CC BY
32
© С.Г. Гсндлср, Е.А. Савенков, 2015
УДК 622.8
С.Г. Гендлер, Е.А. Савенков
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТРУЙНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ
При невозможности или экономической нецелесообразности использования стволов проветривание железнодорожных тоннелей может быть осуществлено с помощью продольной схемы вентиляции, использующей струйные вентиляторы. Предложены конструктивные варианты размещения струйных вентиляторов в железнодорожных тоннелях для движения поездов как на электрической, так и на дизельной тяге. Приведены примеры выбора параметров струйных вентиляторов для обеспечения необходимого термо-влажностного режима в Лысогорском тоннеле, для снижения количества воздуха, поступающего под действием естественной тяги в Байкальский тоннель, для удаления продуктов сгорания дизельного топлива из транспортного отсека при эксплуатации Кузнецовского тоннеля. Ключевые слова: железнодорожный тоннель, ствол, продольная схема, струйные вентиляторы, галерея, загрязняющие вещества.
В результате многочисленных дискуссий по поводу применения принудительной вентиляции железнодорожных тоннелей на электрической тяге среди отечественных и зарубежных специалистов сформировалось мнение о том, что в штатных ситуациях при отсутствии специальных требований к термодинамическим параметрам воздуха принудительная вентиляция будет необходима при длинах тоннелей, превышающих 20 км. Как показали многочисленные экспериментальные и теоретические исследования, при меньшей протяженности железнодорожные тоннели будут проветриваться за счет естественных факторов и поршневого действия поездов.
Требования, которые определяют применение принудительной вентиляции тоннелей в штатных ситуациях, могут включать создание заданного термовлажностного режима [1], минимизации процессов образования наледей [2], нормализацию радиационной обстановки в выработках тоннелей [3], со-
крашение количества воздуха, поступающего в тоннель, для снижения энергетических затрат на подогрев его воздуха [4].
Наибольшую важность представляет организация аварийной вентиляции, которая при возникновении пожара должна обеспечивать безопасную эвакуацию людей и создание благоприятных условий для его тушения.
При невозможности или экономической нецелесообразности сооружения стволов, через которые может быть осу-шествлена подача и удаление воздуха из транспортного отсека тоннеля, наиболее рациональным путем выполнения специальных требований к вентиляции при штатных ситуациях, а также создания аварийной вентиляции является использование продольной схемы проветривания на основе струйных вентиляторов.
Для железнодорожных тоннелей на дизельной тяге штатная вентиляция должна обеспечить очистку транспортного отсека от токсичных газов, выделяюшихся во время движения по ним поездов, за интервал времени между ними [5]. Возможность применения продольной схемы вентиляции на основе струйных вентиляторов в этих условиях определяется длиной тоннеля, его профилем, влиянием естественных факторов, связанных с метеорологическими параметрами атмосферного воздуха у порталов тоннеля, а также требуемой пропускной способностью тоннеля, разрешенной скоростью движения подвижного состава, его длиной и типом входяших в подвижной состав вагонов.
В отличие от автодорожных тоннелей в железнодорожных тоннелях размешению струйных вентиляторов у кровли препятствуют меньшие сечения тоннелей (34 - 55 м2), а также в случае использования электрической тяги наличие контактного провода. В связи с этим непосредственно в тоннеле могут быть размешены струйные вентиляторы диаметром до 900 мм.
В железнодорожных тоннелях, используюших электрическую тягу, габарит приближения конструкций ограничивает количество вентиляторов в сечение 2 вентиляторами, при их установке только на боковых стенах (рис. 1). В железнодорожных тоннелях, используюших дизельную тягу, габарит приближения конструкций позволяет увеличить количество вентиляторов в сечении до 4 при их одновременной установке у кровли и стен тоннеля [6].
•н-н-1-Г
-^ОасО^
!'■ Ч ПК
ц-М
I!» !!
-^ОавО^-
_/ _
О
Габарит приближения для автодорожных тоннеле
Габарит приближения для железнодорожных тоннелей
Рис. 1. Варианты расположения вентиляторов в железнодорожных тоннелях tunnels
Ограниченная возможность использования транспортных отсеков тоннелей для размещения необходимого для обеспечения заданных вентиляционных режимов количества струйных вентиляторов привело к поиску других конструктивных решений. В качестве наиболее рациональных из них были выбраны варианты размещения струйных вентиляторов в нишах, имеющихся или пройденных в боковых стенах тоннелей (рис. 2), на раструбных участках тоннелей или в специальных галереях, сооруженных у порталов тоннелей (рис. 3).
Таким образом, использование продольной схемы проветривания на основе струйных вентиляторов в железнодорожных тоннелях с поездами на электрической тяге целесообразно при аварийной вентиляции с целью ограничения количества воздуха, поступающего в тоннель под действием естественной тяги, а также для создания необходимого термовлажностного режима.
В железнодорожных тоннелях с поездами на дизельной тяге возможность применения продольной схемы проветривания на основе струйных вентиляторов определяется необходимой пропускной способностью тоннеля.
Рис. 2. Расположение струйных вентиляторов в нише тоннеле
Рис. 3. Размещение струйных вентиляторов в галереях и внутри Кузнецовского тоннеля
Струйные вентиляторы целесообразно размешать в галереях у порталовили на раструбных участках, имеюших сечение, пре-восходяшее сечение самого тоннеля. Сооружение боковых ниш, в которых могут быть также размешены струйные вентиляторы, рационально лишь при проходке тоннелей горным способом.
Рис. 4. Размещение струйных вентиляторов в галереи у северного портала Лысогорского тоннеля
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гендлер С.Г. Исследование вентиляционного и теплового режимов Лысогорского железнодорожного тоннеля / С.Г. Гендлер, В.В. Смирняков, А.Н. Соловьев // Горный информационный бюллетень. Тематическое приложение Безопасность. — 2006. — С. 133-144.
2. Гендлер С.Г. У правление тепловым режимом железнодорожных тоннелей, расположенных в суровых климатических условиях. Материалы 9-ого международного симпозиума по аэродинамике и вентиляции транспортных тоннелей, 1997, Италия, Аоста. — С. 397-411.
3. Гендлер С.Г. Проветривание Северо-Муйского железнодорожного-тоннеля. Материалы 12-ого Североамериканского симпозиума по рудничной вентиляции, Июнь, 9-11, 2008, Рено, Невада, США, С. 407- 413.
4. Гендлер С.Г. Выбор рациональной схемы проветривания Кузнецовского железнодорожного тоннеля / С.Г. Гендлер, В.А. Плескунов // Горный информационный бюллетень. Отдельный выпуск. Тематическое приложение. Аэрология. - 2010. — С. 298-306.
5. Гендлер С.Г. Управление естественными вентиляционными потоками в транспортных тоннелях. / С.Г. Гендлер, В.Н. Кастанеда, А.Г. Белен // Труды международной конференции «Безопасность автодорожных и железнодорожных тоннелей». Ница. Франция. — 2011. — С. 155-164
6. Тоннели железнодорожные и автодорожные. СНиП 32-04-97. Государственный комитет Российской Федерации по жилищной и строительной политике (ГОССТРОЙ РОССИИ). М., 1997. 18 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Гендлер С.Г. — доктор технических наук, профессор, sgendler@mail.ru, Савенков Е.А. — аспирант, savenkow@mail.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 622.8
USAGE PATTERN OF JET FANS FOR VENTILATION OF RAILWAY TUNNELS
Gendler S.G., Doctor of Technical Sciences, professor, sgendler@mail.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia,
Savenkov E.A., postgraduate student, savenkow@mail.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia.
At impossibility or economic inexpediency of use of shafts ventilation of railway tunnels can be carried out with the help of the longitudinal scheme of the ventilation using jet fans. Alternates of jet fan distribution in railway tunnels are suggested for both electric and diesel locomotives.Examples are provided on identification of jet fan parameters in maintaining the required thermal and humidity conditions in the Lysogorsky tunnel, in decreasing the amount of natural draft in the Baikalsky tunnel and in removal of diesel combustion gases from the traffic section during operation of the Kuznetsovsky tunnel.
Key words: railway tunnels, ventilation, shaft, longitudinal scheme, jet fans,gallery, polluting substance.
REFERENCES
1. Gendler S.G. Issledovanie ventiljacionnogo i teplovogo rezhimov Lysogorskogo zheleznodorozhnogo tonnelja (Studies of Ventilation and Thermal Conditions in Lysogorsky Railway Tunnel)/ S.G. Gendler, V.V. Smirnjakov, A.N. Solov'ev // Gornyj informacionnyj bjulleten'. Tematicheskoe prilozhenie Bezopasnost'. 2006. pp. 133-144.
2. Gendler S.G. Upravlenie teplovym rezhimom zheleznodorozhnyh tonnelej, raspolozhennyh v surovyh klimaticheskih uslovijah. Materialy 9-ogo mezhdunarodnogo sim-poziuma po ajerodinamike i ventiljacii transportnyh tonnelej (Control for heat regime of the railway tunnels located in severe climatic condition. 9th International Conference on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle of Vehicle Tunnels), 1997, Italija, Aosta. pp. 397-411.
3. Gendler S.G. Provetrivanie Severo-Mujskogo zheleznodorozhnogotonnelja. Materialy 12-ogo Severoamerikanskogo simpoziuma po rudnichnoj ventiljacii (Ventilation of the Northern Mujsky Railway Tunnel), Ijun', 9-11, 2008, Reno, Nevada, SShA, pp. 407- 413.
4. Gendler S.G. Vybor racional'noj shemy provetrivanija Kuznecovskogo zheleznodorozhnogo tonnelja (Selection of Optimal Ventilation Pattern for Kuznetsovsky Railway Tunnel) / S.G. Gendler, V.A. Pleskunov // Gornyj informacionnyj bjulleten'. Ot-del'nyj vypusk. Tematicheskoe prilozhenie. Ajerologija. 2010. pp. 298-306.
5. Gendler S.G. Upravlenie estestvennymi ventiljacionnymi potokami v transportnyh tonneljah (Control of natural air flow in vehicle tunnels) / S.G. Gendler, V.N. Kastaneda, A.G. Belen // Trudy mezhdunarodnoj konferencii «Bezopasnost' avtodorozhnyh i zheleznodorozhnyh tonnelej». Nica. Francija. 2011. pp. 155-164
6. Tonneli zheleznodorozhnye i avtodorozhnye. SNiP 32-04-97. Gosudarstvennyj komitet Rossijskoj Federacii po zhilishhnoj i stroitel'noj politike (GOSSTROJ ROSSII). Moscow, 1997. 18 p.
