Определение параметров воздухораспределения в пристанционной вентиляционной сбойке метрополитена от поршневого действия поездов

Представлены результаты численного исследования воздухораспределения в пристанционной вентиляционной сбойке метрополитена. Целью исследования является определение закономерностей воздухораспределения в вентсбойке, что позволит сформулировать требования к параметрам работы фильтрационного оборудования. Необходимость проведения исследований вызвана тем, что в метрополитенах концентрация взвешенной пыли значительно превышает предельно допустимую, что вызывает хронические болезни органов дыхания пассажиров, и особенно сотрудников метрополитена. В работе определены закономерности изменения нормальной составляющей скорости воздуха в поперечном сечении вентиляционной сбойки и структура воздушного потока по высоте сбойки для режима одиночного прибытия поездов на станцию, как наиболее часто встречающегося. Выявлено, что воздухораспределение в вентсбойке при движении поездов в значительной степени неравномерно, а именно направление скорости воздуха имеет знакопеременный характер, и нормальная составляющая скорости воздуха изменяется локально от –17,5 до +14,7 м/с при среднем значении, не превышающем 2,4 м/с при скорости движения поездов 20 м/с. Распределение нормальной составляющей скорости воздуха по высоте также имеет весьма неоднородную структуру, что необходимо учитывать при конструировании фильтрационного тоннельного оборудования. На основании полученных данных по воздухораспределению определен комплекс требований по размещению фильтрационного оборудования в вентсбойке.

Кияница Л. А., Унаспеков Б. А. Определение параметров воздухораспределения в пристанционной вентиляционной сбойке метрополитена от поршневого действия поездов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 12. – С. 99–109. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_99.

Работа выполнена в рамках проекта ФНИ номер гос. регистрации № 121052500147-6 и при финансовой поддержке Комитета науки МОН РК (грант № АР0926084/2).

Кияница Лаврентий Александрович — канд. техн. наук, научный сотрудник, Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения РАН, е-mail: lavrentij.kijanitza@yandex.ru,
Унаспеков Беригбай Акибаевич — д-р техн. наук, академик Национальной инженерной академии Республики Казахстан, Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева, Республика Казахстан.

Кияница Л.А., e-mail: lavrentij.kijanitza@yandex.ru.

1. Свод правил 120.13330.2012. Метрополитены. Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003, утв. Приказом Минрегион РФ 30.06.2012, дата введ. 01.01.2013. — М., 2013. — 260 c.

2. СП 2.5.3650-20 Санитарно-эпидемиологические требования к отдельным видам транспорта и объектам транспортной инфраструктуры, утв. Пост. Главного государственного санитарного врача РФ от 16.10.2020, дата введ. 01.01.2021. — М., 2020. — 101 с.

3. Хунашвили Н. Г., Кверенчхиладзе Р. Г., Цимакуридзе М. П., Бакрадзе Л. Ш., Цимакуридзе Майя П. Клинико-гигиенические параллели при исследовании условий труда и состояния здоровья работников Тбилисского метрополитена // Аллергология и иммунология. — 2010. — Т. 11. — № 2. — С. 135—136.

4. Сазонова А. М. Исследование пылевого фактора производственной среды метрополитена / Современные подходы к обеспечению гигиенической, санитарно-эпидемиологической и экологической безопасности на железнодорожном транспорте. Сборник трудов ученых и специалистов транспортной отрасли. — М., 2016. — С. 79—85

5. Сачкова О. С., Матвеева Т. В., Зубрев Н. И., Устинова М. В., Кашинцева В. Л. Разработка мероприятий по оздоровлению условий труда тоннельных рабочих // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. — 2018. — Т. 7. — № 3(43). — С. 145—149.

6. Копытенкова О. И., Шилова Е. А., Сазонова А. М. Комплексный подход к оценке биодеструктивных факторов при освоении подземного пространства // Науковедение. — 2015. — Т. 7. — № 1. — С. 1—16.

7. Zhao Yang, Xiangchao Su, Feng Ma, Longqing Yu, Hongna Wang An innovative environmental control system of subway // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2015, vol. 147, pp. 120—131.

8. Minguillón M. C., Reche C., Martinsa V., Amato F., de Miguel E., Capdevila M., Centelles S., Querol X., Moreno T. Aerosol sources in subway environments // Environmental Research. 2018, vol. 167, pp. 314–328.

9. Martins V., Moreno T., Minguillón M. C., van Drooge B. L., Reche C., Amato F., de Miguel E., Capdevila M., Centelles S., Quero X. Origin of inorganic and organic components of PM2.5 in subway stations of Barcelona, Spain // Environmental Pollution. 2016, vol. 208, pp. 125—136.

10. De Xiao, Baoxi Li, Shixiong Cheng The effect of subway development on air pollution: Evidence from China // Journal of Cleaner Production. 2020, vol. 275.

11. Zhuwei Xie, Yimin Xiao, Congxin Jiang, Zhili Ren, Xueqin Li, Kecheng Yu. Numerical research on airflow-dust migration behavior and optimal forced air duct installation position in a subway tunnel during drilling operation // Powder Technology. 2021, vol. 338, pp. 176–191.

12. Wenjing Ji, Xiaofeng Li, Chunwang Wang Composition and exposure characteristics of PM2.5 on subway platforms and estimates of exposure reduction by protective masks // Environmental Research. 2021, vol. 197, article 111042.

13. Wenjing Ji, Chenghao Liu, Zhenzhe Liu, Chunwang Wang, Xiaofeng Li Concentration, composition, and exposure contributions of fine particulate matter on subway concourses in China // Environmental Pollution. 2021, vol. 275, article 116627.

14. Debananda Roy, Suk Hyeon Ahn, Tae Kwon Lee, Yong-Chil Seo, Joonhong Park Cancer and non-cancer risk associated with PM10-bound metals in subways // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2020, vol. 89, article 102618.

15. Olivero-Verbel R., Moreno T., Fernández-Arribas J., Reche C., Minguillón M. C., Martins V., Querol X., Johnson-Restrepo B., Eljarrat E. Organophosphate esters in airborne particles from subway stations // Science of The Total Environment. 2021, vol. 769, no. 4, article 145105.

16. Lugin I. V., Kiyanitsa L. A., Oshchepkov T. S. Circular models of air distribution due to piston effect in subways // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2021, vol. 773, no. 1, article 012046. DOI: 10.1088/1755-1315/773/1/012046.

17. Krasyuk A. M., Lugin I. V., Pavlov S. А. Circulatory air rings and their influence on air distribution in shallow subways // Journal of Mining Science. 2010, vol. 46, no. 4, pp. 431—437.

18. Krasyuk A. M., Lugin I. V., Pavlov S. А. Experimental research into air distribution in a terminal subway station // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019, vol. 85, pp. 21—28.

19. Батурин О. В., Батурин Н. В., Матвеев В. Н. Расчет течений жидкостей и газов с помощью универсального программного комплекса Fluent. Учебное пособие. — Самара: Изд-во СГАУ, 2009. — 151 с.

20. Федорова Н. Н., Вальгер С. А., Данилов М. Н., Захарова Ю. В. Основы работы в ANSYS 17. — М.: ДМК Пресс, 2017. — 210 с.