每天坐地铁上下班的你,
有没有注意到一种神奇的现象:
刚上车时,扑面而来一阵强风;
列车启动或进站时,车厢通道又“呼呼”作响;
站在车厢连接处,总感觉风更大,甚至头发都被吹得飞起来。
今天,我们就来聊聊藏在地铁里的“风的秘密”!
图/广州日报新花城记者:骆昌威
风从哪儿来?原来是空气在“补位”!
01
首先要知道,地铁列车在隧道里高速行驶,相当于一个超大的“活塞”,在隧道里推动着空气运动。
列车与隧道壁之间的空间相对狭窄,列车前进时,列车前方的空气被不断压缩,形成正压区;而列车后方的空气则被拉动,形成负压区。这种前后压力差促使空气从高压区流向低压区,从而带动气流快速流动。
我们在车厢里感受到的“大风”,其实是空气为了“救场”,在疯狂补位!
这就是物理学上的活塞效应。
图/自己画的
简单来说:地铁跑得越快,隧道越狭窄,活塞效应就越明显,风也就越大。
例如,当一列地铁列车以90公里/小时(25米/秒)的速度行驶时,在较宽的双轨隧道中活塞风可能达到6米/秒,在狭窄的单轨隧道中,气流速度可能达到10米/秒,大约相当于5级风。
为什么在车厢连接处风更大?
02
既然活塞风是在隧道中形成的,那么它是如何进入车厢内部的呢?这就不得不提到车厢的气密性。
地铁车厢并不是完全密封的,列车在运行过程中,复杂的气流会通过车厢的缝隙,如车门、窗户和通风系统的缝隙,进入车厢内部。这种现象在老旧的地铁线路中尤为明显,由于使用时间久,气密性变差,导致乘客感受到更强烈的风速冲击。
有没有发现,车厢中间连接的地方,总是风最大?
原因是:
车厢之间为了灵活转弯,有一定的空隙。这些空隙虽然用风琴罩(柔性连接部件)遮盖,但并不是完全密封的,高速运行时,气流就从这些缝隙中猛烈穿过!
再加上地铁站台或列车本身也有通风系统运作,内部空气流动就更加复杂。
所以,在连接处,
你感受到的风,不只是地铁自带的活塞风,
还有列车内外空气交换形成的“多重合力风”!
图/AIGC生成
有朋友可能要问了:
那为什么不彻底密封,别让风进来呢?
不行!
地铁设计时,必须在车厢连接处留有适当空隙,
这样:
列车可以顺利拐弯,不至于卡住;
出现事故时,乘客可以在车厢之间快速疏散;
同时还能一定程度上减缓空气压力波动,
避免耳膜不适。
这些设计,都是为了乘坐安全和舒适性综合考虑的。
所以说,哪怕有时候风有点大、头发被吹乱,
这其实是地铁“体贴”你的表现呢!
列车加速度与乘客密度对风速的影响
03
列车的加速度会影响车厢内的风速。在列车加速阶段,车厢内的空气被惯性推向车厢后部,从而增强空气流动速度;而在减速阶段,惯性则会减弱空气流动的速度。
例如,在长沙地铁6号线的实地测量中,列车在加速阶段,车厢内的空气流速达到最大值,最高风速为2.37 ± 0.12米/秒。
此外,车厢内的乘客密度也会对风速产生影响。当遇到早晚高峰,车厢内部拥挤时,空气的流动受阻,导致风速相对较低;相反,当乘客较少时,空气流动更自由,风速也会更高。
图/自己画的
空调系统的作用和影响
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地铁车厢内的空调系统也在一定程度上影响着风速。
地铁车辆空调系统包括空调机组、通风系统(送风系统、排风系统)。当外部空气经过空调机组降温或加热后,通过送风系统送到客室内部;一部分空气在回风过程中由排风系统排出车外,等量的新鲜空气通过机组新风口源源不断进入客室内。因此,地铁本身的空调系统送风进入车厢,会在一定程度上增强车厢内的气流速度。
地铁风的利与弊
05
有利方面
通风换气:活塞风可以大量引入新鲜空气,排出隧道内的余热和废气,为乘客提供充足的氧气。
节能效果:利用活塞风可以减少地铁空调系统的负担,降低能源消耗。
不利方面
舒适性问题:强烈的风可能会让乘客感到不适,尤其是当风速过高时,可能会吹乱头发、吹动衣物,甚至让人感觉寒冷。
空气污染:空气涌入车厢时,可能会携带隧道内的灰尘和杂物,影响车厢内的空气质量。一些城市的地铁站中,PM2.5日平均浓度都超过了世卫组织给出的标准。
了解了地铁车厢里“大风”的来源后,
我们也可以采取一些措施来应对。
例如,在乘坐地铁时,
可以选择站在车厢的中间位置,
因为那里的风速相对较小。
此外,也可以根据天气情况适当调整穿着,
避免因风速过快而感到寒冷。
你平时经常坐地铁吗?
你觉得广州地铁的风大吗?
欢迎评论区和我们聊聊~
资料来源:
1.《地铁车厢里的大风,都是哪来的 | 答案如下》
2.暖通南社:《简要了解地铁车组空调和通风设计》
广州日报媒重点实验室出品
统筹/徐梅花、陈婷婷
文/张乐怡