Thông gió cho hầm Gotthard(Thứ tư, 16/09/2009 00:00 GMT+7)
Một consortium của Thụy Sĩ đang dùng là mô hình để thiết kế hệ thống thông gió hiệu quả và tin cậy cho hầm Gotthard để đảm bảo hành khách thoát an toàn trong trường hợp khẩn cấp. Khi được đưa vào sử dụng năm 2016 đường hầm 57km Gotthard: Gotthard Base Tunnel (GBT) sẽ là đường hầm đường sắt dài nhất thế giới. Hầm Gotthard sẽ cung cấp một kết nối Bắc - Nam tốc độ cao, công suất lớn bên dưới dãy núi Alps, sẽ có 150 chuyến tàu qua lại mỗi ngày mỗi hướng với tốc độ 250km/h.
Một consortium của Thụy Sĩ đang dùng là mô hình để thiết kế hệ thống thông gió hiệu quả và tin cậy cho hầm Gotthard để đảm bảo hành khách thoát an toàn trong trường hợp khẩn cấp. Khi được đưa vào sử dụng năm 2016 đường hầm 57km Gotthard: Gotthard Base Tunnel (GBT) sẽ là đường hầm đường sắt dài nhất thế giới. Hầm Gotthard sẽ cung cấp một kết nối Bắc - Nam tốc độ cao, công suất lớn bên dưới dãy núi Alps, sẽ có 150 chuyến tàu qua lại mỗi ngày mỗi hướng với tốc độ 250km/h.
Mô hình hầm đường sắt Gotthard
Gotthard bao gồm 2 hầm đào đơn song song giao cắt với 4 tuyến đường sắt và 178 đường ngang.
Có ga đa chức năng (MFS: Multi-function station) ở Sedrun và Faido. Chúng đều có các đường hầm và các ống thông để cung cấp và xả khí, các phòng kỹ thuật, 2 nhà ga khẩn cấp và 2 ga thông gió. Cơ quan quản lý hầm ALPTRANSIT Gotthard đã trao hợp đồng để thiết kế chi tiết hệ thống thông gió cho Gotthard Base Tunnel South, một tổ hợp xây dựng của Thuỵ Sĩ trong đó có Lombardi Engineering và Amberg Engeneering. Hệ thống thông gió sẽ có 4 máy cấp và 4 máy hút cộng với 6 quạt ở mỗi cửa hầm. Hệ thống yêu cầu 18MW điện cho việc thông gió.
Trong trướng hợp khẩn cấp kế hoạch cứu hộ được chia thành 3 giai đoạn: Tự cứu, đợi và sơ tán bằng tàu. Khi mà an toàn của hành khách dưới đường hầm là tối thượng, trong trường hợp khẩn cấp các đoàn tàu khách cần đi tới ga khẩn cấp liền kề trước khi dừng. Tại đó, hành khách sẽ tìm thấy đường thoát nạn không dài quá 80m.
Những mô phỏng dòng hành khách trong trường hợp khẩn cấp, thậm chí có khói trong các ga khẩn cấp, cho thấy có thể sơ tán 1000 hành khách trong tàu trong vòng 4 phút. Hành khách an toàn nhanh nhất khi họ tới được một trong sáu lối thoát khẩn cấp. Hành khách vào ga khẩn cấp trong các hầm khác thông qua hang chính của MFS. Ở đây, họ có thể chờ đợi tàu sơ tán sau những cánh cửa đã được đóng. Trong trường hợp khẩn cấp, hành khách phải được sơ tán trong vòng 90 phút kể từ khí có chuông báo vang lên ở trung tâm điều khiển hầm (Tunnel Control centre: TCC)
Bài viết này tập trung vào trường hợp hiếm gặp khi đoàn tàu khách bị buộc phải dừng trong hầm ngoài MFS và hành khách cần phải đi bộ tới hầm ngang gần nhất để tới được hầm an toàn. Khi mà đường thoát nạn dài quá 325m, số lượng lối thoát khẩn cấp có thể giam và chắc chắn trong không có chuyện tất cả hành khách chỉ có thể thoát tới các hầm khác trong vòng 9-14 phút sau khi có chuông sơ tán.
Các hầm ngang trang bị những cửa thoát ở cuối mỗi hầm, nhưng chúng không được thiết kế là các phòng chờ cho hành khách chạy thoát.
Hành khách cần phải đợi một tàu sơ tán phù hợp trong một hầm khách. Thậm chí trong các tình huống ngoại lệ, hành khách vẫn được sơ tán trong vòng không quá 90 phút sau khi có chuông vang lên.
Khi đoàn tàu dừng trong hầm không phải là MFS. Hệ thống thông gió cần tạo nên sự vượt quá áp suất trong hầm an toàn trước khi lối thoát khẩn cấp trong các đường ngang được mở để chống khói vào các hầm an toàn đến tận khi việc sơ tán hoàn tất.
Đường ngang có mức an toàn thấp hơn MFS hoặc hầm an toàn trong trường hợp khẩn cấp. Trong khi khói không thể chống được hoàn toàn từ các cửa đường ngang, lúc đó không khí trong các đường ngang sẽ luôn luôn chuyển về phía hầm tai nạn trong trưởng hợp khẩn cấp, bất kỳ một lần khói nào vào đường ngang đều bị làm loãng và bị thổi ra ngoài một cách nhanh chóng.
Hệ thống thông gió của Gotthard cần đảm bảo chắc chắn hoạt động an toàn các công nghệ đường sắt đã được lắp đặt trong hầm ngang. Trong điều kiện hoạt động bình thướng, hầm ngang luôn luôn được thông gió từ các máy làm lạnh của hai đường hẩm. Trong trướng hợp tai nạn, kế hoạch thông gió được thay đổi để sao cho hầm ngang luôn được thông gió từ các hầm an toàn.
Kích thước của hệ thống thông gió và rất nhiều các bộ phận khác của hầm là rất quan trọng để có thể mô phỏng hoạt động của khí nhiệt động học của không khí trong các ống dẫn.
Một mô hình để mô phỏng GTB như là một hệ thống có thể sẽ rất lớn và lâu do vậy nhiệm vụ mô phỏng được chia ra làm 4 phần. Mô phỏng 1 và 2 tính toán điều kiện không khí trong các ống dẫn cung cấp và thoát khí và kết quả được dừng chủ yếu như là điều kiện biên cho hai mô phỏng sau. Trong mô phỏng 3 và 4 tình huống trong hầm ở các mức độ khác nhau có thể.được tính cho tất cả các điều kiện hoạt động.
Tất cả các mô phỏng đã được dùng để tính toán rất nhiều các chiến lược thông gió được cân nhắc. Vì thiếu hoặc không chắc chắn các điều kiện biên, rất nhiều các nghiên cứu khác nhau đã được thực hiện để tìm hiểu và làm rõ ảnh hưởng của chúng trong các mô phỏng.
Nếu tàu đi vào hầm và xa các MFS, quá trình thông gió sau được thiết kế để đạt được điều kiện an toàn tốt nhất có thể:
- Tất cả 4 quạt thông gió sẽ thổi 200 m3 không khí sạch vào trong hầm không bị tai nạn ở MFS ở Sedrun và Faido để đạt được yêu cầu áp suất cao và chống khói đi vào trong hầm an toàn.
Quạt thông gió trong hầm không bị tai nạn thổi vào trong hầm để gia tăng áp suất ở đó trong khi các quạt thông gió ở hầm tai nạn thổi không khí ra ngoài.
- Tốc độ thổi nhỏ nhất thông qua các cửa khẩn cấp cần đạt tới tốc độ giới hạn nhanh nhất 2m/s, nhưng tốc độ không khí qua bất kỳ cửa khẩn cấp mở nào cũng không được vượt quá 11m/s vì lý do an toàn. .
Bất kỳ một làn khói nào đi vào hầm ngang là nhỏ nhất.
- Nhiệt độ trong các hầm ngang phải được giữ ở dưới 40oC trong giai đoạn khẩn cấp
- Tất cả các hầm ngang cần thông gió từ các hầm không bị tai nạn.
- Các quạt thổi ra là không trong tình trạng hoạt động và áp suất lớn nhất giữa hai hầm cần không vượt quá trị số lý thuyết để đảm bảo hoạt động của cửa thoát hiểm vào bất kỳ lúc nào khi hành khách chạm tới.
Tất cả các ảnh hưởng về áp suất không khí và do đó tốc độ không khí trong hầm và các hầm ngang cần phải cân nhắc trong mô phỏng để đạt được kết quả chính xác. Các khía cạnh đáng kể nhất là:
- Luồng không khí từ hầm an toàn áp suất cao tới hầm tai nạn mà nguyên nhân là cửa khẩn cấp mở cũng như sự dò rỉ từ các hầm ngang bị đóng.
- Đoàn tàu là nguyên nhân có ảnh hưởng lớn tới áp suất trong hầm vì vậy tốc độ đoàn tàu cần phải giảm trong tình huống khẩn cấp.
Các giai đoạn bắt đầu của quá trình thông gió và quạt thông gió cũng như đặc điểm hoạt động của chúng.
Kích thước van khói, sự chậm trễ mở và các chức năng mở.
- Tàu đi qua khe cổng và áp lực gió và sự tăng lên của nhiệt độ luồng khí nóng.
Một khía cạnh rất quan trọng của quá trình mô phỏng là tính ì của không khí, mặc dù đó là hiện tượng vật lý nhiều hơn là điều kiện biên.
Theo "IRJ"