关于铁路特长隧道单、双洞模式的研究

研究目的:随着铁路特长隧道数量的不断增加,特长隧道的运营安全成为运营部门关注的焦点,本文通过对国内外特长隧道火灾应对策略及火灾工况下疏散模拟等方面进行对比分析,从而为解决隧道火灾疏散安全及单、双洞设置模式提供理论依据和工程实例。研究结论:(1)列车在隧道内着火时,绝对安全是不可能实现的,但可以通过合理的措施把风险降低到一个可以接受的低水平;(2)疏散安全主要取决于紧急救援站(隧道外比紧急救援站更安全)的间距;(3)按20 km的间距设置紧急救援站后,火灾列车不能到达紧急救援站的概率仅为0. 01%,这个概率与单、双洞方案无关;(4)合理设置通风排烟及疏散工程后,特长隧道可以采用单洞双线方案;(5)本研究成果将主要应用于隧道防灾疏散救援和选线领域。     

铁路特长隧道紧急救援站选址方案研究

研究目的:铁路隧道具有可视性差、空间相对封闭、方向感混乱等特点,直接影响铁路运输安全。紧急救援站是设置在隧道内或隧道口,满足着火列车停靠、人员疏散及救援的站点。目前针对紧急救援站的选址研究中,相邻紧急救援站最大设置距离均以20 km为依据,而没有根据线路实际情况分析不同线路相邻救援站设置距离范围,为了更加合理地建设隧道紧急救援站,需对其设置距离范围与选址方案进行研究。研究结论:(1)铁路隧道相邻紧急救援站最大设置距离与线路类型、列车型号及人员疏散时间等因素相关;(2)实际设置救援站备用地点时,应以相邻救援站设置距离为评价目标,综合考虑场地建设可行性、场地建设成本等相关因素;(3)本文研究可为铁路特长隧道紧急救援站选址提供理论依据。     

新建崇礼铁路隧道紧急救援站设置研究

《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》(TB10020-2017)完善修改了紧急救援站的设计标准及设置要求,即长度大于20 km的隧道或者隧道群应设置紧急救援站。根据条文解释,该处"20km"的长度限定是基于隧道纵坡不大于20‰。但实际工程中,往往存在隧道坡度或者综合坡度大于20‰且隧道长度小于20 km的工况,这种情况下隧道是否设置紧急救援站是亟需解决的问题。结合新建崇礼铁路隧道工程实例,研究隧道纵坡大于20‰且长度小于20 km时是否设置紧急救援站。研究表明,当隧道纵坡大于20‰且隧道长度小于20 km时,是否设置紧急救援站取决于列车上坡折减后的末速度。崇礼铁路陡坡段隧道和隧道群均不需要设置紧急救援站。     

向莆铁路青云山隧道紧急救援站设计研究

研究目的:特长隧道和隧道群地段的防灾救援疏散工程关系到列车的运营安全,按照《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》要求,长度20 km以上的特长隧道和隧道群需设置紧急救援站,但紧急救援站如何结合具体工程项目进行设计值得探讨和研究。研究结论:文章对青云山隧道紧急救援站中各专业的设计原则及内容进行了较详细介绍,并通过分析得出:(1)应根据每座隧道的具体情况、结构型式、施工方法、辅助坑道布置等综合分析确定紧急救援站的设计方案和设计措施;(2)紧急救援站设计应合理配置人员安全疏散和临时避难的土建配套设施,合理确定隧道的通风排烟方案,科学布设防灾救援的相关配套系统,务求防灾救援措施合理有效;(3)铁路隧道防灾救援疏散工程是一个系统工程,系统的设备维护、运营管理和应急调度指挥是该系统能否正常运转的关键;(4)本研究成果对类似工程设计和今后"规范"的修订具有一定的参考价值。     

基于故障树方法的铁路隧道紧急救援站间距分析

为研究铁路隧道紧急救援站合理间距,给铁路隧道防灾疏散救援土建结构设计提供参考,在分析铁路隧道紧急救援站设置影响因素的基础上,采用故障树分析方法,综合考虑隧道设计参数、列车制动性能、人员操作失误、火灾燃烧特性等关键因素,演绎分析建立相应的故障树模型,得到火灾列车不能到达紧急救援站事故的风险概率.研究结果表明:(1)采用故...     

隧道防灾救援列车控制方案及电路研究

研究目的:为保证山区铁路的安全运营,在长大铁路隧道或隧道群内需要采取隧道防灾救援避难措施。本文通过分析已有的工程案例,全面考虑铁路隧道或隧道群内人员疏散、消防及救援条件,充分利用我国现有列车运行控制思路,从车载和地面同时研究隧道防灾救援列车控制方案和控制电路,以期探寻完善隧道防灾救援应急预案。研究结论:(1)通过调整车载LKJ基础数据源文件和地面应答器【ETCS-72】报文信息,增加DMI的显示,协助司机搜寻最有利于救援的隧道避难设施(救援站、避难所以及紧急出口);(2)通过遮断信号机的布置,实现火灾列车的停靠指示;(3)通过应急控制盘的列车控制,保证后续列车和邻线列车的安全;(4)本文提出的列车控制方案和控制电路对隧道火灾列车防灾救援的工程应用具有一定的探索意义。     

高速铁路隧道洞口微气压波减缓措施效果研究

研究目的:为在设计阶段达到有效降低微气压波对隧道洞口周围环境影响的目的,采用三维数值模拟对包括洞口缓冲结构、洞身辅助坑道和隧道群开口连接明洞在内的高速铁路隧道洞口微气压波减缓措施效果进行研究。研究结论:(1)喇叭口式和扩大常截面式缓冲结构的缓解效果要明显优于直线斜切式和等截面开口式缓冲结构;(2)提出了辅助坑道的缓解效果的表征公式,设计人员可利用其确定辅助坑道的数量和面积;(3)明线间距较小的隧道群可采用开口连接明洞缓解微气压波,连接明洞开口应遵循"多开口、开小口"的原则;(4)多种微气压波减缓措施联合作用下可多阶段地缓解微气压波;(5)本研究成果可为高速铁路隧道微气压波缓解措施的设计工作提供指导。     

武广客运专线大瑶山隧道群防灾救援疏散设计研究

研究目的:武广客运专线大瑶山隧道群由三座隧道、两座桥梁组成,其中最长的隧道为大瑶山一号隧道,长度为10.081 km,因此采用了单洞双线隧道方案。然而,该隧道群总长度达24.702 km,与双洞双线隧道相比,其运营期间的防灾救援疏散条件存在先天不足。为了合理设置大瑶山隧道群防灾救援疏散设施,保证旅客运输安全,需对该隧道群的防灾救援疏散方案进行专门研究。研究结论:通过对国内外长大隧道运营期间防灾救援疏散设计的分析研究,结合大瑶山隧道群所处地形条件及外部道路情况,提出了大瑶山隧道群利用施工辅助坑道作为隧道紧急出口、在大瑶山一号隧道出口与二号隧道进口之间的黄土湾大桥露天场地设置紧急救援站的设计思路。该设计方案可确保长度20 km以上的单洞双线隧道群满足运营期间的防灾救援疏散要求;与双洞双线隧道相比,还可降低工程造价、节省工程投资。     

高速铁路超大直径水下盾构隧道防灾疏散救援研究

为确定隧道防灾疏散设计原则与防灾救援设计参数,以崇太长江隧道为背景,通过火灾工况下列车停靠位置进行分析,明确隧道防灾疏散原则,结合土建工程,提出3种防灾疏散方案：方案一,2号竖井作为紧急出口;方案二,2号与3号竖井作为紧急出口;方案三,1号、2号与3号竖井均作为紧急出口。采用疏散仿真模拟,以疏散时间作为对比指标进行对比评价,确定疏散口最优间距、合理疏散方案、避难所布设参数及救援方案。研究结果表明,当火灾列车在残余动力运行下不发生在隧道内停靠的情况时,防灾疏散救援仅针对列车故障工况;随疏散口间距增大,安全疏散时间与拥堵时间呈增长趋势,最优间距值为75 m,可避免人员拥堵;洞身紧急出口数量增加,可有效降低疏散控制时间,应结合土建工程,通过投资效果分析,确定推荐疏散方案;为确保疏散过程中的安全,利用轨下空间设置避难所作为待避空间,避难所参数为330 m×4.0 m×2.5 m(长×宽×高);隧道采用定点救援方式,疏散人员应按照就近原则选择避难所待避,并根据待避情况进行轨面救援。     

铁路隧道紧急救援站停车导向标志设置研究

为提高紧急救援站停车导向标志的可读性,综合考虑诱导活塞风的要求,研究其与线路中线合适的交叉角度;根据停车导向标志的可读性,研究列车进入紧急救援站导向区间及停车区间的行车速度。根据停车导向标志的功能,首先确定火灾列车驶向紧急救援站时驾驶员对停车导向标志的认读、判断及采取措施的过程;通过现场试验确定不同角度情况下的停车导向标志与给读点间的距离;通过计算确定不同车速情况下驾驶员从容读完标志,做出正确判断并将列车准确停靠所需的最短距离。研究结果:(1)驾驶员使用停车导向标志需经过发现、识别、判断和行动四个步骤,以调整火灾列车的行驶状态,最终安全、准确、顺利地将火灾列车停靠在紧急救援站内;(2)停车导向标志与线路中线的夹角越大,其与可读点间的距离则越大;(3)列车行驶速度越快,驾驶员做出正确识别、判断和行动所需的距离越长。研究结论:(1)停车导向标志与线路中线的夹角以30°为宜;(2)火灾列车进入紧急救援站导向区间时,车速应控制在80 km/h以下;(3)火灾列车进入紧急救援站内时,车速应控制在30 km/h以下。     

地铁出入段线防排烟系统 设计方案优化研究

对于地铁出入段线防排烟系统设计方案,常采用在靠近洞口处设置射流风机辅助排烟的方式,这种方案 中射流风机的配电成本远高于射流风机本身成本。采用 FDS 数值模拟方法,研究郑州地铁 10 号线出入段线隧道 5 种防排烟系统设计方案的隧道风速和排烟效果,并对各方案进行经济性分析。研究结果表明：作为非载客区间 的出入段线,其排烟风速低于 2 m/s 时仍可满足有组织排烟的要求;取消洞口处射流风机,仅采用出入段线所接 车站的 4 台 60 m3 /s 事故风机,仍可较好地控制该出入段线隧道火灾烟气,防止火灾烟气威胁车站的运营安全, 不影响地铁列车司机的安全撤离;条件允许时可以在出入段线靠近车站侧设置一组射流风机,用于加强排烟效果、 提高运营安全水平;同时,火源靠近车站时,靠近出入段线侧两台事故风机比其余事故风机晚启动 30 s,可以有 效改善车站隧道内烟气滞留的问题。     

地铁大断面区间隧道排烟方式分析与探讨

通过对目前地铁大断面区间隧道通常采用的纵向通风的防排烟方式进行分析,针对纵向通风存在的烟气过站、车中火灾时部分乘客在烟雾中疏散等问题,提出利用区间隧道顶部空间,设置排烟风道的半横向通风方式,并针对半横向通风方式存在的问题进行分析和提出相应解决方案,所得结论可为地铁工程中大断面区间隧道的防排烟设计提供参考。     

铁路隧道防灾通风射流风机安装位置对通风效果的影响

采用网络通风算法,确定铁路隧道紧急出口及隧道口救援站内防灾通风工况下的射流风机型号及数量;采用三维数值方法,研究紧急出口辅助坑道内及隧道口救援站平行导洞内射流风机安装位置对防灾通风效果的影响,提出射流风机安装位置与防护门及隧道口救援站最外侧联络通道之间的距离建议值。结果表明:对于单车道辅助坑道紧急出口,射流风机安装位置与防护门之间距离宜大于10.9倍辅助坑道断面当量直径;对于双车道辅助坑道紧急出口,射流风机安装位置与防护门之间距离宜大于7.4倍辅助坑道断面当量直径;对于隧道口救援站,平导内射流风机应安装于靠近平导出口侧,与最近横通道之间距离宜大于8.3倍平行导洞断面当量直径。     

地铁区间隧道热烟测试实验研究

采用全尺寸热烟试验方法在深圳地铁莲花北站至少年宫站区间隧道进行机械排烟试验,测试位置位于正线隧道与联络线隧道交汇处以及马蹄形隧道单洞双线与马蹄形隧道单洞单线的交汇处。模拟车头、车尾火灾进行排烟,相邻车站隧道风机进行辅助排烟,测试各种排烟模式,观察各种防排烟模式下的排烟效果;研究复杂线路交汇处隧道烟气运动、蔓延情况和设备的工况,并测量和记录风速等数值。实验结果可对隧道防排烟设计、火灾控制提供数据支持,并为列车中部着火且停在隧道内提供疏散方案。     

高海拔特长铁路隧道定点防灾救援研究

为研究高海拔特长隧道定点防灾救援设计中不同火灾场景下救援横通道数量对人员疏散的影响,依托关角隧道对高海拔条件下火灾发展及人员疏散过程进行研究。利用FDS火灾模拟软件对关角隧道救援站进行高海拔条件下的火灾数值模拟计算,通过改变火源热释放速率以及救援横通道数量,得到不同火灾场景下可用安全疏散时间。利用人员疏散软件EXODUS对不同场景下高海拔地区人员疏散过程进行模拟,得到必需的人员疏散时间,通过与可用疏散时间的比较,最终确定高海拔特长铁路隧道定点救援站合理的救援横通道数量为8~9座。     

地铁长大过海区间隧道通风排烟方案

针对地铁长大过海区间隧道通风排烟问题,结合青岛地铁1号线瓦贵区间工程,采用理论及对比分析、数值解算等方法,分析过海区间隧道区间风井设置、火灾工况气流组织等问题。介绍青岛地铁1号线瓦贵区间概况,然后提出区间风井设置的要点,参考国内相关城市过江工程实例,采用土建排烟风道,以保证灾害工况下两车追踪人员的疏散安全。阐述陆域段防排烟和海域段防排烟方案,对于陆域段,排烟方案可以按照常规地铁区间进行设置;对于海域段,需根据区间长度,采用全吊顶或者局部吊顶排烟方案。通过研究区间火灾安全目标,设定热释放功率为10 MW,隧道临界风速为2.1 m/s,重点排烟量为80 m3/s,并绘制通风网络解算结果图,解算结果表明各区间风井的防排烟系统均满足规范要求。     

基于网络算法的地铁长大区间隧道火灾通风模式

建立通风网络模型,通过模拟列车车头火灾下6种典型工况的通风排烟,着重分析不同位置隧道风机的开闭数量对通风排烟效果的影响。讨论了不同模式下的气流组织方向及风速特征值。分析模拟结果发现,开启起火隧道列车车头前车站风井的2台隧道风机正转排风、列车车尾后中间风井的2台隧道风机反转送风,同时开启未起火隧道侧2台隧道风机反转辅助送风,则通风效果最好。     

运行地铁列车应急排烟模式的研究

通过初生婴儿的头围确定车门开度的上限值,利用气体动力学与燃烧学理论建立了地铁列车在隧道发生火灾时的数值分析模型,采用FLUENT软件模拟了地铁列车在不同速度、不同开门方案下,排烟所需时间及车厢内外压强分布.结果表明,列车车门开度0.07m、车速为30 km/h时,能够快速、有效地排出烟雾.在深圳地铁“世界之窗-赤湾”2号线对数值分析结果进行了试验验证.试验结果与数值分析结果吻合,表明该应急排烟模式的数值分析方法具有较高精度.     

一种应急救护装置的抑烟性能试验

可移动充气式应急救护装置是一种重点针对地铁火灾的新型消防抢险救援装备,主要由风机、风管、救护站单元、通道单元以及其他辅助设备等组成,其原理是采用机械通风的方式使救护装置内建立正压以抑制外界烟气进入,从而在事故现场建立没有烟气的临时安全场所。试验测试了组合型应急救护装置的铺设时间,测量不同情况下组合型应急救护装置出入口处向外的空气流速,同时模拟地铁火灾烟气扩散,检验组合型应急救护装置抑制烟气进入的功能。结果表明,组合型应急救护装置的铺设时间短、可有效抑制烟气,其高压气瓶快速充气成型,通过正压原理抑制烟气的设计思路是合理、可行的。