У 2017 році Інститут технічної теплофізики НАН України виграв тендер на надання послуг із дослідження формування параметрів мікроклімату службових з’єднувальних гілок Київського метрополітену. Відповідні роботи фахівці цієї академічної наукової установи виконували впродовж 2018 року.
Службові з’єднувальні гілки (СЗГ) призначені для з’єднування різних ліній метрополітену між собою. До СЗГ також відносять гілки в депо, а іноді й ділянки з’єднання із залізницею. У Київському метрополітені СЗГ з’єднують три станції: «Хрещатик», «Майдан Незалежності» та «Кловська» (рис. 1). Для пасажирського руху СЗГ у Київському метрополітені не застосовується і використовується виключно в службових цілях. СЗГ Київського метрополітену умовно поділяється на дві частини: СЗГ-1 («Хрещатик»–«Майдан Незалежності») та СЗГ-2 («Кловська»–СЗГ-1).
 Рис. 1. Схема СЗГ метрополітену:вгорі – схематичне розташування СЗГ між станціями метрополітену: 1-4 – номери стрілок колій; Хрещатик -1960- – назва станції метрополітену та рік її побудови відповідно; внизу – розмітка пікетів СЗГ: 01-19 – номери пікетів СЗГ-1; 1-8 – номери пікетів СЗГ-2
|
Після проведеної у 2004 році реконструкції тунельної системи вентиляції СЗГ, що полягала у встановленні вентиляційних установок Zitron, на основі рекомендацій проектної організації було складено нові графіки роботи системи тунельної вентиляції для кожної з ліній метрополітену. Проте з року в рік відносна вологість тунельного зростала та перевищила 75%.
Таким чином, постала потреба в дотриманні нормованої вологості тунельного повітря, оскільки високе значення відносної вологості зменшує механічну міцність бетонних оправ стінок тунелів нижче проектного значення та пришвидшує процеси корозії вартісного обладнання системи електропостачання, що, в свою чергу, призводить до зростання грошових витрат із бюджету метрополітену на ремонти й заміну обладнання. Найбільших збитків через високу вологість тунельного повітря може завдати закорочення (коротке замикання) електрообладнання СЗГ, яке може стати причиною зупинки руху потягів на найближчих ділянках робочих колій.
Відповідно до «Положення про організацію та порядок здійснення допорогових закупівель у Комунальному підприємстві (КП) «Київський метрополітен» від 20.07.2016 року №186-Н у 2017 році в інформаційно-телекомунікаційній системі «Prozorro» було розміщено оголошення за номером ЦБД UA-2017-11-30-000670-с (номер тендеру на SmartTender.biz – 176495) про проведення електронних торгів на закупівлю: «Дослідницькі послуги, код 73110000-6 за ДК 021-2015 (послуги з дослідження формування параметрів мікроклімату службових з’єднувальних гілок метрополітену».
Згідно з протоколом №2812 від 13.12.2017 року на засіданні комісії з проведення процедур закупівель було встановлено, що пропозиція Інституту технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України відповідає технічним (наявності високопродуктивної комп’ютерної техніки та ліцензованого програмного забезпечення), якісним (підтверджено досвід подібних робіт, наявність кваліфікованих спеціалістів) і кількісним вимогам предмета закупівлі. Тож саме пропозицію ІТТФ НАН України визнали переможцем процедури електронних торгів, а 5 січня 2018 року з Інститутом уклали відповідний договір (керівник науково-дослідної роботи – завідувач лабораторії моделювання процесів тепломасообміну в об’єктах енергетики та теплотехнологіях ІТТФ НАН України доктор технічних наук, професор Павло Круковський; відповідальний виконавець – старший науковий співробітник лабораторії моделювання процесів тепломасообміну в об’єктах енергетики та теплотехнологіях ІТТФ НАН України Андрій Дейнеко).
Технічним завданням на роботу було сформульовано головну мету – оптимізувати роботу механічної системи тунельної вентиляції СЗГ таким чином, аби зменшити відносну вологість тунельного повітря до рівня нормованого значення 75%.
Робота з дослідження формування параметрів мікроклімату службових з’єднувальних гілок метрополітену виконувалась у три етапи.
На першому етапі вивчалась аеродинаміка службових з’єднувальних гілок метрополітену за вихідними даними КП «Київський метрополітен». Фахівці ІТТФ НАН України за допомогою наявних в установи приладів (рис. 2) виконали експериментальні роботи з обстеження службових з’єднувальних гілок метрополітену й вимірювання параметрів мікроклімату: температури, відносної вологості та швидкості тунельного повітря і температури стінки оправи тунелів. Було також розроблено комп’ютерні моделі службових з’єднувальних гілок метрополітену (рис. 3 і 4).
 Рис.2. Вимірювальні прилади:ліворуч – пірометр testo-835-T1; праворуч – термоанемометр testo 435-2 з датчиком вимірювання температури, відносної вологості та швидкості руху повітряного потоку, який міститься на телескопічній вказівці (на рисунку представлено з правого боку від приладу)
|
 Рис. 3. Геометрична модель СЗГ:угорі – вид на геометричну модель СЗГ з станції метро «Хрещатик»; унизу – вигляд поперечного перерізу моделі тунелю з шаром землі завтовшки 10 м навколо нього
|
 Рис. 4. Фрагмент геометричної моделі СЗГ в районі роз’їзду:вгорі – фото роз’їзду між СЗГ-1 та СЗГ-2; посередині – вид на роз’їзд СЗГ без сітки, в якому: лівий тунель – напрямок до станції метро «Хрещатик», середній тунель – напрямок до станції метро «Кловська», правий тунель – напрямок ВШ115; унизу – вид на роз’їзд СЗГ із накладеною сіткою
|
Під час другого етапу фахівці ІТТФ НАН України продовжили виконання експериментальних робіт із обстеження службових з’єднувальних гілок метрополітену та вимірювання параметрів мікроклімату. Вони також виконали побудову й верифікацію моделі за експериментальними даними і змоделювали режими роботи вентиляційних установок із метою забезпечення параметрів мікроклімату в службових з’єднувальних гілках метрополітену (рис.5–7).
 Рис. 5 – візуалізація ліній току потоку повітря (шкала м/с) (угорі) та температур (унизу) на роз’їзді, що вдувається з ВШ-115 із забарвленням відповідно до температур (шкала ⁰С) |
 Рис. 6 – візуалізація поля відносної вологості на роз’їзді % (угорі), що вдувається з ВШ-115, та ліній току потоку повітря перед ВШ-229 (унизу) із забарвленням відповідно до швидкості (шкала м/с) |
 Рис. 7 – Візуалізація поля температур перед ВШ-229 (шкала ⁰С) (угорі) та відносної вологості перед ВШ-229 (зліва, %) (унизу) |
На третьому етапі, зважаючи на складність і специфіку досліджуваного об’єкту, було ухвалено спільне рішення про виконання додаткового обсягу експериментальних робіт із обстеження службових з’єднувальних гілок метрополітену й вимірювань параметрів мікроклімату. На основі аналізу результатів комп’ютерного моделювання було розроблено рекомендації щодо роботи вентиляційного обладнання з метою забезпечення належного температурно-вологісного режиму в службових з’єднувальних гілках метрополітену і спрогнозовано відносну вологість тунельного повітря впродовж наступних років. Крім того, з 15 серпня по 13 листопада 2018 року тривала часткова апробація розроблених рекомендацій ІТТФ НАН України з організації роботи тунельної вентиляції СЗГ. Апробація підтвердила дієвість обраного шляху зниження середньої відносної вологості тунельного повітря за рахунок нагнітання повітря навколишнього середовища через ВУ115.
Додатково про дослідницькі роботи, виконані фахівцями ІТТФ НАН України на замовлення КП «Київський метрополітен», дізнавайтеся з повідомлень українських ЗМІ:
https://vechirniykiev.com.ua/news/tayemni-tuneli-vysushyly-u-stolychnomu-metro
https://fakty.ua/301497-predotvratili-avariyu-v-kievskom-metro-uchenye-pridumali-kak-izbavitsya-ot-tumana-v-tajnyh-tonnelyah
http://www.metro.kiev.ua/node/5984
За інформацією ІТТФ НАН України