车辆基地设计

车辆基地设计（精选6篇）

车辆基地设计 篇1

1项目概况

车辆基地东西长约1 300 m, 南北宽约330 m。车辆基地总用地面积约40 hm2, 车辆基地占地约20.2 hm2, 建筑总面积38.6 hm2 (含夹层车库) , 车辆基地的10 m盖板占地193 477 m2。项目由盖下、盖上和盖外三部分组成。各部分主要工程内容为:盖下部分 (10 m平台以下, 车辆基地生产用房:运用库、检修主厂房、物资总库、维修车间、调机/工程车库、材料棚、洗车机及控制室等建筑) , 盖上部分 (10 m平台以上的车辆基地配套办公建筑及夹层车库:综合楼、综合维修中心、食堂、培训中心及学员宿舍、公安分局、文体活动中心) , 盖体以外落地部分 (杂品库、油漆库、门卫室) 。车辆基地总平面布局图, 如图1所示。

车辆基地项目在运用库、试车线及咽喉区部分进行上盖物业开发, 在检修库上方设车辆基地配套办公房屋, 同时将平台上建筑之间绿化, 油漆库、杂品库等库房不进行物业开发。

2项目消防设计难点

车辆基地的消防设计大部分按照相关的防火规范进行, 但由于建筑规模巨大, 建筑为综合体, 使用功能复杂, 消防设计难以找到完全包含项目特点的规范用以参考。该项目中主要存在以下消防设计难点:消防车道设置;防火分区划分及人员疏散;疏散距离较长;盖下运用库、检修主厂房、道岔区及消防道路的防排烟系统设计。为达到规范要求的消防安全水平, 同时保证建筑的功能适用性, 结合项目特点对以上难点进行消防性能化设计, 并对其消防安全性进行评估, 提出安全、可行、经济合理的消防设计方案。

3项目消防设计方案

3.1 消防车道设置

车辆基地在地面设有环形消防车道, 设有两个位于项目西侧的出入口与城市道路相通, 另在东南侧预留一个出入口, 与东侧规划通货场道路相连。消防车道满足消防车辆通行需要, 示意图见图2所示。

3.2 防火分区及人员疏散方案

盖下防火分区划分方案:

(1) 车辆基地运用库、物资总库和运转办公楼单独划分防火分区。

(2) 盖下其他区域合并划分为一个防火分区。 车辆基地盖下范围内采用防火墙 (通道处用防火卷帘) 完全隔离, 工业厂房的火灾危险等级为丁类或戊类, 其中丁类建筑为试车机具间和调机工程车库, 两者面积之和为4 743 m2, 不足盖下总面积的5%, 且其他较容易发生火灾的部分已采取了加强防火措施, 故按规范规定, 将盖下区域火灾危险等级定为丁类, 合并为一个防火分区。

(3) 基地内盖下区域东西向最长1 125 m, 南北向最长296 m。盖下通往盖外虽设计3个出口, 但现阶段能使用的只有西侧两个出口, 导致盖下疏散距离过长。为改善疏散条件, 项目在运用库辅助生产用房南侧开设16 m×80 m的采光通风带, 视为安全地带, 通风带两侧均为防火墙, 人员可疏散至此处。上盖平台下方其他建筑物按照规范要求划分防火分区和设置疏散楼梯。

3.3 车辆基地盖下防排烟系统设计

3.3.1 按照规范防排烟设计方案

按照常规设计该项目盖下运用库、检修主厂房、道岔区及道路的排烟方案, 其排烟量设计依据为GB 50016-2006《建筑设计防火规范》第9.4.5条:担负一个防烟分区或净空高度大于6.0 m的不划防烟分区的房间时, 应按每平方米面积不小于60 m3/h计算。各处所面积及规范要求排烟量如表1所示。

3.3.2 性能化防排烟设计方案

在车辆基地运用库、检修主厂房和道岔区的防排烟设计中, 由于其空间巨大, 按照规范要求设置的排烟系统排烟量非常巨大, 工程实施中有较大难度。因此, 笔者对车辆基地排烟系统设计进行性能化分析, 对排烟方案进行优化。在消防性能化设计程序中, 随着火灾科学的发展和消防评估方法的完善, 国际上已经形成了一套比较成熟的烟气计算方法, 并且进入了许多国家的性能化设计规范中。笔者采用美国NFPA 92B中的烟气量计算方法计算项目运用库和道岔区的排烟系统设计参数, 该计算方法也被上海市DGJ 08-88-2006《民用建筑防排烟规程》引用。该计算方法主要是基于火灾中的烟羽流模型计算火灾产生的烟气量, 根据室内火灾所需维持的烟气层高度确定所需的排烟量和排烟口设置位置。

(1) 火灾中的对流热。 火灾中热量的释放主要包括两种方式:热对流和热辐射。火灾热释放速率中的热对流部分由式 (1) 计算。

Qp=Q/15 (1)

式中:Q为火灾热释放速率, kW;Qp为火灾热释放速率的热对流部分, kW。

(2) 烟气质量产率。 火灾中烟气产生率由式 (2) 、式 (3) 计算。

当Z>Z1时, M=0.071QP1/3Z5/3+0.001 8QP (2)

当Z≤Z1时, M=0.032QP5/3Z (3)

式中:M为烟气质量产生率, kg/s;Z为室内的清晰高度, m, 一般根据设计指标而定;Z1为火焰极限高度, m。

(3) 火焰极限高度。 火焰极限高度由式 (4) 计算。

Z1=0.166QP2/5 (4)

(4) 烟气层温度。 烟气层的平均温度由式 (5) 计算。

Tm=Qp/ (M·Cp) +T0 (5)

式中:Tm为烟羽流平均温度, K;T0为环境温度, 取298 K;Cp为空气的等压比热容, 1.02 kJ/ (kg·K) 。

(5) 烟气体积产率。 排烟速率与火源本身产生烟气流入烟气层速率相同, 可得所需的排烟量见式 (6) 。

V=MTm/ (ρ0T0) (6)

式中:V为烟气体积产生率, m3/s;ρ0为环境温度下的空气密度。

(6) 运用库、检修主厂房和道岔区的最小清晰高度为1.6+0.1H, 只要火灾烟气能维持在此高度以上, 火灾时可以保证人员安全不受火灾烟气影响, 能提供人员安全疏散条件。排烟计算参数见表2所示。

结合以上分析及计算, 并参考与该工程类似的地铁车辆基地运用库排烟系统性能化分析及消防设计专家评审意见, 在运用库、检修主厂房、道岔区和道路区域均按每小时换气2次设置机械排烟系统;而出入段线区域则不设置排烟系统;其余建筑物均应按《建筑设计防火规范》的要求进行防排烟设计。排烟系统设置及防烟分区划分示意, 见图3所示。

4人员疏散模拟计算及分析

人员疏散主要分析车辆基地按前文设置消防疏散道路及防排烟设施后人员的疏散情况。根据建筑的使用功能以及建筑的疏散设计, 按照其中人员荷载可能出现的最大荷载, 通过BuildingExodus人员疏散软件模拟建筑内人员疏散情况。

4.1 人员安全疏散分析

消防性能化设计、评估的目的是验证所需疏散时间 (RSET) 与可用疏散时间 (ASET) 的关系, 从而判定人员在建筑物内的疏散过程是否安全。若判断结果是人员能安全地完成疏散, 则认为其人员疏散方案是安全的;否则需调整建筑内的人员疏散方案, 直至能满足人员的安全疏散要求。

4.2 疏散人员数量

疏散计算对象为车辆基地项目, 车辆基地平台下主要包含车辆基地运用库、检修主厂房和道岔区人员, 考虑远期规划, 该计算对象人数为运用库254人、检修主厂房432人、实训基地15人和物资总库47人。因此, 该计算对象总人数为748 人。

4.3 RSET的确定

RSET按火灾报警时间 (Td) 、人员疏散的预动时间 (Tpre) 和人员从开始疏散直至到达安全地点的行动时间 (Tt) 之和计算。

(1) 报警时间。 报警时间应根据建筑内所采用的火灾探测与报警装置的类型及其布置、火灾的发展速度及其规模、着火空间的高度等条件, 考虑设定火灾场景下建筑内人员的密度及人员的安全意识与清醒状态等因素综合确定。通常, 工程上使用的感烟探测器能探测到100 kW的火灾并启动报警, 计算得到探测器的报警时间为46.1 s。GB 4717-93《火灾报警控制器通用技术条件》规定“火灾报警控制器内或其控制进行的查询、中断、判断和数据处理等操作, 对于接收火灾报警信号的延时不应超过10 s”。基于保守考虑, 取火灾报警时间为60 s。

(2) 人员的疏散预动时间。 该项目为大型工业厂房建筑, 消防系统采用消防控制中心形式, 根据国家现行防火规范规定, 报警系统类型应为W1类型, 该项目参照类似建筑物用途及特性确定人员的响应时间不大于1 min。这个时间针对处于非着火区人员只能通过建筑内广播信息进行疏散响应;位于着火区域的人员, 由于能直接通过自身感官判断火灾发生, 在发生火灾的同时就可感知危险而选择疏散, 因此其响应时间应更短。保守取着火区人员的疏散预动作时间为1 min, 即Tpre=60 s。

(3) 人员疏散行动时间的计算。 采用BuildingExodus人员疏散软件模拟建筑内人员疏散行动时间, 并将行动时间乘以1.2的安全系数。

(4) 人员疏散模拟计算。 疏散场景基本参数:人员平面移动速度1.0 m/s;出口流量1.0 人/ (s·m) ;时间步长1 s。

(5) 人员疏散模拟计算结果。 检修主厂房 (车体车间) 疏散完成需80 s;运用库疏散完成需202 s;检修主厂房疏散完成需243 s。

(6) RSET计算结果如表3所示。

5烟气模拟计算及分析

以运用库停靠列车车厢发生火灾, 在运用库设有自动喷水灭火系统、火灾报警系统和机械排烟系统为火灾场景进行烟气模拟计算与分析。其余部位火灾亦可采用同样方法进行模拟计算与分析。采用FDS模拟发生火灾时的烟气蔓延特性, 由此研究建筑在发生火灾时的ASET。在采用FDS对该项目进行模拟时, 所有的模型结构和建筑内部布置均按照设计方提供的最新设计方案建立, 在模拟中尽量接近建筑实际使用情况。环境情况:假设室外环境温度为35 ℃, 压力约1×105 Pa;可燃物选择:在模拟计算过程中将火灾荷载 (如纺织品、木制品、塑料等) 转化为具有同等荷载的木材, 由于论证过程中涉及的火灾荷载、火灾场景及疏散场景均较为保守, 计算模拟结果用于论证分析是保守和有效的。

运用库安全性分析:烟气流动特性预测, 计算对象:运用库地铁列车火灾;火灾规模:16 MW;火灾增长速率:0.047 kW/s2;起火地点:运用库。模拟结果统计见表4。

在表4中, 所有人员安全疏散指标均显示火灾发展到致使环境条件达到人体耐受极限的时间大于模拟时间1 200 s。在模拟中, 运用库内温度在整个模拟过程中上

层最高温度仅为105 ℃, 人员活动高度内温度在1 200 s时也仅为40 ℃左右, 运用库内2.6 m高度空间内的温度场与模拟开始时的温度变化不大, 人员的疏散安全可以得到保证。

在FDS模拟计算运用库火灾烟气蔓延模型中, 由于火灾发生约500 s时已经达到最大火灾规模, 整个运用库内温度及其他参数也趋于稳定, 说明运用库在发生火灾时可以保证不小于20 min的安全疏散时间。

车辆基地盖下检修主厂房、道岔区按上述方法进行烟气模拟计算与分析, 均可保证不小于20 min的安全疏散时间。

6结论

结合工程存在的消防设计问题, 重点分析车辆基地运用库、检修主厂房的消防设计方案, 并设计地铁列车火灾模拟分析运用库和检修主厂房内火灾烟气蔓延特性, 可以得到以下结论:

(1) 车辆基地现有的消防车道设计可以满足消防扑救工作的需要。

(2) 基地盖下运用库、检修主厂房、维修车间、镟轮库、调机工程车库、材料棚、洗车机棚、污水处理站、道岔区和内部道路划分为一个防火分区的方案可行。

(3) 通过FDS模拟地铁列车火灾在运用库内的蔓延特性, 在运用库内按2次换气次数确定机械排烟量, 其消防安全可以得到保证。

(4) 通过FDS模拟地铁列车火灾在检修主厂房内的蔓延特性, 在检修主厂房内按2次换气次数确定机械排烟量, 其消防安全可以得到保证。

(5) 由于在车辆基地盖下运用库、检修主厂房、盖下道路及道岔区可以提供的安全疏散时间大于1 200 s, 车辆基地人员均有足够的安全疏散时间进行疏散。所以, 盖下疏散距离的增加不会降低其消防安全水平, 车辆基地全体人员能够在8.5 min左右全部疏散出车辆基地, 疏散安全可以得到保证。即车辆基地内包括运用库、道岔区及其他配套用房内人员均可以通过上盖平台下空间进行疏散。

(6) 在运用库所有消防设施均正常动作的情况下, 至少可以保证该防火分区内有20 min以上的灭火救援环境。扑救人员在进入火场时仍应按《公安消防部队消防人员防护装备配备标准》配置个人防护装备。

参考文献

[1]蔡芸.我国地铁的主要消防设施和消防问题[J].消防科学与技术, 2006, 25 (2) :265-268.

[2]薛维虎.地铁隧道火灾消防救援问题的探讨[J].消防科学与技术, 2008, 27 (12) :916-919.

[3]沈友弟.地铁的消防安全问题及其对策[J].消防科学与技术, 2006, 25 (2) :260-264.

车辆基地设计 篇2

中航工业入驻山西及晋中后，在山西省委省政府及晋中市委市政府的大力支持下，将充分发挥自身技术和产业优势，并依托山西煤销集团在地方的突出优势，以中航工业（晋中）新能源特种装备及车辆科技产业基地项目为牵引，打造集研发设计、装备制造、现代营销及现代服务业为一体的全产业链、全价值链的中航工业特种装备及车辆科技产业基地，在晋中市现代化装备产业园区内，逐步发展机电液一体化、信息技术等相关产业。同时，还将在周边区域布局特种装备及车辆等重大项目，预计总投资过百亿，实现销售收入300亿元。

三方合作协议的签署，有利于山西优化产业结构，有利于中航工业占领中西部新能源特种装备及车辆市场，必将实现优势互补、共赢发展，并极大地带动山西煤化工产业、装备制造业和新型产业等相关产业发展，对于发挥晋中市资源优势，壮大煤化工产业，推进新型工业化进程，具有十分重要的意义。

晋中：将打造新能源装备产业基地

2011年05月08日 16:25 来源：山西青年报 编辑：聚焦山西 [字体.大.中.小] [打印]

【中国网聚焦山西】综合编辑：日前，中国航空工业集团与山西煤炭运销集团公司、山西兰田科贸集团公司三方合资的中航兰田特种装备有限公司、中航美运兰田装备制造有限公司、中航国际汽车展销有限公司(7S广场)三家公司在晋中市举行成立及揭牌仪式，而这也标志着三方联手打造中航工业山西煤销(晋中)新能源特种装备及车辆产业制造基地进入实质性阶段。

日本川和车辆基地 篇3

1.1 车辆基地的概况

作为绿色线路的车辆检查修理及停放等设施, 设置川和车辆基地, 并与川和街站相连。该基地占地面积约6万m2, 可容纳15个编组列车。另外, 由于与神奈川县的协作, 滞洪池设置在地下, 力图有效利用土地。采用这种结构的车辆基地在日本尚属首次。检修库屋顶为塑料瓦屋面结构, 以节省白天的照明用电, 同时, 办公楼的屋顶上安装了太阳能发电设备, 通过这些措施, 每年可削减CO2的排放量约139 t。这样一来, 不仅节省了投资成本, 而且具有有效利用土地、保护环境等诸多特征的车辆基地 (图1) 。

1.2 运用了PPP的车辆检修

车辆检修设备设计上的一大亮点是有效地利用了PPP, 所谓PPP是“Public-Private Partnership”, 是发挥各公共团体与民间组织的作用, 有效地推进铁路运输业发展的方法。从川和车辆基地来看, 在车辆的待维修设备中, 将能够拆出去的设备利用其他铁路工厂等的设备实施维修, 以使基地内的检修设备减少到最低限度, 大幅度削减了包括工厂建筑物在内的工程费用。

2车辆检修设备

2.1 检修车库

将进行非拆卸检查等的检修库与进行分解检查的厂房合并到1栋厂房, 作为检修车库。建筑面积约为3 500 m2。其中, 1 400 m2为塑料瓦面屋顶。检查线为3股道, 列车检查线与月度检查线, 由于是车辆自动入线待检, 所以部分地面铺设了感应板 (RP) , 而工厂线由于要分解转向架, 未设接触网, 也未铺设RP, 而是利用牵引车辆入线待检修。

在工厂部, 由于以转向架为首的许多装备要拆卸检修, 车体停留线是检修厂主体部分, 可纵向停放4辆车的车体。包括工厂检修线的区域在内, 设置了2台12 t桥式天车 (图2、图3) 。

2.2 轮重测试装置

本装置是测试车辆左、右轮重平衡的装置, 设置在工厂线入口部。可以同时测试4根轴8个车轮 (1辆车的轮重) , 并可当场输出测试的记录表 (图4) 。

2.3 LIM检修设备

为管理属于直线电机驱动地铁车辆核心部件LIM的高度, 在各检查线与旋修线的入口部, 设置了LIM间隙测量装置。此外, 为了监视运行中列车的这一高度, 在营业线上的车站也设置了LIM间隙测试器 (图5) 。

2.4 转向架取出装置

走行装置中发生异常时, 不解体编组而更换有故障的转向架装置。本装置由支承车体的架车机与升降式移车台构成, 容量为6 t (图6) 。

2.5 车辆地板下吹风清扫装置

本装置设置在工厂检修线入口部检修库的另外一栋房内, 是对车辆地板下进行吹风清扫并集尘的装置。从车体横截面的顶棚部、轨面、地板下部左右的4个方向, 利用喷嘴喷射压缩空气, 用铺设在周围的风道集尘。

2.6 旋轮设备

基地设有旋轮线及旋轮库, 设置了不落轮旋轮车床。在旋轮库入口前段并未安装接触网供电, 旋轮时的车辆移动是利用调车机车移动的。

在出口侧线路上, 利用该空间设置了练习用接触网。

2.7 车辆清洗设备

在基地内设2股道、从三方面洗车的清洗线, 在其进入洗车线部位, 设自动清洗车体装置。该装置除了备有单侧可绕3轴旋转的毛刷外, 还设有与车体截面形状吻合的、清洗车体肩部的毛刷。洗车时, 使用再生用水, 力图每年节水1 500 m3 (图7) 。

3 结束语

随着地铁路网的扩展, 将会更加快捷便利, 人们期待客运量的增加。今后, 为提供安全、正点、舒适的客运服务, 一方面要加强车辆的维修保养, 一方面要更新车辆装备, 以提供优质的车辆。

摘要：介绍了设置在日本川和的车辆基地及使用的车辆检修设备。

工业设计中地铁车辆设计应用论文 篇4

★ 地铁车厢见闻录记叙文

★ 地铁车站施工降水技术研究工学论文

★ 《乘地铁》小班美术教案

★ 安全出行乘地铁精选标语

★ 地铁端头井的设计计算方法探讨论文

★ 两位数乘两位数教学设计

★ 小数乘小数教学设计

★ 分数乘分数教学设计

★ 小数乘小数教学设计

车辆基地设计 篇5

1 工程概况

笔者主要对南京某有轨电车地下车辆基地防排烟方案进行研究,同时针对设计过程中出现的问题进行分析和讨论。

该有轨电车地下车辆基地的主要功能包括:有轨电车车辆停放、保养;有轨电车定期检修;承担线网内列车救援功能,通过段内出动救援设备起复车辆,并排除路故障,恢复行车秩序;承担线网内各系统的维护、保养和检修等;承担线网内所需各种材料的储存、保管和供应工作。车辆基地平面结构如图1所示。

该地下建筑主要由面积较大的列检库、轨行区和一些面积较小的功能区组成,车辆基地为地下车辆基地,地下建筑面积约为31 429.2m2,根据建筑物的实体分隔情况,将整个车辆基地划分为10个防火分区,如图2所示。

由图2可见,防火分区一、二、五、六的面积超过现行规范GB 50016-2014《建筑设计防火规范》的要求,其中分区一和分区六为车辆段的轨行区,在该区域内无列车停车、维修和充放电过程,发生火灾的可能性较小,而分区二和分区五为车辆段的列检库,列车在该区域内执行停车、维修、充放电等,发生火灾的可能性较大。考虑到分区二和分区五的建筑结构具有极高的相似度,分区二面积更大,且列车入库首先选择二区停靠,五区为预留区域。笔者选取防火分区二(列检库1)进行排烟方案研究。

笔者主要通过FDS软件模拟火灾条件下车辆基地内的烟气运动状况,同时对比分析不同排烟方案的排烟效率和影响因素。地下车辆基地FDS模型如图3所示。

2 排烟方案可行性分析

2.1 火源功率的计算

地下车辆基地内的主要设备设施为有轨电车和相关的电气设施,其中有轨电车采用锂离子电池驱动,在车头和车尾各设一个蓄电池区,根据设备制造方提供的资料,判断车内的锂电池为主要可燃物。根据有轨电车的相关参数,通过计算分析得出火灾功率和热释放速率(即设定火灾曲线),车载锂电池的相关参数如表1所示。

根据表1中电车锂电池的基本参数可知,锂电池燃烧的总火源功率约为5.848 MW。由于在检维修过程中列车周边存在某些不可预见的可燃物以及电车电池相连的电缆等物品,考虑火源的风险系数1.4,取火源功率为8 MW。考虑火源发展的特性,锂电池的火灾发展设定为t2火,火灾增长系数取0.046 89kW/s2。

2.2 列检库自然排烟方案研究

以第二防火分区为例,该区域面积为7 661.2m2,主要作为停车列检库使用。由于区域面积较大且无法进行实体分隔,机械排烟受排烟风机风压和排烟量的限制,往往需对大空间进行分区并设置多套排烟系统,因此会显著增加工程技术难度和成本。而自然排烟相对机械排烟在工程成本和技术难度上具有显著的优势。因此,要对自然排烟方案的可行性进行研究。

首先根据第二防火分区的结构建立模型,由于是自然排烟方案,因此在顶部开口用于排烟的同时,在侧面也需要开口用以补风。由于该车库上方计划有上盖物业,因此在排烟口上方设有隔层,以降低排出的高温烟气对上方建筑的损害。同时,利用竖井将地下层的烟气导入首层,使烟气沿首层顶部蔓延到边界并排入大气。一定高度的竖井不仅能增大热烟气的动压,有利于烟气输送到首层顶部,也能在一定程度上保证首层功能区的安全。为了满足顶部排烟口保护区域不会过大,且开口尽量少的要求,缓解首层使用面积压力,结合建筑的结构特点,在地下大空间顶部均匀布置12个排烟口。为了能够在地下层四周开设侧窗补风或满足部分排烟功能,围绕地下层明挖出大于4m宽的下层式环道,不仅能解决侧窗问题,也能使环道作为消防通道使用,侧面补风窗的面积根据建筑结构最大设置为4.0m×1.8m,间隔4m。

试验指标为顶部开口的排烟效率,排烟效率越高自然排烟效果越好,排烟效率e定义为一定时间内竖井总排烟量占烟气质量生成量的百分数,如式(1)所示。

模拟以C3H8作为燃料,选取燃烧的主要产物CO2作为烟气的参考依据,假设完全燃烧,以从竖井排出的CO2的量We和火源生成的CO2的量Wy表征烟气的排出量和火源的烟气生成量。竖井排出的CO2的量We可以通过对一段时间内竖井CO2流量q(t)(kg/s)的积分求得,q(t)为时间t的函数,如式(2)所示,其中A为排烟口总面积,m2。

丙烷作为燃烧物的燃烧反应式为:

则Wy的计算公式如式(4)所示,其中M(t)为燃料的燃烧速率,kg/s,为时间t的函数。

将式(2)与式(4)代入式(1)得出排烟效率e,如式(5)所示。其中,时间t参考地铁站疏散时间,取360s。

在FDS建模过程中,为便于计算将模型面积调整为110m×70m=7 700m2,网格精度为0.1m×0.1m×0.1m。

试验选用正交表,共5因素4水平,如表2所示。

由表2可以看出,在固定火源功率的情况下,不同因素对排烟效率的影响程度依次为:顶部开口尺寸>隔层高度>挡烟垂壁高度>排烟竖井高度>侧窗高度。此外,从正交试验中也可以看出,随着火源功率增大,自然排烟效率总体呈上升趋势。通过试验得到的最佳水平组合见表2,通过单独测试计算排烟效率为73.97%。

通过正交试验得到最佳排烟组合后,采用烟气层高度控制模型,对采取最佳组合条件下自然排烟的安全性进行分析。

烟气层高度控制模型原理图,如图4所示。

由图4可以得出,烟气通过竖井到达首层顶部后将沿顶棚长距离输送,在前端烟气远离火源的过程中,由于烟气的热驱动力不断下降带来的烟层下降问题需要进一步讨论,以保障首层烟层在满足一定安全高度的条件下到达边界排入大气。因此,该自然排烟方案的安全性核心指标为烟气可以满足安全高度的条件下到达边界排入大气。

火灾发生后,室内外由于温度差引起压差,导致冷热气体循环流动,在开口上部,室内压力大于室外,热烟气从上面流出,在开口下部,室内压力小于室外,冷空气从下面流入,此时必然存在某个参考高度上压差为0,称此参考高度为中性面高,即图4中的HN1。图4中还存在一个中性面高,当热烟气蔓延至排烟竖井入口处,一部分烟气受热浮力作用向上进入竖井,另一部分烟气越过竖井口继续横向扩散,这两部分烟气的分界面高度处压差为0,形成第二个中性面,即图4中的HN2。如果把火灾后建筑内冷热气体稳定流动看成一个系统,可以发现受热浮力作用热烟气从高处开口排出系统,同时冷空气从低处开口进入系统,整个过程中系统满足质量守恒方程。图5所示的守恒系统中存在两个守恒方程:一个是从地下层侧窗进入系统的冷空气质量流量等于从顶部排烟竖井进入首层的热烟气的质量流量,即ma3=nmv(n为排烟口数量);另一个是从首层排出系统的热烟气质量流量等于从建筑外部进入系统的冷空气的总质量流量,即mg=ma1+ma2+ma3。

因此,根据伯努利方程和Alpert模型的经验公式可得如下方程组:

根据方程组(6)建立如图5所示的判定流程图。首先给定火源功率Q,地下层高H,就近排烟口离火源的距离r,环境温度Ta。利用式(1)可以得到排烟口下方的烟气密度ρv,同理可以得到首层边界处烟气密度ρg(此时H为地下层高加上首层高,r为首层边界距火源的水平距离)。其次,给定地下层高度H2,地下层烟气设计高度HD2(一般取侧窗顶高),排烟口数量n,排烟口面积Av,侧窗总面积Al,加上ρv和ρg代入方程(2),得出地下层中性面高HN2。然后给定首层高度H1,首层烟气设计高度HD1(一般取人的特征高度2m),首层边界周长W,加上ρv、ρg、Al、HD2,代入方程(3)可以得到首层中性面高HN1。

利用迭代法计算发现:地下层中性面高HN2与火灾功率Q成反比,说明在火灾功率较小时,排烟竖井的垂直压差较小,地下烟层中进入排烟竖井的烟气量较小,不利于竖井排烟;而首层中性面高HN1与火灾功率Q成正比,说明在火灾功率较小时,首层边界处烟气层较低。根据ΔP=z(ρa-ρg)g可知,当密度差减小时,必须通过增大中性面以上部分的高度z(即降低HN1)来维持首层边界上部的压差,使烟气安全排入大气,这就导致了烟气层下降。以上两点结论与正交试验所得出的结论一致。假设火灾功率无限大,根据迭代计算可知HN2无限接近于地下层地面,而HN1无限接近首层顶部。随着火灾功率不断减小,HN2不断升高,HN1不断降低,HN2升高带来排烟效率的降低,HN1降低带来首层烟层的降低,所以必须相互约束,以达到安全设计的综合性提高。因此,取HN1>HN2作为可行性判据,既能约束HN2升高,也能约束HN1降低。对以上提出的最佳方案进行迭代计算得出,临界火灾功率为10.2 MW,即小于10.2 MW的火灾采用自然排烟方案时理论上不能满足首层或地下层烟层的安全标准。因此,在该防火区域内不宜采用自然排烟方案。

3 结论

在确定防排烟方案的过程中,通过模拟和分析得到以下结论:

(1)城区的大型地下建筑自然排烟方案受上盖物业限制,对火源功率和地下建筑面积有较为苛刻的要求,分析的防火分区面积7 661.2m2,火源功率8 MW,在对自然排烟方案的模拟结果进一步计算和分析后发现,由于在7 661.2m2的面积中对应的火源功率不足10.2 MW,导致烟气没有足够的热动力运动到外部空间,因此自然排烟方案不适用于该项目。

(2)基于该地下建筑特殊的功能和内部结构以及较小的火灾载荷,自然排烟方案不适用,但笔者建立的烟层高度控制模型既可以对地下层烟气能否大量从竖井排出并保证一定的烟气层高度进行理论判定,也可以对首层烟气能否在保障一定安全高度的条件下扩散至边界排入大气进行理论判定。模型计算结果与正交试验得出的结论一致。用该模型对笔者提出的最佳方案进行判定,得出临界火灾功率为10.2 MW。但是,由于Alpert经验公式与建筑模型不能完全匹配,必然带来一定误差,需在后续工作中不断完善。

(3)由于目前在轨道车辆地下基地的消防方面没有针对性的规范,因此笔者提供的排烟方案的研究方法中对于自然排烟方案和机械排烟方案的研究具有一定参考意义。在自然排烟方案中首先通过正交试验确定最优组合,然后根据人员疏散和建筑物防护的要求对最佳排烟方案进行检测,通过烟气层温度和高度的控制保证人员疏散的条件,进而利用烟气层控制模型计算达到安全标准时不同面积对应的火源功率的临界条件,从而确定自然排烟方案的可行性。

参考文献

[1]姚幸.张江现代有轨电车一期工程车辆基地设计特点[J].城市轨道交通研究,2009,12(8):82-85.

[2]汪志雷,华敏,徐大用,等.地铁隧道火灾人员疏散模拟研究[J].消防科学与技术,2014,33(6):645-648.

[3]汪志雷,华敏,潘旭海.地铁隧道火灾人员疏散方案对比研究[J].消防科学与技术,2015,34(2):181-183.

[4]严兰,徐正良,梁正,等.现代有轨电车车辆基地“绿色”综合建筑设计的技术要点[J].城市轨道交通研究,2014,17(10):7.

[5]张晓鸽,郭印诚.地下车库火灾过程及消防措施的研究[J].工程热物理学报,2006,27(2):171-174.

[6]Pablo Ayala,Alexis Cantizano,Candido Gutierrez-Montes,et al.Influence of atrium roof geometries on the numerical predictions of fire tests under natural ventilation conditions[J].Energy and Buildings,2013,65:382-390.

[7]Perrine Ribière,Sylvie Grugeon,Mathieu Morcrette,et al.Investigation on the fire-induced hazards of Li-ion battery cells by fire calorimetry[J].Energy Environ.Sci.,2012,(5):5271-5280.

[8]GB 50016-2014,建筑设计防火规范[S].

[9]Alpert R L,Ward E J.Evaluation of unsprinklered fire hazards[J].Fire Safety Journal,1984,7(2):127-143.

[10]Xu D,Zhang C,Yin K,et al.Feasibility analysis on natural ventilation scheme for large underground spaces based on the top cover design[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2014,44:23-32.

[11]程崇国,郭军,胡居义.大型地下车站洞室结构设计施工技术[J].现代隧道技术,2012,49(1):111-118.

车辆基地设计 篇6

随着城市的快速发展, 大量运输和方便快捷的轨道交通逐步成为特大城市公共交通系统的主体。作为配属列车的运用及检修场所的车辆基地是轨道交通系统中的重要组成部分, 在地铁运营中起着举足轻重的作用。运营中产生大量生活、生产废水, 因此必须具有一套完备的污水处理系统。

1 概述

某市城市快速轨道交通线网以主城区为核心, 共由9条线路构成。R1线为某市轨道交通近期建设项目, 位于主体骨架线东西轴上, 是某市建设规划的“H”字骨架线路之一。车辆段采用顺向尽端式布置。设置有运用库、检修库、洗车机棚及控制室、物资总库、牵引降压混合变电所、综合楼等生产、生活配套用房。

2 污水处理系统的组成

2.1 中水回用给水系统

1) 车辆段的检修及洗刷含油污、废水经处理, 达到中水回用标准后进行回用, 污水处理站中水回用间设变频调速给水设备一套, 中水经加压后用于基地内绿地及路面浇洒、洗车等。2) 中水水质标准执行GB/T 18920—2002城市污水再生利用城市杂用水水质的相关规定。由于中水需同时满足冲厕、绿化、洗车等多种用途, 其水质按相应用途的最高水质标准要求确定。3) 中水回用给水管道单独设置, 自成系统。当中水水量不足时由自来水作补充, 并采取有效措施避免生活水源受到污染。

2.2 排水系统

2.2.1 排水系统分类及排水量标准

1) 排水系统由生活污水系统、生产污废水系统、中水处理系统及雨水系统构成。及时汇集、排出各类生活污水、生产废水及地面雨水和事故消防废水, 对污、废水进行集中处理, 满足中水回用及污水排放的要求。2) 排水体制为分流制, 雨水管道、生活污水管道、生产废水管道分开设置, 在含泥砂较多的管段设置沉砂井确保排水畅通, 易于疏通清理。3) 车辆基地污废水根据成分和来源主要分为以下几类:a.生活污水:主要来源于日常生活、办公过程中卫生间所产生的冲洗污水, 食堂含油废水, 主要含COD, BOD5, 悬浮物及植物油等。b.生产污、废水:主要来源于生产车间转向架、轮对等零部件清洗和蓄电池间产生的少量碱性废水等。主要含油污、金属洗涤剂、悬浮物等。c.洗车废水:主要来自洗车机库机车外皮洗刷及汽车清洗, 含油污、悬浮物、洗涤剂等。4) 排水量标准:a.生活污水排水量按其用水量的95%计;b.生产废水排水量按工艺要求确定;c.消防废水量、冲洗废水量与其用水量相同。5) 污废水排放量估算见表1。

车辆基地设污水处理站一座, 并预留二期工程车辆段投入运营后污废水纳入污水处理站进行集中处理的条件, 达到资源共享。其位置根据总图布置和污废水分散汇集的特点来选址新建。初步拟定将基地中部混合变电所和预留二期线路中间的一片空地作为污水处理站用地, 布置污水处理构筑物及设施, 该处在整个基地内位置相对居中, 有利各处污废水的汇集, 利于处理后的污水排放。各单体建筑排出的生活污水进入化粪池、含油废水进入隔油池, 经过初步处理后再排入污水处理站进行集中处理。

2.2.2 中水处理系统

1) 根据某市轨道交通R1线一期工程环评报告及相关要求, 车辆基地检修及洗刷含油污、废水经处理达到中水回用标准后进行回用。2) 中水处理根据原水水质、水量和中水用途进行水量平衡和经济分析并结合远期发展需求确定处理工艺和规模。结合车辆基地生产废水、洗车废水排水量和中水回用水量计算确定, 按300 m3/d的日处理能力进行设计。3) 中水水质标准执行GB/T 18920—2002城市污水再生利用城市杂用水水质的相关规定。4) 生产含油污水、含碱废水采用二级处理工艺:含油污水直接进入调节沉淀隔油池处理, 其中的浮油及大颗粒杂质基本被去除;蓄电池间含碱废水先通过酸碱中和池进行中和处理, 待p H值接近中性后, 与含油污水一并进入污水处理站调节沉淀隔油池, 经过气浮、过滤后, 其剩余的乳化油, COD, BOD, 合成洗涤剂被去除, 最后经过脱色、除臭、消毒处理, 即可达到中水回用标准。

2.2.3 污水系统

1) 生活污水主要来源于车辆基地内的日常生活、办公过程中卫生间冲洗及洗涤等, 主要污染因子为COD, BOD, 粪便污水等。卫生间生活污、废水合流排放;厨房废水经隔油池处理、浴室污水经毛发聚集井处理、生活污水经化粪池处理后进入污水处理站进行集中处理。其规模根据近期污水量和远期水量计算确定, 按200 m3/d的处理能力进行设计。2) 生活污水采用二级生物处理与物化处理相结合的处理工艺, 将生活污水处理达到GB 8978—1996污水综合排放标准之一级标准及相关环保要求后就近排入后塘河。3) 为减少污水处理站占地面积, 节省土建投资和便于运营管理, 经综合比选, 生活污水处理拟采用埋地式生物处理一体化污水处理装置可实现厌氧、缺氧和好氧状态对生活污水和洗涤废水均有良好的处理效果, 通过可编程控制器执行联动控制。生活污水处理工艺流程如图1所示。

2.2.4 生产废水系统

1) 洗车废水。洗车废水由洗车机自带的循环回收装置处理后循环使用, 回收率50%~70%, 20 d直排一次, 直排废水经废水管网汇集排入污水处理站集中处理达到中水回用标准后进入中水系统。

2) 生产废水。根据车辆基地生产工艺和废水排放量, 按300 m3/d的日处理能力进行设计。生产含油污水、含碱废水采用气浮处理工艺:蓄电池间含碱废水先通过酸碱中和池进行中和处理, 待p H值接近中性后, 与其他生产车间排出的含油污水一并进入污水处理站调节沉淀隔油池, 经处理后其中的浮油及大颗粒杂质基本被去除;污水经过气浮、过滤后, 其剩余的乳化油, COD, BOD, 合成洗涤剂被去除, 再经过脱色、除臭、消毒处理, 即可达到中水回用标准。

3) 生产污、废水处理工艺流程如图2所示。

2.2.5 污泥处理

对污废水处理过程中产生的污泥进行集中处理, 工艺流程如图3所示。

车辆基地污水排放关系城市环境大计, 基地污水要求零排放不容置疑, 一套完备的污水处理系统尤为重要。

摘要：以某城市快速轨道交通工程车辆基地污水处理为例, 介绍了该车辆基地污水处理系统的组成, 并对其中水回用给水系统及排水系统的设置要点进行了分析, 以满足车辆基地的污水排水要求。

关键词：车辆基地,污水处理系统,排水系统,排水量

参考文献

[1]GB 50014—2006, 室外排水设计规范[S].

[2]GB 50015—2003, 建筑给水排水设计规范[S].

[3]GB 50336—2003, 建筑中水设计规范[S].

[4]张栗萍.给水排水工程的设计管理[J].山西建筑, 2014, 40 (17) :144-146.

[5]TB 10010—2008, 铁路给水排水设计规范[S].