隧道运营及养护

引起活塞风。当列车尾出洞时，隧道内的有害气体被活塞 风引进的新鲜空气挤到隧道的一段长度上(如图中阴影部 分)。这时开动通风机，将此段的有害气体吹出洞外，或将 有害气体浓度降到允许浓度以下，关闭通风机，通风完毕。
紊流扩散段
列车前进方向
列车活塞作用
引进新鲜空气段 有害气体段L隧-L活
隧道全长L隧
列车长度L列
l —通风道长度(m)；
d —隧道断面当量直径(m)；
g —重力加速度(m/s2)； V —计算管段内气流速度(m/s)；
第十一章 隧道运营及养护
(二)局部阻力
h局
2g
V
2
式中 h局 —局部阻力(Pa)；
(11-1-10)
—局部阻力系数，对于每一种产生局部 阻力的形式，用试验方法求得的无因次系数。此值 可由设计手册查得。
从通风的角度看，区分汽油车和柴油车是十分重要 的，汽油车以排出CO的数量作为计算新风量的依 据，而柴油车则以排烟量作为依据。
二、新风量的计算
(一)按稀释CO计算新风量
1.在标准状态下的CO产生量
海拔标高修正系数用下式计算：
fh
1 0.9
(H 400) 1600
第十一章 隧道运营及养护
式中： －海拔标高（m）。 标准状态下CO产生量：
第十一章 隧道运营及养护 第十二章 铁路隧道防灾救援
第十一章 隧道运营及养护
第一节 铁路隧道运营通风
一、通风方式的选择和通风系统的布置
1.洞内空气的卫生标准
《铁路隧道设计规范》规定：“列车通过隧道
后15min内，空气中CO浓度应在30mg/m3以下；
氮氧化 下。”
物
(
换
算
成
NO2)
浓
度
应
在
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10mg/m3
第二节 公路隧道运营通风
一、交通量与交通流组成
1.交通量
国际上是PIARC推荐的第30h交通量。即统计全 年365d每天24h采用第30h交通量作为依据，用来作 为具体通风量计算的交通量，全年当中交通量超过 此值的仅29个，据此得出的计算数据已经足以满足 需要。
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2.交通流的组成 汽车种类按使用的燃油区分为汽油车和柴油车；
l需＝L隧－l活
(11-1-7)
t —规定的通风时间，一般为15min。
V需 一般应小于6m/s。
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三、通风阻力计算
(一)摩擦阻力
h摩＝
l d
2g
V
2
(11-1-9)
式中 h摩 —摩擦阻力(Pa)；
—摩擦系数(达西系数)，由隧道或风道衬砌
表面粗糙程度确定；
—空气重度(N/m3)；
t —列车在隧道内的运行时间(s)；
i —考虑冲淡作用的系数(也叫换气系数)，根据
试验资料,建议
i 1.10 ，长大隧道还可适当减小
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(四)通风量的计算
需要由通风机供给的风速为：
V需＝
t
l需 60
(m/s)
(11-1-6)
式中 l需 —需要由机械通风的隧道长度(m)；
显然
以
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2.保护洞内环境的综合治理措施
(1)提高列车通过隧道的行驶速度 (2)隧道内铺设混凝土宽枕道床或整体道床 (3)设置机械通风 (4)隧道内污染空气高峰浓度持续时间较长地段 的避车洞，宜安装防烟门，并为隧道内工作人员配 备防毒口罩。
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3.纵向式通风 (1)洞口风道式通风 (2)喷咀式通风
10－4 1－a2
L列
(11-1-3)
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其中 a —列车平均截面积 F列 与隧道过风面积 F隧
之比值，即表示列车“遮断”隧道断面的程度。
(三)列车活塞作用引进的新鲜空气段长度的计算
l活＝V活it列 (m)
(11-1-5)
式中 V活 —按(11-1-1)式算得的活塞风速(m/s)；
V —在产生局部阻力前后的空气流动平均速 度(m/s)。
其它符号同前。
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(三)风道总阻力
若以 h自代表自然风在通风系统中产生的阻力(方向 与机械通风反向；若同向则不计入，这样增加了 后备能力)。
整个通风系统的总阻力 h总为：
h总 h摩 h局 h自
(11-1-11)
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—隧道内摩擦阻力系数；
(以上两者的计算详见后面“阻力计算”部 分)。
L隧 —隧道全长(m)；
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L列 —列车全长(m)；
R —隧道的水力半径(m)；
R F隧 S隧
(m)；
其中 F隧 —隧道的过风面积(m2)；
S隧 —隧道断面湿周(m)；
K —活塞作用系数，按下式计算
K＝86
图11-1-5 排烟过程
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由此可见，隧道内的排烟规律是以新鲜空气挤 压有害气体排出洞外的。但在新鲜空气与有害气 体的接触段，由于断面内风速分布的不均匀，两 者又互相紊流扩散，新鲜空气将有害气体浓度冲 淡了。因此提出了“按挤压为主、考虑冲淡影响” 的通风量计算。
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（二）活塞风速度(V活)的计算 活塞风速度的大小，可按下面的经验公式计算：
V活＝1＋V列隧
K
(m/s)
(11-1-1)
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式中 V列 —列车在隧道内的运行速度(m/s)； 隧 —隧道总阻力系数，
隧＝
局＋
L隧－L列 4R
(11-1-2)
其中 局 —隧道内局部阻力系数总和；
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二、通风量的计算
(一) 隧道内的排烟规律
根据对隧道内排烟规律的不同认识，有着不同 的通风量计算公式。因此，探讨更符合实际的排烟 规律是必要的。
根据一些单位对采用洞口风道式机械通风的隧 道多次观测试验，发现排烟过程如图11-1-5所示。
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列车在隧道内运行，如同活塞的作用一样，在隧道内将
Q0co M G q0co f h f f f r
式中：M－汽油车的交通量（辆/h）；
G －车辆重量（t/辆）；
q
－ co
0
CO
的
基
本
产
生
量
，
即
在
海
拔
400m
以
下
，
小汽车以40~60km/h，大型车以50~60km/h的速度行
驶时，每t·km的CO产生量，记作Nm3/t·km；小汽
通风机 风道
高洞口 帘幕
新鲜空气
30 30
底洞口 740m
图11-1-1 洞口风道纵向式通风
(3)竖井、斜井式通风
1324
1062
空气室
喷咀
竖井
(单位：cm)
图11-1-3 竖井通风系统
轨道平面
图11-1-2 环形喷嘴通风
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4.横向式通风
吸出风渠
压入风渠
图11-1-4 横向式通风