度场的影响。

吉珲客运专线西起吉林市，东至延边朝鲜自治州珲春市，正线长度360.60 km，正线新建单洞双线隧道84座，总延长155.39 km，隧道占线路总长度43.09%，隧道按照250 km/h双线设计，内轨顶面以上净空面积92 m2，属大断面隧道。

寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律研究

寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律研究随着经济和社会的发展，铁路建设逐渐成为社会发展的重要支柱。

隧道工程作为铁路建设的重要组成部分，其设计安全及结构完整性是研究的重点。

目前，隧道衬砌温度场和应力场的变化规律是影响隧道安全性的重要因素。

精确把握隧道衬砌温度场及应力场的变化规律，对于地球工程中有力的指导性意义，不仅可以为隧道的设计和施工提供有力的保证，而且有助于改善隧道安全性。

隧道结构一般由各种衬砌组成，其中衬砌温度场和应力场变化规律对隧道结构安全性有着重大影响。

隧道衬砌温度场及应力场变化的特点，受冻结环境的影响是明显的；而冻土环境具有复杂的物质状态、温度、应力影响，这些因素共同构成隧道衬砌温度场和应力场的变化。

针对以上的情况，本文采用理论分析、实验室实验、现场观测等方法，对寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律进行研究，并得到相应结论。

首先，本文通过理论分析方法，考虑风、太阳辐射、热桥等因素，在不同的隧道衬砌温度场及应力场变化规律方面，分析出衬砌温度场和应力场变化速度、深度以及温差等参数。

其次，对寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律进行实验室实验，包括水温计、冻融计以及应力仪等种类多样的仪器。

经过实验室实验，可以更清楚地了解实际隧道衬砌温度场及应力场的变化规律，以及变化的测量参数。

最后，在现场实验中，本文采用成熟的测量仪器，对寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律进行现场观测。

结合实验结果，本文进一步研究了隧道衬砌温度场和应力场变化参数间的关系，并提出了改进措施。

通过上述研究，本文获得了较为准确的寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律，可以为隧道设计及施工提供有效的参考，保证隧道结构的安全性。

通过对寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律的研究，本文进一步深入分析并研究探讨了具体的参数变化规律与改进措施。

本文的研究也可以作为今后对寒区隧道衬砌温度场及应力场变化规律进行深入研究的基础，对寒区隧道工程发展具有重要的指导意义。

隧道列车活塞风解析方法新探

[1， 8]
9
与电力机械
制冷空调
Refrigeration Air Conditioning & Electric Power Machinery
专题研讨况）。最后可以得到活塞风随时间变化规律。方程中包含隧道进出口局部损失、三个区段的沿程损失以及两个环隙流与稳定流之间的局部阻力损失。很明显，这些阻力损失与一般的稳态管流阻力损对环隙流的沿程阻力来说，沿程阻失是不同的。首先，力不是工程常见的圆管流或矩形管流，而是环状管流；其次，由于内、外环管壁产生相对的运动，这使得沿程阻力系数的确定也不能套用常规的套管环流。对于环隙流与稳定流之间的局部阻力，同样由于火车运动的原因不能套用管流突扩或突缩的局部阻力系数。由此可见，如果要得到这三部分阻力比较精确的解，势必要考虑到隧道与列车壁面粗糙度、列车运动速度、隧道活塞比、隧道与列车横截面、火车长度等诸多因素的影响。可以想象，如果想通过试验的方法建立起类似管流沿程阻力系数或局部阻力的求法的数据库，其工作量将是很大的。而目前的做法是将这三部分之和简单地考虑成一个常数系数与列车长度乘积的形式，这个常数系数称为活塞作用常数。比如在我国《铁路工程中规定活塞作用常数等于 8.6× 设计技术手册—隧道》 10- 3。它是 1964 年对东北四座铁路隧道测定计算统计的结果。如今我国火车时速已达到 350km，隧道衬砌、断面形式以及火车长度等情况都与上世纪六、七十年代有很大改变。同时城市地铁飞速发展，根据有关资我国现阶段有二十几个城市已有或计划发展城市料，轨道交通，到 2020 年仅上海和北京两个城市的地铁（或轻轨）总长度之和就将超过 1000km。由此可见，完全有必要完善和发展已有的活塞风计算方法，更精确地把握活塞风对隧道环境参数、能耗以及环控系统形式的影响，以适应当前工程实际需要。同时，从常规活塞风建立的理论基础来看，由于在尾流段与迎流段产生复杂运动，在此区域建立伯努利方程显然是不合适的。伯努利方程的得出是建立在相同流线的基础上，在尾流段与迎流段出现强烈的涡流，而在环隙区出现绝对的逆向流动。固然可以利用经验数据整理得出 “局部阻力系数” 求解方法，但物理意义已不再明确，进而影响了该理论的进一步发展。

地铁活塞效应的节能综述研究

２０２４年２月第２６卷第１期㊀㊀沈阳建筑大学学报(社会科学版)㊀㊀ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＳｏｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ)Ｆｅｂ.㊀２０２４Ｖｏｌ.２６ꎬＮｏ.１㊀㊀收稿日期:２０２２－０８－３０㊀㊀基金项目:国家自然科学基金项目(５２０３８００９)㊀㊀作者简介:李慧星(１９６４ )ꎬ女ꎬ辽宁沈阳人ꎬ教授ꎮ文章编号:１６７３－１３８７(２０２４)０１－００５７－０７ｄｏｉ:１０.１１７１７/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３－１３８７.２０２４.０１.０８地铁活塞效应的节能综述研究李慧星ꎬ靳佳路ꎬ冯国会(沈阳建筑大学市政与环境工程学院ꎬ辽宁沈阳１１０１６８)摘㊀要:随着地铁行业的蓬勃发展ꎬ利用活塞风降低车站能耗成为目前研究的热点之一ꎮ首先整理与活塞效应相关的国内外文献ꎬ研究活塞效应的形成机理和特性ꎬ分析活塞效应对地铁环控系统产生的影响ꎬ发现两者间潜在的节能关系ꎮ其次分别对隧道活塞风与车站活塞风的利用策略进行综述研究ꎬ这些策略主要与通风井的相关设计㊁列车的行驶㊁站台门的选择以及门帘的安装等有关ꎬ合理地采用这些策略可以为车站降低能耗ꎮ最后提出了活塞风的利用原则ꎬ在活塞风满足乘客需求的情况下应当优先利用活塞通风ꎬ应根据风量㊁温湿度㊁二氧化碳浓度以及颗粒物浓度等参数评价活塞风是否满足需求ꎮ关键词:活塞效应ꎻ地铁环控系统ꎻ能耗ꎻ利用策略中图分类号:Ｕ２３１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ引用格式:李慧星ꎬ靳佳路ꎬ冯国会.地铁活塞效应的节能综述研究[Ｊ].沈阳建筑大学学报(社会科学版)ꎬ２０２４ꎬ２６(１):５７－６３.㊀㊀截至２０２０年底ꎬ中国有４５个城市拥有轨道交通系统ꎬ运营线路共计２４４条ꎬ运营总长度达到７９６９７ｋｍꎮ其中地铁线路长度为６２８０８ｋｍꎬ占轨道交通总长度的７８.８％ꎮ在十四五期间ꎬ国家提出要增加城市轨道交通的运营里程３０００ｋｍꎮ随着城市化的发展ꎬ地铁更是被誉为城市发展的生命线 [１]ꎮ地铁给人们出行带来便利的同时ꎬ也伴随着巨大的能源消耗ꎮ韩国的一项能源调查发现ꎬ４个城市的地铁站每平方米年平均能耗为６４５ＭＪ[２]ꎮＬｉｎＬ等[３]对中国３种公共交通建筑(机场航班楼㊁火车站和地铁站)的能耗问题进行了样本调查ꎬ结果显示地铁站每平方米的年平均能耗约为１２４９ｋＷｈꎬ在３种交通建筑中能耗水平位居第二ꎮ根据相关统计数据[４]ꎬ２０２０年中国全年的用电量为７５１１０亿ｋＷｈꎬ其中第三产业用电量占总用电量的１６.９％ꎬ２０２０年全国城轨交通的用电量为１７２.４亿ｋＷｈꎬ２０２０年全国城轨交通的用电量占全社会用电量的２３ɢꎬ占第三产业用电量的１４３ɢꎮ而在地铁能耗体系中ꎬ环境控制系统的能耗尤为显著ꎬ约占地铁总能耗的３０％~５０％[５]ꎮ环控系统具有较大的节能潜力ꎬ降低环控系统能耗成为实现地铁节能的关键ꎮ在环控系统节能的研究中ꎬ列车运行产生的活塞风引起了许多研究者的关注ꎮ活塞风被认为是影响地铁能耗的主要因素之一[６]ꎮ在炎热的夏季进入车站的活塞风会增大车站制冷机组的负荷[７]ꎮ在春秋两季活塞风则是很好的风力资源ꎬ增大了车站公５８㊀㊀㊀㊀沈阳建筑大学学报(社会科学版)第２６卷共区域的自然通风ꎮ因此有研究提出利用活塞风替代车站新风机组的思路ꎬ并在无锡某地铁站进行了研究ꎬ结果发现活塞通风可以满足车站乘客的新风需求[８]ꎮ此外有研究探究冬季改善车站热环境的方法ꎬ研究发现冬季列车制动散出的热量ꎬ在活塞风作用下进入车站可以把车站公共区域温度提高约１ħ[９]ꎮ因此ꎬ充分利用活塞风是地铁环控系统的节能有效措施ꎮ一㊁地铁车站中的活塞效应１.活塞效应的形成机制由于隧道壁的空间限制ꎬ当列车在隧道中运行时ꎬ在列车尾部形成的负压区将引导空气从开口处进入隧道[１０]ꎮ这种列车在隧道内推动气流向前流动的现象被称为活塞效应ꎬ推动的气流称为活塞风ꎮ在一些研究中ꎬ活塞风又被称为列车诱导的非定常气流[１１]ꎮ作为特殊的地下建筑ꎬ地铁站内的空间结构很复杂ꎮ由于站台门㊁出入口和通风井的存在ꎬ车站环境㊁隧道环境和室外环境是相互联系的(见图１)ꎮ由图１可知ꎬ当列车进站时ꎬ由列车前部的正压推动的隧道气流进入站台ꎬ最终从出口流向室外ꎮ当列车离站图１㊀地铁车站活塞风示意图时ꎬ列车尾部的负压将室外空气经出入口通道吸入站厅ꎬ继而流向站台ꎬ最终吸入隧道ꎮ随着列车的进站与出站ꎬ站台门与出入口处发生着周期性的气流运动ꎬ这对车站的环境维持和能耗有着重要的影响ꎮ２.活塞效应对环控系统的影响列车在隧道中运行ꎬ隧道环境存在较为复杂的热量交换ꎬ包括列车制动散热(Ｑｚｄ)㊁车厢空调冷凝散热(Ｑｌｎ)㊁周围土壤和围护结构散热(Ｑｔｒ)以及与室外空气的热量交换(Ｑｓｗ)等(见图２)ꎮ周期性的活塞效应将来自隧道和室外的活塞风带入车站ꎬ对车站的热环境会造成影响ꎮ图２㊀地铁车站风㊁热交换示意图㊀㊀根据传热学相关理论ꎬ进入车站的活塞风负荷(Ｑｈｓ)的计算可以通过以下公式计算Ｑｈｓ＝Ｑｈｓ１＋Ｑｈｓ２(１)Ｑｈｓ１＝ρｃＶｈｓ１ｔｗ－ρｃＶｈｓ１ｔｎ＝ρｃＶｈｓ１(ｔｗ－ｔｎ)(２)Ｑｈｓ２＝ρｃＶｈｓ２ｔｓ－ρｃＶｈｓ２ｔｎ＝ρｃＶｈｓ２(ｔｓ－ｔｎ)(３)式中:Ｑｈｓ为活塞风总负荷ꎻＱｈｓ１为室外活塞风负荷ꎻＱｈｓ２为隧道活塞风负荷ꎻρ和ｃ分别为空气密度和比热ꎻＶｈｓ１㊁Ｖｈｓ２分别为出入口活塞风风量㊁站台活塞风风量ꎬｔｗ㊁ｔｓ㊁ｔｎ分别为室外温度㊁隧道温度和站台温度ꎮ马江燕[１２]对不同车站的出入口活塞风量进行计算对比ꎬ其中没有安装站台门车站的活塞风量最大ꎬ装有站台安全门的车站活塞风的风量范围在５００００ｍ３/ｈ~７００００ｍ３/ｈꎬ即使是安装屏蔽门的车站ꎬ由于活塞渗透风ꎬ车站出入口仍存在１００００ｍ３/ｈ~３００００ｍ３/ｈ第１期李慧星等:地铁活塞效应的节能综述研究５９㊀的活塞风ꎮ如此风量巨大的活塞风对车站环境的扰动是巨大的ꎮ来自室外和隧道的活塞风在不同季节对车站热环境的影响是不同的ꎬ具体影响结果如表１所示ꎮ表１㊀不同季节活塞风的影响季节隧道活塞风室外活塞风夏季利/弊利/弊春秋两季利利冬季利弊㊀㊀在夏季ꎬ活塞效应引起的站台门和出入口进风ꎬ将隧道与室外的热量带入车站ꎬ这明显增加车站制冷机组负荷ꎮ另外ꎬ热的活塞风也会给乘客带来不舒适感和健康问题[１３]ꎮ而在地铁运营初期ꎬ隧道的温度是低的ꎬ即使在炎热的夏天ꎬ隧道温度仍可保持在２３５~２７５ħ[１４]ꎮ根据«地铁设计规范»(ＧＢ５０１５７２０１３)ꎬ地铁站台的夏季设计温度为不超过２９ħ[１５]ꎮ因此在某些地区地铁运营初期ꎬ来自隧道的活塞风是凉爽的ꎬ而不是热的ꎮ在春秋两季ꎬ车站只进行通风ꎬ活塞效应引起的气流交换增大了车站公共区域的自然通风[１６]ꎮ冬季的室外温度较低ꎬ列车牵引产生的活塞效应使得车站出入口㊁风井㊁隧道洞口等位置大量进入外部冷空气ꎬ引起地铁内部温度急剧降低ꎬ低于地铁设计规范中的要求温度[１７]ꎮ冷风渗入被认为是影响冬季车站出入口温度的重要因素ꎮ低温还可能引起地铁内部的设备㊁水管等冻损ꎬ影响地铁系统正常运营ꎬ安全隐患较大[１８]ꎮ与室外低的温度相比ꎬ隧道中的温度是温暖的ꎬ由于列车制动产生的热量提高了隧道温度ꎬ站台门处进入的活塞风将这部分热量带入车站ꎬ可以改善车站热环境ꎬ提高车站温度ꎮ二㊁利用活塞风的策略１.隧道活塞风的利用策略通风竖井作为隧道与外界环境的连接通道ꎬ研究者主要通过优化通风井的设计ꎬ利用活塞风增大隧道通风效率ꎮＫｉｍＪＹ等[１９]通过三维数值模拟优化隧道通风井的位置提高自然通风效率ꎬ并发现车站附近是通风井的最佳位置ꎮＸｕｅＰ等[２０]通过数值模拟发现ꎬ位于车站前的通风竖井比位于车站后的通风竖井作用更大ꎮＷｕＹ等[２１]研究了通风井位置和数量对自然通风系统的影响ꎬ结果显示ꎬ双通风井系统可显著提高空气交换效率ꎮＧｏｎｚáｌｅｚＭＬ等[２２]使用ＣＦＤ软件建立了两个典型车站模型ꎬ并分析了通风竖井对车站活塞风量的影响ꎬ发现活塞效应驱动的瞬时流量可以达到通风系统中产生的总流量的５０％ꎮ也有学者对列车的相关运行进行了研究ꎬＬｉｕＭ等[２３]基于三维模拟和实验研究ꎬ提出列车运行的最佳列车速度为３０ｍ/ｓꎬ列车以最佳速度行驶可以同时满足隧道内二氧化碳浓度和热量释放的最小化ꎮ为了增强隧道活塞效应ꎬＣｒｏｓｓＤ等[２４]提出在列车两侧安装固定角度为１０ʎ的翼型ꎬ其研究结果表明在列车运行的不同阶段ꎬ通过调节翼型的角度最大可增加８％的排风量ꎮ２.车站活塞风的利用策略(１)站台活塞风的利用策略站台屏蔽门将站台与隧道完全隔开ꎬ在夏季最大程度地降低了活塞风对环控系统的影响ꎬ减少了空调制冷机组负荷ꎮＨｕＳＣ等[２５]人对中国台北某地铁站使用ＳＥＳ进行了模拟研究ꎬ发现安装屏蔽门可以降低车站空调机组能耗ꎮ同时ꎬ屏蔽门的安装提高了站台的空气质量[２６]ꎮ但安装屏蔽门的车站无法在春秋两季利用活塞通风ꎬ车站的新风负荷量较大ꎬＹｉｎＨ等[２７]的一项调查发现车站新风负荷高达３４％~３７％ꎬ屏蔽门并不是完全密封的ꎬ仍存在漏风现象[２８]ꎮ结合屏蔽门与安全门的优势ꎬ李国庆[２９]首次提出带有可调节通风口的新型站台门的思路ꎬ并且成功研制出新型站台门产品ꎬ与传统站台门不同的是ꎬ新型站台门系统在固定门的上方和下方装有可调节的百叶风口ꎬ通过调节通风口来控制活塞风的进出ꎮ新型站台门系统可以实现屏蔽门与安全门的灵活切换ꎬ在夏季关闭通风口可以发挥屏蔽门的作用ꎬ在春秋两季和冬季打开通风口又可实现６０㊀㊀㊀㊀沈阳建筑大学学报(社会科学版)第２６卷安全门的功能ꎬ实现了对活塞风的充分利用ꎮ通风口的开启与关闭通常以室外空气的温度作为判断依据(见表２)ꎬ当室外的温度较低(ｔｗ<１２ħ)时ꎬ活塞风对车站热环境的维持是不利的ꎬ此时应当关闭通风口ꎮ然而在ＺｈａｎｇＨ等[３０]的研究中认为ꎬ通风口开启较小的角度(３０ʎ)ꎬ适量的活塞风进入车站不仅满足了车站新风需求ꎬ来自隧道的活塞风又可以将列车制动散出的热量带入车站进而提高车站温度ꎮ当室外温度升高(１２ħɤｔｗ<ｔ１)ꎬ车站产生的全部热负荷可以通过活塞通风消除ꎮ当活塞通风无法消除全部的热负荷时(ｔ１ɤｔｗ<ｔ２)ꎬ车站风机打开ꎬ机械通风与活塞通风共同运行ꎮ当室外温度较高(ｔ２ɤｔｗ<ｔ３)ꎬ活塞风会造成车站热负荷的增加ꎬ此时关闭通风口ꎮ表２㊀新型站台门的环控系统运行模式通风模式开启条件通风口状态是否利用活塞风机械通风ｔｗ<１２ħ关闭否活塞通风开启是活塞通风１２ħɤｔｗ<ｔ１开启是机械通风与活塞通风ｔ１ɤｔｗ<ｔ２开启是机械通风ｔ２ɤｔｗ<ｔ３关闭否回风空调ｈａ>ｈｉ关闭否全新风空调ｈａɤｈｉ关闭否㊀㊀表格中的ｔ１ꎬｔ２ꎬｔ３分别为不同通风模式的判别依据ꎬ可由下面的公式计算[３０]:ｔ１＝ρｃ(Ｖｈ１＋Ｖｈ２)ｔｎ－３６００Ｑｉ－ρｃＶｈ２ｔｔρｃＶｈ１(４)ｔ２＝ρｃ(Ｖｈ１＋Ｖｈ２)ｔｎ－ρｃＶｈ２ｔｔρｃＶｈ１(５)ｔ３＝ｔｎ－ＱｉρｃＶＡＵＨｍａｘ(６)式中:ＶＡＵＨｍａｘ为送风机组风机达到上限时的风量ꎬ单位为ｍ３/ｈꎻＱｉ为车站的热负荷ꎻｈａ和ｈｉ分别为室外空气焓值和空调回风焓值ꎮＹａｎｇＺ等[３１]对新系统进行了数值模拟ꎬ研究发现在５种运行模式下ꎬ不同城市的节能潜力存在差异ꎬ非空调季节越长的地区ꎬ新系统的节能效果越明显ꎮＺｈａｎｇＨ等[３０]对通风口的位置㊁开启大小以及角度进行了数值模拟ꎬ研究发现通过调节通风口的开启角度可以满足不同季节的新风和舒适性要求ꎬ该系统在温带地区节能效果显著ꎬ不同气候区的节能率为２０.６４％~６０.４３％ꎮＨｅＤ等[３２]的模拟研究中发现新系统在温带城市节能效果显著ꎬ最大节能率为４２.７１％ꎬ而在寒冷地区节能率最低ꎬ仅为９.６７％ꎬ节能效率存在较大差异的一个可能原因为不同地区的过渡季节长短是不同的ꎬ新系统在过渡季节的节能效果最明显ꎮＺｈａｎｇＹ等[３３]对ＰＳＤ系统ꎬＰＢＤ系统和ＰＳＤ－ＰＢＤ系统进行了对比分析ꎬ能耗结果显示ＰＳＤ－ＰＢＤ确实可以实现节能ꎬ但节能效果仅为１％~８％ꎮ目前ꎬ新型可调节通风口的站台门在中国地铁站的实际应用案例较少ꎬ仅在上海的云锦路站使用ꎮＬｉＧ等[３４]对云锦路站的热舒适性和节能效果进行了研究ꎬ测量结果显示使用该系统的站内平均温度在１６.５~２８ħꎬ该系统的节能效果明显ꎮ(２)出入口活塞风的利用策略ＰｅｒｎａＤＣ等[３５]在巴塞罗纳的一个地铁站通过现场试验和模拟的方法ꎬ利用室内空气速度和压力估算出走廊的空气流量ꎬ并通过自动控制系统控制车站的机械通风量达到节能目的ꎮＧｕａｎＢ等[３６]在制冷季节对两个地铁站进行了现场测量ꎬ结果显示车站入口渗入室外空气量大ꎬ并进一步发现在不设置机械送风条件下ꎬ采用单独回风工况ꎬ出入口室外进气量可以满足乘客需求ꎬ且ＶＡＣ系统能耗降低１０％~２０％ꎮＫｒａｓｙｕｋＡＭ等[３７]在新西伯利亚地铁某终点站计算了进入车站的室外冷空气的实际体积ꎬ研究结果表明ꎬ当室外空气温度低于－１０ħ时ꎬ暖风幕并不能保证将室外冷空气加热到额定温度ꎮＭａＪ等[３８]使用ＩＤＡ地铁仿真软件和现场测试对北方严寒地区的地铁站进行了调查ꎬ验证了冬季６４.４％的热损失由入口活塞效应引起的冷空气侵入造成ꎬ采用门帘则可明显降低冷风浸入ꎮ三㊁结语与展望从利用活塞效应的形式来看ꎬ活塞效应第１期李慧星等:地铁活塞效应的节能综述研究６１㊀的利用和控制策略可以分为３个角度:源头㊁路径和直接利用ꎮ列车运行是活塞效应产生的原因[３９]ꎬ对活塞效应的源头采取一些措施可以增大活塞效应的强度ꎬ这些措施包括采取最佳的列车行驶速度(３０ｍ/ｓ)㊁列车两侧安装固定角度的翼型等ꎮ站台门㊁门帘㊁通风竖井的使用主要是通过改变活塞气流路径的几何形状(阻力)ꎬ从而控制公共区域或隧道中活塞风的风量ꎮ来自室外的活塞风是可以被直接利用的ꎬ在活塞效应作用下ꎬ车站的环控系统可以不设置新风机ꎬ单独设置回风工况ꎬ或者根据活塞风量自动控制机械通风ꎮ通过优化通风竖井的设计ꎬ可以有效利用隧道中的活塞风ꎬ这些设计包括通风竖井的位置㊁数量以及尺寸等ꎮ这些研究成果应当作为未来地铁隧道设计的重要参考ꎬ特别对于正在运营的地铁线路ꎬ采用一些措施增大隧道活塞通风也可以达到节能的目的ꎮ对于从隧道进入车站的活塞风ꎬ安装站台门是个有效的控制策略ꎮ新型可调节通风口的站台门通过开启或关闭站台门上的通风口ꎬ调整开启角度和大小ꎬ可以实现对活塞风的精确和灵活控制ꎮ调节通风口的参考指标往往是室外环境的相关参数ꎬ实际上隧道环境的相关参数也应当被考虑ꎬ然而现有的研究中忽略了隧道参数的重要性ꎮ值得注意的是ꎬ对新系统的节能潜力大多数研究是基于模拟的方法计算得到ꎬ对新系统运营数据的实测研究较少ꎬ这对新系统的推广应用是不利的ꎮ尽管相关研究表明气候特性会影响新系统的节能潜力ꎬ但新系统在未来仍有很大的发展空间ꎮ列车与轨道的摩擦是车站颗粒物的主要来源ꎬ活塞效应使得站台颗粒物浓度随列车进站出站发生变化ꎬ甚至会大于室外颗粒物浓度ꎮ因此ꎬ来自隧道的活塞风是否可以被直接利用是值得思考和研究的问题ꎮ通过研究发现ꎬ活塞风不仅可以为车站提供可高效利用的通风ꎬ在一些情况下ꎬ活塞风携带的冷量或热量进入车站ꎬ改善了车站的冷热环境ꎮ对进入地铁车站公共区域的活塞风有如下利用原则:当活塞风满足车站乘客需求时ꎬ即为相关参数满足规范标准ꎬ例如风量㊁温度㊁湿度㊁二氧化碳浓度以及颗粒物浓度等ꎬ环控系统应当优先采用活塞通风ꎻ当活塞风无法满足需要时ꎬ环控系统需要耗能的风机和空调等设备应当作为补充ꎮ当环境发生变化ꎬ活塞风对车站环境不利时ꎬ应当采取一些措施阻止或降低活塞风的侵入ꎬ以降低环控系统的负荷ꎮ在未来的地铁建设项目中ꎬ地铁活塞风应该是环控系统设计的一项重要参考ꎮ目前关于活塞风的控制策略中缺乏针对颗粒物的有效手段ꎬ地铁颗粒物也应当是评价活塞风是否满足需求的重要参考指标ꎮ新型可调风口的站台门系统已经在中国开始应用ꎬ围绕新系统提出全年跨度的环控系统运行方案与相关能耗评价体系ꎬ有助于新系统的改进与推广ꎮ参考文献:[１]㊀ＰＡＮＳꎬＦＡＮＬꎬＬＩＵＪꎬｅｔａｌ.Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１３(５):９５０２０５. [２]㊀ＨＯＮＧＷꎬＫＩＭＳ.ＡｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｕｎｉｔｏｆｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓｉｎＫｏｒｅａ[Ｊ].Ｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２００４ꎬ３９(１２):１４９７－１５０３.[３]㊀ＬＩＮＬꎬＬＩＵＸꎬＺＨＡＮＧＴꎬｅｔａｌ.ＥｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｐｕｂｌｉｃｔｒａｆｆｉｃｂｕｉｌｄｉｎｇｓｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｉｔｉｅｓａｎｄｓｏｃｉｅｔｙꎬ２０２０ꎬ５７:１０２１３２. [４]㊀中国城市轨道交通协会.城市轨道交通２０２０年度统计和分析报告[Ｒ].北京:北京交通大学出版社ꎬ２０２１.[５]㊀ＧＵＡＮＢꎬＬＩＵＸꎬＺＨＡＮＧＴꎬｅｔａｌ.ＥｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓｉｎＣｈｉｎａ:ｄａｔａａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ[Ｊ].Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｉｔｉｅｓａｎｄｓｏｃｉｅｔｙꎬ２０１８ꎬ４３:４５１－４６１. [６]㊀王丽慧.地铁活塞风与地铁环控节能[Ｄ].上海:同济大学ꎬ２００７.[７]㊀ＬＩＨꎬＴＡＮＧＢꎬＣＨＥＬꎬｅｔａｌ.Ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｍｅｔｒｏｓｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].Ｐｒｏｃｅｄｉａｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ２０５:３５１９－３５２４.６２㊀㊀㊀㊀沈阳建筑大学学报(社会科学版)第２６卷[８]㊀ＺＨＡＮＧＹꎬＬＩＸ.Ａｓｔｕｄｙｏｆｆｒｅｓｈａｉｒｃｏｎｔｒｏｌｉｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｗｉｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓꎬ２０１８ꎬ１７５:３８４－３９０.[９]㊀ＺＨＡＮＧＨꎬＺＨＵＣꎬＺＨＥＮＧＷꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｂｒａｋｉｎｇｅｎｅｒｇｙｏｎｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａᶄｓｎｏｒｔｈｅｒｎｓｅｖｅｒｅｃｏｌｄｒｅｇｉｏｎｓ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙꎬ２０１６ꎬ１１６:８８０－８９３.[１０]董书芸.北方城市地铁活塞风对地铁环境的影响规律及其有效利用[Ｄ].天津:天津大学ꎬ２００８.[１１]ＺＨＡＮＧＸꎬＭＡＪꎬＬＩＡꎬｅｔａｌ.Ｔｒａｉｎ－ｉｎｄｕｃｅｄｕｎｓｔｅａｄｙａｉｒｆｌｏｗｅｆｆｅｃｔａｎａｌｙｓｉｓｏｎａｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｌｉｎｇ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓꎬ２０１８ꎬ１７４:２２８－２３８.[１２]马江燕.北方地区冬季地铁车站热环境及其控制策略[Ｄ].西安:西安建筑科技大学ꎬ２０２０.[１３]ＫＨＡＹＲＵＬＬＩＮＡＡꎬＢＬＯＣＫＥＮＢꎬＪＡＮＳＳＥＮＷꎬｅｔａｌ.ＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｒａｉｎａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ:ｔｒａｉｎ￣ｉｎｄｕｃｅｄｗｉｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｔａｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｒａｉｌｒｏａｄｐａｓｓｅｎｇｅｒｐｌａｔｆｏｒｍ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｗｉｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓꎬ２０１５ꎬ１３９:１００－１１０.[１４]姜波.地铁运营初期区间隧道气温变化规律研究[Ｊ].都市快轨交通ꎬ２０１８ꎬ３１(２):１１３－１１８.[１５]中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范:ＧＢ５０１５７２０１３[Ｓ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０１４.[１６]李涛.活塞风对地铁站内环境的影响[Ｄ].天津:天津大学ꎬ２００５.[１７]谷雅秀ꎬ翟彤ꎬ潘嵩ꎬ等.长春地铁热环境与热舒适实测分析[Ｊ].都市快轨交通ꎬ２０１９ꎬ３２(５):２５－３２.[１８]韩平.严寒地区地铁环控系统方案探讨[Ｊ].铁道工程学报ꎬ２０１１ꎬ２８(６):８１－８７. [１９]ＫＩＭＪＹꎬＫＩＭＫＹ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｖｅｎｔｓｈａｆｔｌｏｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎａｓｕｂｗａｙｔｕｎｎｅｌ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｗｉｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓꎬ２００９ꎬ９７(５６):１７４－１７９.[２０]ＸＵＥＰꎬＹＯＵＳꎬＣＨＡＯＪꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｕｎｓｔｅａｄｙａｉｒｆｌｏｗｉｎｓｕｂｗａｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｍｅｓｈ[Ｊ].Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４０:１７４－１８１.[２１]ＷＵＹꎬＧＡＯＮꎬＷＡＮＧＬꎬｅｔａｌ.Ａｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｉｒｆｌｏｗｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｒａｉｎ￣ｍｏｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆａｓｕｂｗａｙｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ｉｎｄｏｏｒａｎｄｂｕｉｌｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１４ꎬ２３(６):８５４－８６３.[２２]ＧＯＮＺÁＬＥＺＭＬꎬＶＥＧＡＭＧꎬＯＲＯＪＭＦꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｓｕｂｗａｙｔｕｎｎｅｌｓ[Ｊ].Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４０:２２－３７.[２３]ＬＩＵＭꎬＺＨＵＣꎬＺＨＡＮＧＨꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆａｓｕｂｗａｙｔｕｎｎｅｌｂｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄ[Ｊ].Ａｐｐｌｉｅｄｅｎｅｒｇｙꎬ２０１９ꎬ２４６:１１－２３. [２４]ＣＲＯＳＳＤꎬＨＵＧＨＥＳＢꎬＩＮＧＨＡＭＤꎬｅｔａｌ.Ｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｒａｉｌｗａｙｔｕｎｎｅｌｓ[Ｊ].Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ６１:７１－８１.[２５]ＨＵＳＣꎬＬＥＥＪＨ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｌａｔｆｏｒｍｓｃｒｅｅｎｄｏｏｒｓｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｍａｓｓｒａｐｉｄｔｒａｎｓｉｔｓｙｓｔｅｍ:ｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅＴａｉｐｅｉＭＲＴｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎬ２００４ꎬ４５(５):６３９－６５０. [２６]ＫＩＭＫＨꎬＨＯＤＸꎬＪＥＯＮＪＳꎬｅｔａｌ.ＡｎｏｔｉｃｅａｂｌｅｓｈｉｆｔｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒｌｅｖｅｌｓａｆｔｅｒｐｌａｔｆｏｒｍｓｃｒｅｅｎｄｏｏｒｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｉｎａＫｏｒｅａｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１２ꎬ４９:２１９－２２３.[２７]ＹＩＮＨꎬＹＡＮＧＣꎬＹＩＬꎬｅｔａｌ.Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎａｎｄａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｄｅｅｐ￣ｂｕｒｉｅｄｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｉｎｓｕｂ￣ｔｒｏｐｉｃａｌｃｌｉｍａｔｅｓ:ｅｎｅｒｇｙ￣ｓａｖｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ[Ｊ].Ａｐｐｌｉｅｄｔｈｅｒｍａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ１７８:１１５５５５.[２８]ＬＩＸꎬＷＡＮＧＹ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎａｉｒｌｅａｋａｇｅｏｆｐｌａｔｆｏｒｍｓｃｒｅｅｎｄｏｏｒｓｉｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｉｔｉｅｓａｎｄｓｏｃｉｅｔｙꎬ２０１８ꎬ４３(１１):３５０－３５６.[２９]李国庆.用于地铁的可调通风型站台门系统综合技术研究[Ｄ].天津:天津大学ꎬ２０１２. [３０]ＺＨＡＮＧＨꎬＣＵＩＴꎬＬＩＵＭꎬｅｔａｌ.Ｅｎｅｒｇｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ第１期李慧星等:地铁活塞效应的节能综述研究６３㊀ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１７ꎬ１２６:６８－８１.[３１]ＹＡＮＧＺꎬＳＵＸꎬＭＡＦꎬｅｔａｌ.Ａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｓｕｂｗａｙ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｗｉｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓꎬ２０１５ꎬ１４７:１２０－１３１.[３２]ＨＥＤꎬＴＥＮＧＸꎬＣＨＥＮＹꎬｅｔａｌ.Ｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｏｆｍｅｔｒｏｓｔａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ４４:１０２６６４. [３３]ＺＨＡＮＧＹꎬＬＩＸ.ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｉｒｆｌｏｗａｎｄｅｎｅｒｇｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎＰＢＤꎬＰＳＤａｎｄＰＢＤ￣ＰＳＤ￣ｃｏｍｂｉｎｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓｉｎｓｕｂｗａｙ[Ｊ].Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｉｔｉｅｓａｎｄｓｏｃｉｅｔｙꎬ２０１８ꎬ４２:４３４－４４３.[３４]ＬＩＧꎬＭＥＮＧＸꎬＺＨＡＮＧＸꎬｅｔａｌ.ＡｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄｆｏｒｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＳｈａｎｇｈａｉｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ３２:１０１２７６.[３５]ＰＥＲＮＡＤＣꎬＣＡＲＢＯＮＡＲＩＡꎬＡＮＳＵＩＮＩＲꎬｅｔａｌ.Ｅｍｐｉｒｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆａｉｒｆｌｏｗｒａｔｅｓｉｎａｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４２:２５－３９.[３６]ＧＵＡＮＢꎬＺＨＡＮＧＴꎬＬＩＵＸ.Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｏｕｔｄｏｏｒａｉｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｉｎｄｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｒｅｌａｔｅｄｔｏｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｔｗｏｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｉｔｉｅｓａｎｄｓｏｃｉｅｔｙꎬ２０１８ꎬ４１:５１３－５２４.[３７]ＫＲＡＳＹＵＫＡＭꎬＬＵＧＩＮＩＶꎬＰＡＶＬＯＶＳＡ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｏａｉｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎａｔｅｒｍｉｎａｌｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ８５:２１－２８. [３８]ＭＡＪꎬＺＨＡＮＧＸꎬＬＩＡꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎｓｅｖｅｒｅｃｏｌｄｒｅｇｉｏｎｓ[Ｊ].Ｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１８ꎬ１４３:５７９－５９０.[３９]张德海ꎬ孙绍桐.基于ＢＩＭ的地铁换乘站工程钢筋有效利用方法:以沈阳某地铁换乘站工程为例[Ｊ].沈阳建筑大学学报(社会科学版)ꎬ２０２３ꎬ２５(３):２６４－２７０.ＡＲｅｖｉｅｗｏｎＥｎｅｒｇｙＳａｖｉｎｇｏｆＳｕｂｗａｙＰｉｓｔｏｎＥｆｆｅｃｔＬＩＨｕｉｘｉｎｇꎬＪＩＮＪｉａｌｕꎬＦＥＮＧＧｕｏｈｕｉ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｕｎｉｃｉｐａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＬｉａｏｎｉｎｇꎬＳｈｅｎｙａｎｇꎬ１００１６８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｗｉｔｈｔｈｅｔｈｒｉｖｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｕｂｗａｙｉｎｄｕｓｔｒｙꎬｒｅｄｕｃｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｓ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｌｌｅｃｔｓａｎｄｃｏｌｌａｔｅｓｒｅｌｅｖａｎｔｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔꎬｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔꎬａｎａｌｙｚｅｓｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｓｕｂｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓꎬａｎｄｄｉｓｃｏｖｅｒｓｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｎｅｒｇｙ￣ｓａｖｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏ.Ｓｅｃｏｎｄｌｙꎬｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆｔｕｎｎｅｌｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄａｎｄｓｔａｔｉｏｎｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.Ｔｈｅｓｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｒｅｍａｉｎｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｈａｆｔꎬｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｓꎬｐｌａｔｆｏｒｍｄｏｏｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｓꎬａｎｄｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｄｏｏｒｃｕｒｔａｉｎｓ.Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｓｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄ.Ｗｈｅｎｔｈｅｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄｍｅｅｔｓｐａｓｓｅｎｇｅｒｎｅｅｄｓꎬｔｈｅｐｉｓｔｏｎｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｇｉｖｅｎｐｒｉｏｒｉｔｙ.Ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｐｉｓｔｏｎｗｉｎｄｍｅｅｔｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｓｍａｉｎｌｙｂａｓｅｄｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓꎬｓｕｃｈａｓａｉｒｖｏｌｕｍｅꎬｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙꎬｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎꎬａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｉｓｔｏｎｅｆｆｅｃｔꎻｓｕｂｗａｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍꎻｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎꎻｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ(责任编辑:王丽娜㊀英文审校:贾凡华)。

活塞风对地铁区间隧道空气品质的影响研究

轨道交通暖通空调暖通空调H V&AC2021年第51卷第4期23 [引用本文]徐驰，贾萌，刘英杰.活塞风对地铁区间隧道空气品质的影响研究[J].暖通空调，2021,51(4) :23-27活塞风对地铁区间隧道空气品质的影响研冗中国铁路设计集团有限公司徐驰&贾萌A刘英杰摘要地铁环控系统设计往往重视对区间空气温度控制而忽略区间的空气品质控制，但区间空气品质将直接影响到列车车厢内部的空气品质。

为分析地铁活塞效应对区间隧道通风量的影响，以某实际工程为研究对象，对区间隧道通风系统进行了模拟计算分析，对比了不同方案下的列车活塞效应，得出了提高区间隧道空气品质的方法。

关键词空气品质活塞效应地铁新风量污染物模拟计算Influence of piston wind on air quality of undergroundrailway tunnelsBy Xu Chi^ , Jia Meng and Liu YingieA bstract The design of underground railway environment control system usually concerns on theinterval air temperature, but ignores the control of interval air quality，which directly affects the air qualityinside the train compartment. In order to analyse the influence of piston effect on the ventilation rate ofinterval tunnels, based on an actual case, simulates the interval tunnel ventilation system, compares thepiston effect of the train under various scenarios, and concludes the approach to effectively improve the air quality of interval tunnels.Keywords air quality, piston effect, underground railway, outdoor air rate, pollutant, simulation calculation★China Railway Design Corporation, Tianjin, China随着城市地面交通变得日益拥挤，地铁以其特有的安全、快捷、舒适、环保等特点，被国内大中城市作为疏解城市交通拥堵的重要出行方式。