穿过阿尔卑斯山脉挖掘隧道

2016年7月8日
穿过阿尔卑斯山脉挖掘隧道

在瑞士阿尔卑斯山挖掘世界上最长的铁路隧道时,可靠有效的通风非常重要。在切内里基线隧道(CBT,该隧道是圣哥达基线隧道的合理延续),爆炸区的通风由 Systemair * 设计的系统处理,并由 VACON® NXP 系列变频器控制。

圣哥达铁路联络线是大型 AlpTransit 项目**中的两大段之一,由齐美尔堡基线隧道、圣哥达基线隧道和切内里基线隧道组成。新圣哥达铁路联络线是在现有隧道地下的几百米处建造而成,表示这条联络线是一条穿过阿尔卑斯山脉、最高海拔只有 550 米的连续平轨联络线。这在物流和经济方面带来了巨大好处,因为这条联络线允许列车的重量翻倍、长度增加,并以两倍当前速度行驶。

CBT 采用独特的冗余通风系统
切内里基线隧道的挖掘工作计划在 2016 年完成,于 2019 年底正式通车,将成为圣哥达基线隧道(世界上最长的铁路隧道,长 57 公里(35.4 英里))贯穿欧洲南部的重要支线。而且,切内里基线隧道还将缩短行程时间,比如,从瑞士提契诺州的洛卡诺市到卢加诺市,将现在的 50 分钟缩短为 22 分钟。切内里基线隧道的施工合同于 2009 年授予 Consorzio Condotte-Cossi,Systemair 正在与该公司合作设计在挖掘过程中使到的通风系统。规划通风系统时,Systemair 专注于安全、控制和节能方面。

切内里基线隧道由两条单轨隧道组成(每条单轨隧道的设计长度为 15.4 公里(9.6 英里)),在蒙特切内里中心地带的开挖区中心凿了一个安装洞穴。由于基线隧道挖掘工程和四条轨道从这里向北、向南推进,安装洞穴在基线隧道施工的物流方面发挥着极其重要的作用。该洞穴经由两条先前建造的隧道进入: 探测隧道 (CPS1) 和进口隧道 (FIS2)。这两条隧道构成了 Systemair 为四条线路提供新鲜空气的独特解决方案的核心。

新鲜空气通过探测隧道进入安装洞穴内,再通过一次风机进入西侧管 (West Tube)。在西侧管中,要保持加压,同时二次风机将新鲜空气吹入挖掘区,随着隧道挖掘工作的推进,这些风机也要不断向前推进。

开挖区域排出的空气由另一组风机输送到东侧管 (East Tube),然后进入进口隧道。为防止排出的空气回流到安装洞穴内,洞穴内压力始终保持在较高水平。这要通过采用 VACON® 变频器控制风机速度得以实现。

该系统最重要的特点之一是冗余: 所有的风机装置都配有一台冗余电机和一台控制其的 VACON 变频器,以确保通风系统即使在故障情况下也能继续工作。保障地下挖掘作业人员的安全,冗余通风系统也必不可少。由于切内里基线隧道开挖工作采用传统的爆破方法,会产生烟、气体和灰尘,因此,在任何时候,可靠、有效的通风都很重要。

安全、控制和节能对于通风系统很重要
切内里基线隧道的通风系统配有功率范围为 55kW - 250kW (400V) 的气冷型 VACON® NXP 变频器,该变频器装在 IP54 独立式机箱内,总装机功率约为 2.5 MW。此解决方案不仅节省了大量能源,还提供了许多其他好处。

其中,控制系统基于 Profinet 通信协议,可集中控制、监控并调整每个单独变频器的功能。控制逻辑可优化所有变频器,使进出地下空间的气流达到平衡。必要时,还能绕过集中控制系统,本地控制每台风机的 VACON® 变频器参数。

爆炸区的有效通风对于尽快清除爆炸粉尘和气体至关重要。多台风机装配 VACON® 变频器,可最大限度地保证快速通风,使爆炸区域仅在 15 分钟内恢复进入。这减少了现场的闲置时间,是隧道开挖整体经济中的一个重要因素。

借助变频器控制风机速度来确保最大的能源效率,以匹配所需的空气流量。

另一个好处是,所有风机加减速均受到控制,这意味着隧道内缓缓充入空气,从而避免了空气质量的突然变化。

在 1992 年的全民公投中,64% 的瑞士选民接受了 AlpTransit 项目。1996 年,圣哥达基线隧道开工建设,预计于 2016 年投入使用。圣哥达基线隧道长 57 公里(35.4 英里),隧道、竖井和通道总长 151.84 公里(94.3 英里),是世界上最长的铁路隧道,超过了日本的海底青函隧道和连接英法两国的英吉利海峡隧道(50 公里)。圣哥达轴线将穿过阿尔卑斯山脉,实现高速连接,最高时速估计可达 250 km/h,将苏黎世到米兰之间的行程时间从现在的 4 小时 10 分钟缩短到 2 小时 40 分钟。

如今,Systemair Group 在欧洲、北美、中东、亚洲、非洲和澳大利亚的 39 个国家拥有约 60 家公司、2300 名员工。该公司在 2010/2011 财年的销售额超过 34.7 亿瑞典克朗。MRT (Metro Road and Train) 是 Systemair 的分部,致力于为地下、公路和铁路隧道提供通风系统。该公司的意大利员工在此特定领域的知识丰富。他们的目标是成为地下工程公司的唯一典范。

AlpTransit 也称为连通阿尔卑斯山脉的新铁路线 (NRLA),是瑞士联邦政府的一个项目,旨在通过在现有隧道下几百米修建基线隧道,在瑞士阿尔卑斯山脉上修建南北向铁路联络线,使列车运行速度更快。AlpTransit 项目有两大标段——圣哥达轴线和勒奇山轴线。第三大项目是切内里基线隧道,目前正在提契诺州建设。该隧道将从蒙特切内里下方经过,连接马加迪诺平原 (Magadino Flat) 的卡莫里诺 (Camorino) 和卢加诺附近的韦齐亚 (Vezia)。

请注意,Vacon 于 2014 年 12 月加入丹佛斯集团。