8.2 空气压力控制

8.2.1 相对于高速铁路来说，地铁快线的最高运行速度并不高。但是，地铁隧道存在自身特点：隧道占比高，阻塞比大，发车密度大，列车运行间隔小，通勤客流量大，车辆密闭性差，以及乘客对乘车舒适度的要求较高。因此地铁快线在空气压力波方面，不但不应忽视压力波对乘客的影响，还应充分重视对司乘人员生理健康的影响。因此，应根据地铁快线的特点合理确定压力变化控制标准。

    关于地铁隧道的空气压力波问题，国内外对此研究较少。目前地铁隧道内空气压力变化环境下人体舒适度的评价指标分为3种类型：最大压力值（波幅）、最大压力变化率（瞬时变化）、压力变化值（某一时间段内）。其中最大压力值在地铁快线中的影响并不突出，原因是地铁列车即使以160km/h的最高速度运行，车厢内的最大压力约为2500Pa，对于在5000Pa的压力下才普遍产生疼痛感的人耳来说，并不是主要控制因素。其次，最大压力变化率与单位时间内的压力变化值相比，前者更具有理论性，后者更具有可操作性。由于地铁运行时的压力波测试，只能根据离散型数据拟合出相对平滑的曲线，该曲线无法准确地反映出以压力对时间求导而得的瞬时变化率。因此，此处采用某一时间段内的压力变化值作为控制性指标。

    采用“客室700Pa/3s”的指标值，主要参考《铁路隧道设计施工有关标准补充规定》（2007年铁道部印发）“当线路中隧道所占比例大于25%或每小时通过隧道大于4座时，单线隧道允许的最大瞬变压力宜为0.8kPa/3s”，并在此基础上，针对地铁通勤客流运行的特点对舒适度指标做了适度提高。同时考虑到地铁司机的工作环境及工作时间特点，从职业病防护角度出发对司机室的舒适度指标在客室基础上再做适当提高。根据《东莞市城市轨道交通2号线压力波测试报告》，在采取隧道和车辆两方面的综合措施后，可以满足上述规定。但是，在深圳11号线运营条件下，司机和乘客的舒适度不尽理想。为此，本标准借鉴欧美相关标准针对客室和司机室提出了更为严格的压力变化标准要求，即客室任意1s的压力变化值不宜大于400Pa，司机室任意1s的压力变化值不宜大于300Pa400Pa。

    从人体生理学角度考虑，乘客不适度与3s时间间隔压力变化值的相关性最好，但是地铁快线的车辆编组较少，列车进出隧道或经过中间风井处的压力波动时间很短，任意1s内的压力变化指标更符合实际情况。因此，本标准除了规定任意3s内的压力变化值外，还对任意1s内的压力变化值提出了相关规定。

8.2.2 缓解空气压力波的技术措施，在设计中可以从土建工程和车辆设计两方面入手。地下线路采取上下行隧道分离有利于减少上下行列车空气动力影响、隧道通风和区间防灾疏散；扩大隧道断面将增加工程投资，但可减少列车运行阻力，须结合综合措施确定适当的隧道阻塞比；通过列车的流线型设计和增加车辆密闭性可有效减少列车运行阻力和缓解空气压力变化对司机室和客室的影响，但是增加车辆密封性应满足车辆新风量的要求；地下与高架过渡区段可以通过结构断面和结构开孔率渐变实现缓解效果。

    从模拟计算和现场测试来看，增加车辆的密封性，其实际效果较为明显；但是从可靠性来看，土建工程和车辆流线型设计的措施可以一劳永逸，因为车辆的密封性会随着材料的老化和结构强度的下降逐渐变差。因此，应尽可能采用多种综合措施。

    本条规定所列的各种措施是在综合考虑实际效果和工程投资后提出的基本设计标准，从《东莞市城市轨道交通2号线压力波测试报告》看，上述措施可以满足司乘人员和乘客的舒适度要水。

    2 关于“列车动态密封指数”τ_dyn，在缺少全比例实车试验的情况下，允许通过“列车静态密封指数”τ_dyn进行推算，在本标准中“列车静态密封指数”是指列车在静止状态下，在车外气压不变的环境中，其车内压力从2000Pa降至735Pa所需的时间。推算方法为：τ_dyn≈0.5×τ_stat。

    3 在隧道洞口处设置缓压段不但对缓解车内压力有明显效果，而且对改善列车进出洞口产生的微压波给周边建筑带来的影响也大有益处。根据研究，中间风井处设置缓压段对改善压力波没有特别明显的效果，而由此带来的土建工程代价较为巨大，因此本标准对中间风井处是否设置缓压段未作规定，可结合工法情况研究确定。

8.2.3 表8.2.3是基于“车辆采用流线型和密闭性设计日隧道断面突变处采取缓压措施”时，隧道最大阻塞比需满足的最低要求。当选定阻塞比后，通过确定的列车断面，可通过此值计算所需的隧道最小净流通面积，再根据此最小流通断面结合道床高度，计算得出所需的隧道断面大小。该规定也适用于列车越行过站速度达到或超过100km/h时的站内隧道断面的拟定，但是需考虑车辆临近屏蔽门时，空气压力变化对屏蔽门的不利影响。

    当未采用车辆优化设计和洞口设置缓冲段等综合措施，而仅选取加大遂道断面的解决方案时，应提高隧道断面设计标准。