Search
Close this search box.

التقاط الجسيمات الدقيقة في محطة المترو

في بضع كلمات

أجرت EOLIOS دراسة CFD في محطة مترو في باريس من أجل تقييم فعالية مستشعرات الجسيمات الدقيقة الموضوعة على المنصات.

مشروع

التقاط الجسيمات الدقيقة في محطة المترو

سنة

2023

زبون

SNCF - ترابابارت

الترجمه

فرنسا/باريس

تصنيف

الهواء والرياح

متابعة التصفح:

مشاريعنا الأخرى:

آخر الأخبار:

أنشطتنا:

الملف الفني:

تحسين جودة الهواء في مساحات الركاب تحت الأرض

خطر سوء نوعية الهواء في مساحات السكك الحديدية تحت الأرض (محطات المترو / RER)

منذ أوائل عام 2000 ، أظهرت قياسات جودة الهواء ، في المتوسط ، أن تركيزات الجسيمات المحمولة جوا في مناطق السكك الحديدية في فرنسا أعلى بثلاث مرات من الهواء الخارجي الحضري. غالبا ما يتم التعبير عن تركيز الجسيمات المقاسة في الهواء على أنه PM10 و PM2.5.

تدخل هذه الجسيمات إلى الجهاز التنفسي ، وتترسب أدق الجسيمات مباشرة في الحويصلات الهوائية الرئوية. بالإضافة إلى ذلك ، يختلف تكوين الجسيمات الدقيقة التي لوحظت في بيئة السكك الحديدية تماما عن تكوين الهواء الخارجي ، مع تركيزات عالية من العناصر المعدنية ، وخاصة الحديد ، وكذلك الكربون الأولي والعضوي. خاصة بنشاط السكك الحديدية تحت الأرض ، يحدث هذا التلوث بسبب تآكل المواد بسبب فرملة القطار ، والاحتكاك بين العجلات والقضبان ، وإعادة تعليق الغبار بسبب حركة القطارات.

تشير البيانات الوبائية والسمية إلى أنه يمكن أن تكون هناك آثار قلبية تنفسية خطيرة ، بالنظر إلى العواقب البيولوجية التي لوحظت من حيث الالتهاب والإجهاد التأكسدي ونشاط القلب والأوعية الدموية لدى العمال المسؤولين عن صيانة هذا النوع من البنية التحتية. في ضوء هذه الملاحظات ، تؤكد ANSES الحاجة إلى الحد من تلوث الجسيمات الدقيقة في مناطق السكك الحديدية تحت الأرض ، وبالتالي متابعة الإجراءات في هذا الاتجاه ، مثل دراسة وتحسين التهوية في هذه البيئات.

دراسة عن التلوث في وسائل النقل العام: التركيز على الجسيمات الناتجة عن عمليات السكك الحديدية

نتيجة لذلك ، أصبحت جودة الهواء الآن مصدر قلق كبير لصحتنا على نطاق عالمي. غالبا ما يتم تقديم وسائل النقل العام كبديل أكثر اخضرارا ، لأنها تقلل من انبعاثات الملوثات لكل كيلومتر مقطوع . ومع ذلك ، فهي ليست خالية تماما من التلوث. في الواقع ، فإن تآكل المكونات المستخدمة في عمليات السكك الحديدية مثل العجلات أو القضبان أو الصابورة أو البانتوغراف أو السلسلة أو الفرامل ، يولد جزيئات ملوثة.

تميل هذه الجسيمات إلى التراكم أكثر في حاويات السكك الحديدية تحت الأرض بسبب تأثير الاحتواء. لسوء الحظ ، لا تزال الدراسات حول تأثير هذا التلوث نادرة. هذا هو السبب في أن Trapapart أطلقت عملا بحثيا حول هذا الموضوع.

مشكلة الجسيمات الدقيقة في الأماكن الضيقة مثل محطات المترو

مستويات التلوث في مساحات السكك الحديدية تحت الأرض: تأثير الاحتواء وتراكم الملوثات

تنجم مستويات التلوث في مساحات السكك الحديدية تحت الأرض بشكل أساسي عن احتوائها ، مما يحد من تبادل الهواء المطلوب لإزالة الملوثات المنبعثة من تشغيل القطارات. نتيجة لذلك ، من المرجح أن تتراكم المحطات القديمة جزيئات التلوث في الداخل.

لم يتم تحديد تأثير تلوث الهواء الخارجي على تأثير محطات مترو الأنفاق بشكل واضح. يعتمد إلى حد كبير على الخصائص المعمارية المحددة لكل نظام نقل تحت الأرض. تلعب عوامل مثل نوع التهوية (طبيعية ، قسرية ، تكييف الهواء) ، وعمق المحطة (المحطات العميقة أقل حساسية للتغيرات في جودة الهواء الخارجي) وعدد المداخل دورا أساسيا.

capteur de particule fine
رسم توضيحي لمستشعر الجسيمات الدقيقة

كما يبدو أن التغيرات الموسمية في الطقس تؤثر على مستويات التلوث على الأرصفة. من المهم ملاحظة أن المواد المستخدمة في بناء المحطات والبنية التحتية للسكك الحديدية وعربات السكك الحديدية ، المعرضة للتآكل والتآكل ، يمكن أن تسهم في تباين جزيئات الملوثات.

دراسة الأنظمة السلبية التي تسمح بالتقاط الجسيمات الدقيقة

بحث حول تأثير التلوث على النقل العام: مبادرة Trapapart

تتيح مصائد
TrapAparT
الحد من تعرض السكان للجسيمات الدقيقة الضارة عن طريق تجهيز المناطق المستهدفة ، مثل الطرق الحضرية الرئيسية ومحطات السكك الحديدية تحت الأرض (المترو) ، بمستويات تلوث أعلى بكثير من العتبات التي أوصت بها منظمة الصحة العالمية في الأماكن ذات التركيزات البشرية العالية.

أجهزة TrapAparT: وسائط حاصلة على براءة اختراع لاحتجاز الجسيمات الدقيقة في المناطق الحضرية ذات التركيزات البشرية العالية

يتكون قلب الجهاز من
وسائط ماصة للجسيمات الدقيقة حاصلة على براءة اختراع من TrapAparT
، قادرة على حبس الجسيمات الدقيقة عن طريق ملامسة تدفقات الهواء الطبيعية وحدها (الرياح والاضطرابات الناتجة عن المركبات). يتم تجديد الوسائط عن طريق الغسيل البسيط بالماء بتردد حوالي شهر واحد. يتم استرداد مياه الغسيل وإزالة الملوثات الموجودة.

وبالتالي ، فإن الهدف الرئيسي من هذه الدراسة التي أجراها مهندسو EOLIOS هو تحليل سرعات ومسارات الهواء داخل المحطة من أجل تحديد ما إذا كانت هذه الأجهزة المثبتة على المنصات قادرة على التقاط الجسيمات الدقيقة الموجودة في الغلاف الجوي بشكل فعال. هذا المشروع ذو أهمية كبيرة ، لأنه يهدف إلى التحكم في الظواهر الهوائية المحددة التي تحدث على منصة المحطة. للقيام بذلك ، ستركز الدراسة على تطبيق نمذجة CFD لاستكشاف بالتفصيل المبادئ الهوائية المتأصلة في تدفق الهواء الناتج عن مرور المترو.

التدقيق في الموقع: قياس سرعات الهواء والجسيمات الدقيقة في محطة المترو

تدقيق حركات الهواء وتركيز الجسيمات الدقيقة عند وصول المترو إلى المحطة

الهدف من التدقيق هو إجراء سلسلة من القياسات لدراسة الحركات الجوية المرتبطة بوصول مترو الأنفاق إلى المحطة. في الوقت نفسه ، يهدف إلى تقييم تركيز الجسيمات الدقيقة في الهواء. سيتم إجراء هذه المسوحات حصريا على المنصات وفي المنطقة الفنية للرصيف.

Prise de mesure dans le métro parisien - relevé des particules fines
خريطة محطة لورميل ، موقع نقاط القياس

تحليل سرعات تدفق الهواء في محطات مترو الأنفاق: دراسة حول تأثير مرور القطار على تدفق الهواء

لاحظ مهندسو EOLIOS أن سرعات تدفق الهواء تختلف باختلاف اتجاه القطار ، مع انخفاض السعة القصوى عندما يعمل القطار على المنصة المقابلة. تتأثر هذه السرعات بعوامل مثل وقت الكبح وقوة القطار. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد انخفاض سرعة الهواء عند مرور القطار على اتجاه سفر القطار (وصول أو مغادرة المنصة) ومدة المرور. لاحظ أن القياسات ، التي أجريت بالقرب من المنصة في منطقة التدخل ، أدت إلى تباطؤ كبير في القطارات لأسباب تتعلق بالسلامة ، مما تسبب في اختلافات عن ظروف حركة المرور العادية.

محاكاة CFD لتأثيرات حركة الهواء للقطارات التي تدخل محطة المترو

نمذجة CFD لمحطة المترو والقطارات

ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) هي طريقة عددية تستخدم لدراسة تدفقات السوائل في بيئات معينة. يجعل من الممكن حل المعادلات المعقدة التي تحكم هذه التدفقات عدديا ، حيث لا يمكن حلها تحليليا. من خلال تطبيق CFD على المباني ، يمكن للمرء الحصول على المعلومات معلومات مهمة عن سرعات الهواء والضغوط ودرجات الحرارة داخل وحول مساحات المباني. يساعد ذلك المصممين على تحسين التهوية وتكييف الهواء ، مع مراعاة عوامل مثل هيكل المبنى ، واكتساب الحرارة الداخلية ، وأنظمة تكييف الهواء ، لضمان الراحة المثلى.

لحل المعادلات التفاضلية الجزئية ، يجب تحديد الشروط الحدودية للحساب. يتم إنشاء هذه على أساس القياسات في الموقع والمعلومات المقدمة من مدير المشروع. تحدد شروط الحدود ، من بين أمور أخرى ، نوع الجدار ، والتدفقات (مدخل أو مخرج أحادي الاتجاه) ، والسرعة ، والتدفق أو متوسط معلمات الضغط الساكن ، بالإضافة إلى معاملات السطح إذا لزم الأمر لمحاكاة انتقال الحرارة.

شبكة النموذج ، التي تتكون من حوالي 10 ملايين عنصر سائل منظم متعامد مع صقل في المجالات الرئيسية ، أمر بالغ الأهمية لدقة الدراسة ، ولكن يمكن أن تؤدي إلى أوقات حسابية طويلة.

تم تطوير نموذج 3D للمحطة باستخدام الخطط المقدمة ، ويأخذ الهندسة المبسطة للموقع والمناطق المحيطة به. لضمان دقة القياسات ، تم تضمين الأنفاق على جانبي المحطة في النموذج بطول كاف لتجنب أي تأثير لظروف حدود النموذج .

بالإضافة إلى ذلك ، من أجل دراسة تأثير مرور المترو على الحرارة الحرارية للمحطة ، تم إنشاء نموذج 3D محدد لقطار المترو. يتيح هذا النهج استكشاف التفاعلات بين القطار وبيئة المحطة بعمق ، وبالتالي المساهمة في فهم أفضل للظواهر الحرارية والهوائية في هذا الفضاء.

Modélisation 3d d'une rame de métro pour la CFD
عرض نموذج 3D للقطار

دراسة CFD للحركات الجوية في محطة المترو

يولد مرور القطار اضطرابات طويلة الأمد في أعقابه. تظهر هذه الاضطرابات أن سرعة الهواء تتبع مسارا عرضيا للوسائط ، مما قد يكون مفيدا نظرا لخصائصها.

عند التحرك ، يحفز القطار السحب في الخلف. عندما يتحرك القطار ، فإنه يخلق منطقة ضغط زائد في المقدمة ومنطقة فراغ في الخلف. يؤدي هذا إلى تدفق الهواء من جوانب جهاز الهبوط إلى الخلف لتعويض الفراغ ، وبالتالي زيادة سرعة الهواء في الخلف مقارنة بالهواء الساكن.

توضح مستويات الضغط انتشار موجة الضغط بسبب اقتراب القطار. يكون التدفق الأولي من اليسار إلى اليمين ثم ينعكس بمجرد وصول القطار إلى المحطة ، خاصة في نهاية رأس القطار. ينتج عن فرق الضغط في نهاية رأس القطار تدفق الهواء عبر الوسائط ، على الرغم من أن دلتا الضغط هذه قصيرة الأجل.

Play Video
نمذجة CFD لسرعات الهواء لقطار يدخل المحطة

الدوامية هي مجال من المتجهات الكاذبة يصف الحركة الدورانية المحلية للوسط. يسمح لنا بتحديد المناطق التي يكون فيها الاضطراب شديدا بصريا. تكشف أنماط الدوامات أن المناطق القريبة من وسائل الإعلام تعاني من اضطرابات ، خاصة بعد مرور القطار.

Play Video
نمذجة CFD لتأثيرات الدوامية لقطار يدخل المحطة

مكنت الدراسات الإضافية من تحديد مستويات أداء أنظمة الالتقاط بدقة. حلول التحسين، مثل جعل تطوير العاكسات من الممكن تحسين أداء التقاط الجسيمات الدقيقة.

وبالتالي فإن EOLIOS قادرة على العمل على حالات إطلاق الجسيمات الدقيقة ودعم الشركات المصنعة في تحسين منشآتها وتحجيم النماذج الأولية.

Play Video
نمذجة CFD لتأثيرات الدوامية في منطقة مستجمعات المياه

مكنت الدراسات الإضافية من تحديد مستويات أداء أنظمة الالتقاط بدقة. حلول التحسين، مثل جعل تطوير العاكسات من الممكن تحسين أداء التقاط الجسيمات الدقيقة.

وبالتالي فإن EOLIOS قادرة على العمل على حالات إطلاق الجسيمات الدقيقة ودعم الشركات المصنعة في تحسين منشآتها وتحجيم النماذج الأولية.

استمر في تشتت الجسيمات الدقيقة في محطات مترو الأنفاق:

ملخص فيديو للدراسة

Play Video

اكتشف مشاريع أخرى