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　　本专利针对地铁活塞风井系统风井数量多、占地大、协调复杂的问题，提出将主风井与辅风井地面开口合并布置，共用风道壁实现空间共享，减少风井数量及占地面积，同时保持隧道通风功能和温度控制。通过优化风井布局，平衡通风效率与空间利用，降低建设成本和环境影响。

　　随着国家经济快速发展和居民生活水平的提高，地面交通拥挤的矛盾日益突出，轨道交通的建设是缓解交通矛盾的有力手段，尤其建设地铁更能有效改善城市中心的交通状况。建设地铁车站需要设置通风系统，该通风系统必须在地面设置多个风井。风井作为永久构筑物需要占用土地面积，同时设置多个风井还有建筑上的间距要求，从而带来额外的征地量，对地铁车站的建设带来一定影响。

　　列车在地铁车站间的区间隧道正常运行期间，将产生活塞作用，并形成活塞风，为了有效利用活塞风带走列车运行期间及有关设备的发热量，通常在车站上、下行列车隧道两端分别设置活塞风道、风井，即独立风井概念。一般在站台隧道列车进站端设一主风井，当列车进站时主要是出风，在站台隧道列车出站端设一辅风井，当列车出站时主要是进风。

　　另外，当列车在区间隧道中发生阻塞或火灾时，需要设置区间隧道机械通风系统，通过多站联动运行模式，进行排热或排烟，以维持列车空调等设备正常运行或为乘客提供安全疏散环境。隧道机械通风系统由2台隧道风机(TVF风机)、风阀、机械风井组成，隧道风机间通过设置切换阀实现相互备用功能。隧道机械通风系统可用于夜间对隧道进行冷却通风。为了减少土建机房、风道、风井面积，通常活塞风井与机械风井共用，设备机房与活塞风道空间共享，以减少投资。

　　当列车在站台侧停车或发生火灾时，需要设置站台外侧车行区机械排风系统，对站台进行排风或排烟，以维持列车空调等设备正常运行或为乘客提供安全疏散环境。排风系统同时用于区间隧道正常运行工况的通风，夏季或过渡季运行，与活塞通风并存。活塞风井为车行区排风系统的通风提供了进风路径。对于站台安装屏蔽门的车站，该系统又称为排热系统；对于站台不装屏蔽门的车站，该系统又称为车站公共区排风兼空调回风系统，二者功能类似。

　　因此，对于同一上行隧道或下行隧道而言，当列车进站时，其两端的主风井和辅风井均出风，但主风井的出风量大于辅风井；当列车出站时，其两端的主风井和辅风井均进风，但辅风井的进风量大于主风井。对于上行隧道或下行隧道在车站同一端的主风井和辅风井，当上、下行隧道列车同时进站时，该上行隧道的主风井和下行隧道在车站同端的辅风井都出风，但上行隧道的主风井的出风量大于下行隧道辅风井的出风量；当上、下行隧道列车同时出站时，该上行隧道的辅风井和下行隧道在车站同端的主风井都进风，但上行隧道的辅风井的进风量大于下行隧道主风井的进风量。主风井的进排风量总和小于辅风井的总的进排风量总和。

　　独立活塞风井结构的一座车站共有4个活塞风井，加上车站自身通风空调需要的2~4座新、排风井，每个车站设有6~8座风井，为了减少风井间的影响，地铁设计规范规定风井间至少保证5m间距，地面风井规划协调工作量大，但地铁内部通风功能最好。

　　独立活塞风井结构的风井布置形式如图1所示，是在车站S的上行隧道A、下行隧道B的两端分别设置活塞风道1、风井11与室外风井室相通，上行隧道A、下行隧道B正常运行工况完全隔开，根据规范，地面风井室2至少保证5m间距，如为高风井，对外风口如在同一面时，还应上下保持≥5m的垂直距离。每个活塞风道1、风井11、与隧道相接的活塞风阀12的净面积通常为16m2，如图2A、图2B所示。装屏蔽门的车站活塞风系统平时开启；不装屏蔽门的车站活塞风系统非空调季开启，空调季关闭，关闭期间活塞风压靠上下行线迂回风道泻压。区间隧道机械通风系统平时关闭。

　　正常工况运行时，上、下行隧道分别活塞通风，互不干扰；阻塞工况运行时，上、下行隧道分别通风排热，互不干扰；火灾工况时，根据规范，地铁考虑同一时间，同一地点仅有一处火灾发生，上、下行隧道不会同时发生火灾，也就是，遇到火灾情况时，隧道机械通风系统单向通风，两个活塞风井排风与送风不会同时发生。

　　独立活塞风井结构的优点是，隧道内环境温度低，车行区排风系统、区间隧道机械通风系统夜间冷却通风开启时间少，运行能耗低；列车空调压缩机功耗小。当发生列车阻塞时，相邻隧道活塞通风系统不关闭，对相邻隧道无影响，地铁系统可靠性强。

　　其缺点是风井较多，根据地铁建筑规范的要求，各风井的地面风井室之间至少保证5m间距，因此导致征地、拆迁面积大。比如，对于低风井，每个地面风井室为4m见方的建筑，每端活塞风井的征地面积约为136m2，规划协调工作量大。风井数量多对室外环境影响范围大，高风井对外风口还需保持≥5m的垂直距离，将扩大对环境的影响范围。

　　地铁内部合并单一活塞风井系统的原理图如图3所示，将车站S两端的上行隧道A、下行隧道B的活塞风道先在有限的空间内合并，再通过一根活塞风道1、一个活塞风井11与地面风井室相通，合并的活塞风道通常与隧道机械通风系统空间共享，上、下行隧道正常运行工况时通过与隧道相接的活塞风口相通。

　　图4A、图4B为内部合并单一风井方案站厅层，车站每端地面仅设一个25m2的活塞风井。上行隧道、下行隧道的活塞风道1、与隧道相接的活塞风阀净面积为20m2，合并的活塞风道的净面积为25m2。

　　内部合并单一风井在正常工况时，上、下行隧道活塞风有旁通短路的情况发生，上、下行隧道活塞风相互干扰，合并后的活塞风与室外大气相通。阻塞工况下，对阻塞隧道通风排热，需关闭相邻隧道的活塞通风系统。火灾工况下，隧道机械通风系统单向通风，活塞风井排风与送风不会同时发生。

　　的有关分析论证内容。车行区排风系统、隧道通风系统夜间冷却通风开启时间较长，运行能耗较大；列车空调压缩机功耗较大。在阻塞工况时，对相邻隧道活塞风泻压有一定影响，尤其是对无迂回风道的装屏蔽门车站影响更大，地铁系统可靠性降低。目前通风空调设计均是按照最近20年的室外气象温度，按几十年后的客流来设计的，一旦目前全球气候变暖的趋势持续下去，将使该方案的应用环境更趋恶化。

　　另外的解决方案是开启出站端与隧道相接的活塞风口，关闭进站端与隧道相接的活塞风口，仅靠出站端的活塞风口通风；这样产生的衍生方案，进站端无活塞风泻压路径，这将带来两个新问题首先，车行区排风系统运行时，与独立风井方案相比，隧道通风量减少约10％，在车行区排风系统不运行的期间，隧道的活塞通风量减少约40％~50％，进入隧道的冷风减少，冬季对隧道周围土壤的冷却量不足，蓄冷量减少，导致夏季土壤温度升高，引起隧道温升，隧道温升量与方案二相当。另外，当停站列车后方隧道有列车运行时，无法安全泻压，在列车外环形空间产生11m/s以上的风速，压力变化较大，对设备、车站产生不利影响，安全性降低。采用地铁内部合并活塞风井技术，每座车站减少2座活塞风井，风井所占用的面积减小，地面协调难度降低，但又带来了地铁区间隧道温度升高的问题，对于新加坡地铁，其列车编组为一列车3辆车，客流量较少，区间温度升高可满足环境温度不高于40℃标准的要求(平均温度一般控制在38℃以下)。而上海等大城市地铁，列车编组较高，为6~8辆编组、客流量大，对于行车密度较低的线路区段，可以采用这一技术，如上海地铁7号线对/h的车站，已采用了该技术，通过模拟计算，区间温度可满足环境标准的要求。对于30对/h高密度行车地铁线路，采用这一技术，将带来区间温度升高，并可能超过环境标准的问题。

　　由于以上两个方案均有各自的不足之处，需要在保证隧道通风的功能、尽量减少对隧道、地面环境的影响以及减少征地、拆迁面积的前提下，优化布置活塞风井、风道和风井室，需要创新、取长补短、实用新型新的活塞风井合并技术。

　　实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足提出一种地铁车站活塞风井系统，上、下行隧道同一端的主风井和辅风井在与室外大气相通之前的室内部分相互贴邻，并将该两活塞风井的室外风井室合并，从外观上看是一个较原单个风井室稍大的整体风井，但大大减小了原两个风井室的总面积。通过可行性分析确定的风井合并方案，克服了现在人们普遍认为共用风井室后风流一定会产生引起严重短路后果的偏见，不仅使合并后的风井占地面积小，减小了征地拆迁面积，规划协调工作量较小；并且上、下行隧道分别设置活塞风道、风井与室外相通，上、下行隧道正常运行工况完全分开，隧道内环境温度较低，区间温度不会超标，运行能耗也较低。

　　本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的包括设置在车站上行隧道两端的分别带有风道的相互独立的主风井和辅风井，或设置在车站上行隧道一端的带有风道的的主风井或辅风井，或上行隧道中间风井，以及设置在车站下行隧道两端的分别带有风道的相互独立的主风井和辅风井，或设置在车站下行隧道一端的带有风道的的主风井或辅风井，或下行隧道中间风井；所述主风井分别设置在所述车站上行隧道和所述车站下行隧道的列车进站端，所述辅风井分别设置在所述车站上行隧道和所述车站下行隧道的列车出站端，所述主风井的风道和所述辅风井的风道上分别设置有风机和风阀，所述上、下行隧道中间风井分别设置有风机和风阀，所述隧道主风井的地面开口和所述相邻隧道辅风井的地面开口相贴邻，可与一个地面风井室连接，所述上、下行隧道中间风井的地面开口相贴邻，可与一个地面风井室连接。

　　较佳地，所述主风井的风道和所述辅风井的风道在与室外大气相通之前的室内部分全部共用一个风道壁，所述上、下行隧道中间风井的风道在与室外大气相通之前的室内部分全部或部分共用一个风道壁。室内活塞风道通过该共用风道壁完全或部分隔开。

　　较佳地，所述主风井地面开口的面积与所述辅风井地面开口的面积之比为0.5∶1至1∶1，所述主风井的活塞风道、与隧道相接的活塞风阀的净面积与所述辅风井的活塞风道、与隧道相接的活塞风阀的净面积之比为0.5∶1至1∶1。

　　本实用新型的优点在于，在保证隧道通风功能和隧道内环境温度的前提下，优化活塞风井、风道布置，在室外将上、下行活塞风井合并，在外观上形成一个较大的风井，不仅使合并后的风井占地面积小，减小了征地拆迁面积，规划协调工作量较小；并且上、下行隧道分别工作，正常运行工况完全分开，隧道内环境温度较低，区间温度不会超标，运行能耗也较低。

　　图1是现有技术独立风井系统的原理图；图2A是现有技术独立风井系统站厅层平面示意图；图2B是图2A在地平面的平面示意图；图3是现有技术室内合并单一风井系统的原理图；图4A是现有技术室内合并单一风井系统站厅层平面示意图；图4B是图4A在地平面的平面示意图；图5是本实用新型室外合并风井系统的原理图；图6A是本实用新型室外合并风井系统站台层平面示意图；图6B是图6A在地平面的平面示意图。

　　图5是本实用新型室外合并风井系统的原理图，如图5所示，在车站S两端的上行隧道A、下行隧道B分别设置2条活塞风道4、2个活塞风井与室外相通，风道4上安装有控制运行工况的风阀42，以排风为主的活塞风井411(主风井)和以进风为主的活塞风井412(辅风井)相互贴邻，活塞风井之间室内部分设有隔断设施43，如耐火板墙、垂直方向的耐火玻璃等。从外观上看是一个较大的整体风井。

　　上、下行隧道正常运行工况完全隔开。本实施方案对主风井(主要是出风)的地面出口的面积比辅风井(主要是进风)的地面出口面积小，这是因为根据测算，对于工作时的一对主风井和辅风井，主风井的进排风量总和小于辅风井进排风量总和，主风井(主要是出风)的地面出口的面积与辅风井(主要是进风)的地面出口面积之比为0.5∶1到1∶1为宜。如图6A、图6B所示，主风井411的活塞风道4、与隧道相接的活塞风阀42的净面积通常为12~16m2，室外主风井5的对外风口净面积为12~16m2；辅风井412的活塞风道4、与隧道相接的活塞风阀42的净面积通常为16m2，室外辅风井51的对外风口净面积为16m2，合并风井净面积通常为28~32m2，进站端主风井的地面出口面积取小值，出站端辅风井的地面出口面积取大值，合并风井的两个活塞风井一大一小贴邻布置，合并后面积通常为28m2。

　　车站每端列车进站端的活塞风井即主风井以排风为主，布置在夏季主导风向的下风向；每端列车出站端的活塞风井即辅风井以进风为主，布置在夏季主导风向的上风向。合并风井的两个活塞风井中心连线尽量与夏季主导风向平行。

　　本实用新型在现有技术两种活塞风井方案的基础上，对活塞风井的合并方式进行了优化，采用活塞风井室外合并风井的方案。即在独立风井方案的基础上，利用风井合并的概念，将独立活塞风井在室外的风井室部分进行合并，突破关于活塞风井、风口的至少保持5m的间距要求的限制，车站每端上、下行线的两个活塞风井相互贴邻布置，这可以通过在风井里设置耐火板墙、耐火玻璃等材料隔断形成，从外观上看为一个较大的整体风井。

　　本实用新型在方案设计上，突破了现有技术的限制，克服了现有技术认为的活塞风井的地面风井室之间需至少保持5m的间距的要求限制，这种改进必须建立在保证隧道通风功能和隧道内环境温度不超标的前提下。而室外合并风井方案的活塞风井相互贴邻，正常运行工况时，必然会产生隧道的活塞排风流入进风井的情况，排风对进风有一定影响。隧道排风温度一般高于室外大气温度，这样将使进风的温度升高，导致隧道环境温度升高，对列车运行环境带来不利影响。所以要对方案的可行性进行分析。

　　分析排风对进风的影响程度，需要对活塞风井进排风情况、活塞风井的特性、室外自然风风向和风速的影响、风井风速影响、风井排风温度影响、高低风井进行分析，得到排风对进风影响的量化结果，从而预测隧道环境温度的升高情况。

　　根据列车运营组织分析，在列车高密度运行时，列车同时及将近同时到达或离站的概率约为75％，列车非同时到站的概率约为25％。一座活塞风井进、排风的次数相同。对于列车非同时到站的情况，两个风井有排风的概率约为50％，无排风的概率约为50％。对于列车同时及将近同时达或离站的情况，两个风井一进一排的概率为50％，都进风的概率为25％，都排风的概率为25％。因此，对于列车的所有运行情况，两个活塞风井同时活塞排风的概率约为18.75％，同时活塞进风的概率约约为18.75％，活塞一进一排的概率约约为37.5％，一个活塞排风一个无活塞风的概率约为12.5％，一个活塞进风一个无活塞风的概率约为12.5％。其中，排风对进风无影响的概率约为50％。通过模拟计算，车行区排风系统运行时，排风对进风无影响的时间约占总运行时间的60％，车行区排风系统关闭时，排风对进风无影响的时间约占总运行时间的40％，排风对进风平均无影响时间约占总运行时间的50％。即在列车正常运行期间，有一半的时间可以考虑风井完全合并，为室外合并风井提供了有利条件。

　　现有技术规范要求新风井、排风井对外风口间距需不小于5m，这是对连续运行风井的要求，而活塞风井为间歇式有进有排的风井，规范要求对外口部也保持5m以上间距，相比新、排风井过于严格，通过上述分析，有条件进行风井间距优化。

　　列车进站端的活塞排风量大于列车出站端的，列车出站端的活塞进风量大于列车进站端的。也即，车站每端的两个活塞风井一个以排风为主，一个以进风为主，进站端风井的进排风量总和约为出站端风井进排风量总和的1/2。

　　室外自然风有主导风向，可以将排风为主的风井布置在夏季主导风向的下游，将进风为主的风井布置在夏季主导风向的上游，以减少排风对进风的影响。由于风向较多，作为最不利的情况，考虑各向频率相同，可以不影响预测结果。通过三维数值模拟分析方法，选取不利工况，得到的结论是，进风风井风速减小时，可减小排风流入进风井的风量。

　　室外自然风速的影响分析比较情况为当排风井迎风，新风井背风时，自然风风速越小影响越小，风速大于3m/s时，影响变化缓慢；当新、排风井迎风时，风速越小影响越大，但影响变化缓慢；当新风井迎风，排风井背风时，风速越大影响越小，风速小于3m/s时，影响变化较快，但变化量不大。因此，可以以3m/左右的风速为最不利风速进行分析。

　　风井风速的影响分析活塞风井中的风速随列车运行变化而程间歇阶跃式由小到大再由大到小变化(通常隧道中的活塞风速在1.5~8m/s)，同时也受到站台侧的排风系统影响。通过模拟，当排风风速减小时，流入进风井的风量将会减少，例如，对于，排风风速为1.8m/s，进风风速为4m/s，排风井迎风，进风井背风，室外风速为3.2m/s的工况，有37.2％的排风进入进风井，比排风风速为4m/s时减少了17％。在冬季或过渡季节可以关闭车行区排风系统，活塞风井中的风速会出现较小风速情况，可以减少排风对进风的影响，分析时不考虑排风风速减小这一有利的情况，可以使预测结果更加可靠。

　　风井排风温度的影响区间隧道的夏季温度为33~38℃，比室外温度高，由于浮力的影响，排出的热风较难回流进入进风井。排风温度高可以减少排风进入进风井的风量，分析时不考虑这一有利的情况，可以使预测结果更加可靠。

　　经过以上因素的分析，得到正常工况下排风对进风的影响结论一个风井排风、一个风井进风时，约有22.15％的排风进入进风井；一个风井排风、一个风井风速较小时，约有17.80％的排风进入进风井；对于列车的所有运行情况，约有10.5％的排风进入进风井，考虑风向不均匀可能带来的不利因素以及计算的偏差，采用1.2的安全系数修正后，空调季约有6％的排风进入进风井，非空调季约有12.6％的排风进入进风井。对于温度为34~37℃的独立风井隧道，隧道进风温度将增加约0.2~0.6℃，采用本方案导致区间隧道的温度升高约0.2~0.6℃，空调季一般为0.2℃，非空调季一般为0.4℃。

　　与室内合并单一风井方案相比较，室内合并单一风井方案中，一个风井排风、一个风井进风时，约有90％的排风进入相邻隧道，排风对进风的影响约为90％；一个排风、一个通风量很小时，约有60％的排风进入进风井，排风对进风的影响约为60％；对于列车的所有运行情况，约有41％的排风进入进风井；对于独立风井的区间隧道，采用单一风井方案，导致区间隧道的温度升高约0.7~2℃，一般为1.3℃。

　　阻半岛股份科技有限公司塞运行工况时，上、下行隧道可分别通风排热，互不干扰。当一条隧道阻塞时，只需开启相应隧道的机械通风系统，相邻隧道的活塞风阀可以不关闭，为相邻隧道的列车运行提供了活塞通风路径，对相邻隧道影响较小。室外合并风井在阻塞运行工况时是完全可行的。

　　考虑火灾运行工况，根据规范，地铁考虑同一时间，同一地点仅有一处火灾发生，上、下行隧道不会同时发生火灾。火灾时，隧道机械通风系统单向通风，两个活塞风井排风与送风不会同时发生。室外合并风井在火灾运行工况时是完全可行的。

　　综上所述，本实用新型室外合并风井的在各种工况下的运行情况为正常工况，隧道的活塞排风有流入进风井的情况发生，排风对进风有一定影响，空调季约有6％的排风进入进风井，非空调季约有12.8％的排风进入进风井；阻塞工况，上、下行隧道可分别通风排热，互不干扰；火灾工况，隧道机械通风系统单向通风，活塞风井排风与送风不会同时发生。

　　室外合并风井方案的优点在于首先，隧道内环境温度较低，仅比独立风井方案高0.2～0.6℃，比室内合并单一风井方案低0.5～1.4℃，区间温度不会超标。站台外侧车行区排风系统、隧道通风系统夜间冷却通风开启时间较少，运行能耗较低。列车空调压缩机功耗较小。

　　另外，风井布置范围较小，仅次于室内合并单一风井方案，对室外环境影响范围较小，活塞风井征地、拆迁面积较小，对于低风井，每端征地面积约为96m2，比独立风井方案少至少40m2，规划协调工作量较少。

　　最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。

　　1.一种地铁车站活塞风井系统，包括设置在车站上行隧道两端的分别带有风道的相互独立的主风井和辅风井，或设置在车站上行隧道一端的带有风道的的主风井或辅风井，或上行隧道中间风井，以及设置在车站下行隧道两端的分别带有风道的相互独立的主风井和辅风井，或设置在车站下行隧道一端的带有风道的的主风井或辅风井，或下行隧道中间风井；所述主风井分别设置在所述车站上行隧道和所述车站下行隧道的列车进站端，所述辅风井分别设置在所述车站上行隧道和所述车站下行隧道的列车出站端，所述主风井的风道和所述辅风井的风道上分别设置有风机和风阀，所述上、下行隧道中间风井分别设置有风机和风阀，其特征在于，所述隧道主风井的地面开口和所述相邻隧道辅风井的地面开口相贴邻，可与一个地面风井室连接，所述上、下行隧道中间风井的地面开口相贴邻，可与一个地面风井室连接。

　　2.根据权利要求1所述的地铁车站活塞风井系统，其特征在于所述主风井的风道和所述辅风井的风道在与室外大气相通之前的室内部分全部或部分共用一个风道壁，所述上、下行隧道中间风井的风道在与室外大气相通之前的室内部分全部或部分共用一个风道壁，室内活塞风道通过该共用风道壁完全或部分隔开。

　　4.根据权利要求1所述的地铁车站活塞风井系统，其特征在于，所述主风井地面开口的面积与所述辅风井地面开口的面积之比为0.5∶1至1∶1，所述主风井的活塞风道、与隧道相接的活塞风阀的净面积与所述辅风井的活塞风道、与隧道相接的活塞风阀的净面积之比为0.5∶1至1∶1。

　　本实用新型公开了一种地铁车站活塞风井系统，包括主风井和辅风井，或中间风井，主风井分别设置在车站上行隧道和车站下行隧道的列车进站端，辅风井分别设置在车站上行隧道和车站下行隧道的列车出站端，主风井的风道和辅风井的风道上分别设置有风机和风阀，上、下行隧道中间风井分别设置有风机和风阀，隧道主风井的地面开口和相邻隧道辅风井的地面开口相贴邻，可与一个地面风井室连接，上、下行隧道中间风井的地面开口相贴邻，可与一个地面风井室连接。本实用新型通过优化活塞风井、风道布置，使合并后的风井占地面积小。