พัดลมระบายอากาศในระบบรถไฟฟ้าใต้ดินถูกกำหนดคุณลักษณะเสมือนเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐานมากกว่าจะเป็นเพียงพัดลม ต้องทำงานได้สามโหมด กลับทิศทางได้ตามคำสั่ง ทนไฟ และยังสามารถบำรุงรักษาได้เป็นเวลาหลายทศวรรษในสถานที่ซึ่งการเปลี่ยนพัดลมหมายถึงการปิดให้บริการทางรถไฟ
สามโหมดการทำงาน
โหมดปกติ การระบายอากาศแบบต่อเนื่องหรือเป็นช่วงเพื่อกำจัดความร้อนที่เกิดจากขบวนรถ การเบรก และผู้โดยสาร การใช้พลังงานตลอดหลายทศวรรษทำให้ประสิทธิภาพในภาระงานนี้มีความสำคัญทางการค้า แม้จะเป็นโหมดที่มีความต้องการด้านอากาศพลศาสตร์ต่ำที่สุด
โหมดความแออัด รถไฟหยุดอยู่ในอุโมงค์พร้อมผู้โดยสารบนขบวน ระบบระบายอากาศต้องรักษาสภาวะภายในส่วนของอุโมงค์ไว้จนกว่ารถไฟจะเคลื่อนตัว อัตราการไหลของอากาศสูงกว่าโหมดปกติ แต่ใช้ในช่วงเวลาจำกัด
โหมดฉุกเฉิน กรณีเกิดเพลิงไหม้ จะควบคุมทิศทางการไหลของอากาศเพื่อให้ด้านหนึ่งของจุดเกิดเหตุปลอดโปร่งสำหรับการอพยพ ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงการกลับทิศทางการไหลของอากาศในบางส่วนของระบบ โหมดนี้เป็นตัวกำหนดพิกัดอุณหภูมิและรายละเอียดการออกแบบเชิงกลส่วนใหญ่
พัดลมที่กำหนดขนาดมาเพื่อการทำงานปกติเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับอีกสองโหมด และโหมดฉุกเฉินคือสิ่งที่ข้อกำหนดส่วนใหญ่ให้ความสำคัญอย่างแท้จริง
การกลับทิศทางพร้อมตัวเลขจริง
การทำงานฉุกเฉินจำเป็นต้องมีการไหลของอากาศในทิศทางตรงกันข้าม และต้องระบุสมรรถนะเมื่อกลับทิศทางอย่างชัดเจน ไม่ใช่การตั้งสมมติฐาน
พัดลมที่กลับทิศทางได้ทางอากาศพลศาสตร์ใช้รูปทรงใบพัดแบบสมมาตร และให้สมรรถนะใกล้เคียงกันในทั้งสองทิศทาง โดยแลกกับประสิทธิภาพสูงสุดบางส่วน พัดลมที่ใช้ใบพัดแบบไม่สมมาตรและกลับทิศทางด้วยการเปลี่ยนทิศทางมอเตอร์จะให้สมรรถนะเมื่อกลับทิศทางลดลงอย่างมาก โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 60–70%
ข้อกำหนดต้องระบุอัตราการไหลของอากาศและความดันที่ต้องการใน ทั้งสอง ทิศทาง หากเอกสารประกวดราคาระบุเฉพาะภาระงานในทิศทางไปข้างหน้า นั่นคือช่องว่างที่ควรยกขึ้นหารือในขั้นตอนเสนอราคา แทนที่จะเพิ่งค้นพบในช่วงทดสอบเดินระบบ
ภาระงานกรณีเพลิงไหม้และข้อจำกัดที่เกิดขึ้น
พัดลมฉุกเฉินมีพิกัดอุณหภูมิและระยะเวลา โดยทั่วไปคือ 250°C หรือ 400°C เป็นเวลาสองชั่วโมงในโครงการระบบราง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแผนกลยุทธ์ด้านอัคคีภัย
การปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้จำกัดการออกแบบชุดอุปกรณ์ทั้งหมด:
- มอเตอร์ ต้องมีพิกัดรองรับอุณหภูมิของกระแสอากาศ หรือวางอยู่นอกกระแสอากาศดังกล่าว
- ตลับลูกปืนและสารหล่อลื่น ต้องทำงานได้ที่อุณหภูมิดังกล่าว
- สายไฟ ต้องมีพิกัดการคงสภาพเมื่อเกิดเพลิงไหม้ตลอดเส้นทางทั้งหมด ไม่ใช่เฉพาะบริเวณพัดลม
- แดมเปอร์และแอกชูเอเตอร์ ที่อยู่ในเส้นทางการไหลของอากาศเดียวกัน ต้องมีพิกัดสอดคล้องกัน
- วงจรควบคุม ต้องยังทำงานต่อไปได้ รวมถึงแหล่งจ่ายไฟให้วงจรเหล่านั้น
พัดลมอุณหภูมิสูงที่ใช้สายไฟทั่วไปคือระบบที่ล้มเหลวตรงสายไฟ หน่วยงานรถไฟจะทดสอบเรื่องนี้ในช่วงทดสอบเดินระบบ และความน่าเชื่อถือของห่วงโซ่ทั้งหมดขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่มีพิกัดต่ำที่สุด
การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน
ปล่องระบายอากาศของระบบรถไฟฟ้าใต้ดินมักระบายอากาศออกที่ระดับถนนในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง และข้อจำกัดด้านเสียงที่ตะแกรงระบายอากาศมักเข้มงวดกว่าสิ่งที่โครงการอุตสาหกรรมกำหนดมาก อุปกรณ์ลดเสียงเป็นสิ่งปกติ และต้องรวมการสูญเสียความดันของอุปกรณ์ดังกล่าวไว้ในภาระงานของพัดลมตั้งแต่เริ่มต้น แทนที่จะเพิ่มเข้ามาภายหลัง
ข้อจำกัดด้านการสั่นสะเทือนก็เข้มงวดเช่นเดียวกันด้วยเหตุผลสองประการ ได้แก่ การส่งผ่านแรงสั่นสะเทือนผ่านโครงสร้างเข้าสู่อาคารด้านบน และความคาดหวังด้านอายุการใช้งาน พัดลมที่เสียสมดุลเพียงเล็กน้อยและทำงานต่อเนื่องเป็นเวลายี่สิบปีจะทำลายตลับลูกปืนซ้ำแล้วซ้ำเล่า และการเปลี่ยนแต่ละครั้งหมายถึงการเข้าถึงอุโมงค์ระหว่างช่วงปิดพื้นที่เพื่อดำเนินงานทางวิศวกรรม
อายุการใช้งานและการเข้าถึง
โครงการระบบรางมักกำหนดอายุการออกแบบเป็นหน่วยหลายทศวรรษ ซึ่งทำให้ต้องตัดสินใจหลายด้าน:
- การป้องกันการกัดกร่อน ต้องกำหนดให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมจริง รวมถึงฝุ่นจากผ้าเบรกและความชื้น
- ตลับลูกปืนที่เลือกตามอายุการใช้งานที่คำนวณได้ ภายใต้ภาระงานที่กำหนด พร้อมเอกสารการคำนวณ ไม่ใช่เพียงการรับรองโดยทั่วไป
- ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ มอเตอร์หรือตลับลูกปืนที่เลิกผลิตภายในสิบปีจะเป็นปัญหา ดังนั้นจึงควรเลือกขนาดมาตรฐานแทนขนาดเฉพาะของผู้ผลิต
- การเข้าถึงทางกายภาพ เพื่อการบำรุงรักษา รวมถึงวิธีถอดและเปลี่ยนพัดลม การติดตั้งพัดลมผ่านปล่องที่ภายหลังถูกก่อสร้างปิดทับเป็นปัญหาจริงที่เกิดขึ้นซ้ำ
เอกสารประกอบ
การประกวดราคาโครงการระบบรางต้องการหลักฐาน ไม่ใช่เพียงการรับรอง ได้แก่ รายงานการทดสอบชนิดสำหรับพิกัดอุณหภูมิ เส้นโค้งสมรรถนะจากวิธีทดสอบที่เป็นที่ยอมรับ ใบรับรองวัสดุ เอกสารคำนวณอายุการใช้งานของตลับลูกปืนและการติดตั้งเชิงโครงสร้าง ตลอดจนคู่มือการใช้งานและการบำรุงรักษาฉบับสมบูรณ์ การรวบรวมเอกสารเหล่านี้หลังได้รับงานใช้เวลานานและมักไม่ครบถ้วน การถือว่าเอกสารเหล่านี้เป็นสิ่งส่งมอบตั้งแต่เริ่มต้นคือสิ่งที่ช่วยให้โครงการดำเนินตามกำหนดเวลา