铁路主隧道与斜井风流耦合作用下的火灾模型试验研究

为研究铁路隧道中主隧道与斜井风流在火灾模式下的相互影响,分别对不同主隧道风速、斜井风速以及火灾规模等组合情景下的铁路隧道火灾进行燃烧模型试验。研究结果表明:火灾规模越大,隧道拱顶处最高温度越高,与火灾规模15 MW相比,火灾规模20 MW的最高温度升高130℃;与主隧道内通风2.5 m/s相比,不通风时拱顶最高温度升高140℃,且后者主隧道内火灾烟气更易侵入斜井;斜井向主隧道送风风速越大,含斜井主隧道段内的拱顶温度越低;与不送风相比,斜井送风风速为3 m/s时火源拱顶最高温度约降低80℃,不含斜井主隧道段内拱顶温度变化不明显;斜井送风风速越大,烟气进入斜井内的长度越短,与不送风相比,斜井内送风风速为1 m/s时斜井内烟气长度减少74 m;保证主隧道火灾烟气不侵入斜井的临界风速为2 m/s。     

分布式光纤测温系统监测地铁火灾的试验研究

介绍了分布式光纤温度测量原理,详细描述了分布式光纤测温系统的主要组成结构和各模块的功能特点.通过设置不同高度的火源位置以及不同的火源功率,在模拟地铁区间隧道中开展全尺寸火灾试验,研究分布式光纤测温系统在地铁区间隧道内发生火灾时的温度响应性能,测量隧道拱顶处最高温度分布,并根据温度变化情况来讨论火灾发生的规模和火灾探测器的报警阈值.研究发现,在隧道内纵向风速较大时,火焰及烟气会发生倾斜,导致分布式感温火灾探测器报警位置发生变化.最后,对分布式光纤测温系统中感温光纤在地铁区间隧道内敷设高度进行了讨论.     

光纤光栅感温火灾探测系统在地铁区间隧道中的应用

介绍了光纤光栅温度测量的原理,描述了光纤光栅感温探测系统的主要组成结构和各模块的功能特点.通过设置不同高度的火源位置及不同的火源功率,在模拟地铁区间隧道中开展了全尺寸火灾试验,研究光纤光栅感温火灾探测系统在隧道内发生火灾时的响应性能,测量隧道拱顶处最高温度以及报警响应时间,并根据光纤光栅传感器的温度变化情况来确定火灾规模.研究发现,在隧道内纵向风速较大时,火焰及烟气会发生倾斜,导致光纤光栅感温火灾探测器报警位置发生变化.讨论了光纤光栅感温火灾探测系统报警阈值的设置和光纤光栅传感器敷设间距的布置.     

隧道风对隧道火灾烟气扩散的影响研究

采用火灾动力学分析软件FDS模拟空旷隧道、有车辆隧道但无隧道风和有车辆且存在隧道风3种火灾场景的烟气蔓延扩散特征,讨论和分析在纵向排烟模式和横向重点排烟模式下,由车辆行驶和通风诱导的隧道风对烟气温度分布及其扩散距离的影响。研究结果表明:对于纵向排烟模式,由车辆行驶诱导的隧道风可将烟气遏制在整个火源下游区,上游烟气扩散较少;对于横向重点排烟模式,由卫生通风形成的低速隧道风,亦可遏制部分烟气向火源上游扩散,并能有效降低上游烟气的浓度,但不如车辆行驶诱导风有效。烟气扩散距离的计算结果则表明,纵向排烟中由车辆行驶诱导的隧道风可将烟气沿上游扩散距离控制在30 m内,远小于无隧道风情形;而对下游烟气扩散情形,隧道风则显著增大下游烟气的扩散速率。在横向重点排烟中,由卫生通风形成的隧道风对遏制烟气向火源上游扩散有一定作用,但不利于火源下游集中排烟。     

水下铁路隧道V形坡对烟气竞争效应的影响

分析V形坡水下铁路隧道内火灾时烟气流动过程中受到的火风压和空气阻力,采用火灾动力学模拟软件对不同火源功率、不同隧道坡度下V形坡隧道内不同火源位置下烟气蔓延特性进行模拟,研究火源功率、V形坡坡度和火源位置对水下铁路隧道内烟气竞争效应的影响。结果表明:V形坡隧道内的烟气从隧道近火源侧端口流出,空气从隧道另一侧端口进入,两侧坡度对烟气蔓延存在竞争效应;火源位于V形坡隧道左侧时,火源上游烟气层与隧道顶板平行,火源下游与变坡点间的烟气层与水平地面平行,当烟气经过隧道变坡点时烟气层不再与水平地面平行;在竞争效应的作用下,火源下游的烟气逆流长度随火源距变坡点距离的增大呈现出减小、然后保持不变、再略有增大3个阶段;随着隧道坡度的增大,烟气逆流长度逐渐缩短,稳定区的范围逐渐增大,而火源功率对烟气逆流长度的影响逐渐减弱。     

基于因次分析的隧道火灾临界风速研究

用因次分析法建立了临界风速与相关参数的关系式,导出了临界风速无因次准则的表达式.以狮子洋隧道为载体建立隧道模型,在坡度为0、不同火灾热释放速率、不同通风风速情况下进行数值模拟,获得不同火灾热释放速率时的临界风速.在此基础上,以不同火灾热释放速率对应的临界风速为条件进行数值模拟得到火源上方烟气的温度.将所得的数据代入关系式进行拟合,给出了一种新的临界风速计算公式.     

隧道火灾模型试验中列车对烟气控制的影响

分别对太行山铁路隧道缩尺模型内有无列车两种工况进行火灾试验,讨论列车阻塞对隧道火灾临界风速的影响,比较有无列车两种工况下临界Froude数,并分析烟气回流长度的影响因素。结果表明:铁路隧道内有列车时控制火灾烟气回流的临界风速明显降低;阻塞比为0.2时的临界风速比无列车时的临界风速减小23%,说明临界风速差异比接近且稍大于隧道阻塞比;计算临界风速时使用的临界Froude数与火灾热释放率相关,不是一个常数。无量纲回流长度与Froude数近似呈线性关系,在相同Froude数下无列车时回流长度明显更长。     

多向风流耦合作用对隧道火灾温度场的影响

纵向风速和排烟风量是影响纵向通风结合集中排烟火灾通风方案效果的两个重要因素,为合理分析二者的影响特性并确定二者大小,借助CFD技术分析纵向垂直风流和排风诱导斜向风流所形成的多向风流耦合作用对隧道火灾温度场的影响。结果表明,排烟风量一定,纵向风速提高会使火源区温度梯度增大,烟气扩散区温度梯度减小,并且火源上下游排烟口以内的范围温度分层现象明显,而到排烟口的位置开始出现分层失稳;同时,排烟量一定通过调整纵向风速或纵向风速一定通过提高排烟量均可以获得良好的温控效果。     

市域快线列车内不同位置火灾对隧道温度场分布的影响研究

区间隧道火灾时的温度场分布是保障隧道结构安全与制定人员疏散方案的重要依据。根据市域快线列车车厢内部不同因素引发火灾的常见位置,通过数值模拟的方法研究市域快线列车内部不同位置火灾对隧道温度场分布的影响。研究结果表明：1)在1～3 MW火灾中,行李火灾、人为纵火常见位置对隧道拱顶温度影响较大;在4～5 MW火灾中,设备火灾常见位置对隧道拱顶温度影响较大。隧道拱顶的高温区出现在火灾车厢某个客室侧门上方。2)隧道拱顶最高点处温度峰值的最大值常出现在车厢端部客室侧门处。在火灾车厢范围外,隧道拱顶最高点处温度呈指数衰减,且纵向轴线上的火源越靠近车厢中心,隧道拱顶最高点处温度衰减越慢。3)当火源位于车厢内,疏散平台上方的拱顶温度受影响范围较小、峰值较高,当火源位于贯通道内其受影响范围较大、峰值较低,且每个客室侧门处均形成了峰值。4)市域快线列车内部火灾会对3～4节车厢范围内的疏散平台2 m高处温度产生显著影响,在此范围内客室侧门正对的位置形成峰值。当火源功率达到3 MW时,疏散平台开始出现危险区域;当火源功率达到4 MW以上,不同火灾位置时疏散平台均会出现危险区域。行李火灾、人为纵火常见位置的火灾场...     

地铁某岛式车站隧道火灾的模拟与分析研究

为分析上海地铁1号线某枢纽车站隧道火灾防排烟能力,分别对该站自然通风、开/关站台轨旁侧排烟风机(UPE)等机械排烟条件下,10 MW列车火灾时的车站烟气温度场、烟雾分布及浓度进行了数值模拟与分析研究。研究表明,火灾列车进入车站时必须及时开启车站排烟风机(SEF)、隧道事故风机(TVF)和轨旁侧排烟风机(UPE),方能使站台隧道内风速接近临界速度,基本消除站台隧道内烟气逆向扩散,同时烟雾限制在隧道局部且浓度较低,有利乘客疏散。目前该排烟机制下站台层部分楼梯口烟气温度仍偏高,风速未达到地铁设计规范要求,存在安全隐患,应当引起运营部门的重视。     

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。     

铁路隧道旅客列车火灾热释放速率的确定方法

热释放速率(HRR)是影响火灾发展和严重程度的重要指标。受自身结构影响,铁路隧道内旅客列车一旦发生火灾,影响极为严重,因此需在确定热释放速率的前提下对隧道火灾进行预防设计,但目前并无针对我国普通旅客列车和动车组的实车试验成果可供设计采用。为此,在充分调研欧洲、美国等国内外学者对HRR的有关研究成果和规定的基础上,现场实测我国铁路列车参数及乘车人特征,通过数值模拟和现场试验对比分析的方法,得到不同火灾增长速率(FGR)条件下,最高温度和HRR之间的关系类似;同一FGR条件下,随HRR峰值的增大,最高温度随之升高。并结合国外大尺寸列车火灾试验曲线,对不同火灾规模、不同FGR下列车HRR峰值展开研究,最终确定动车组的HRR峰值为15MW,普通旅客列车的HRR峰值为20 MW,FGR为慢速,为防灾规范的修订和相关工程设计提供理论支撑。     

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。     

取消地铁区间联络通道防火门的探讨

地铁两条地下区间之间联络通道中的防火门受列车活塞风压的长期往复作用,损坏脱落、威胁行车安全的情况时有发生,甚至造成较为严重的事故。通过火灾烟气模拟分析认为:车站设置全封闭站台门的情况下,采用设定的区间火灾纵向排烟模式,联络通道中能出现一定风速的气流以抵抗烟气向非火灾区间蔓延,对于设有1条联络通道和2条联络通道的区间,不设置联络通道防火门不会出现烟气向非火灾区间蔓延的情况,取消防火门是安全的;对于设有单渡线等配线的区间则存在烟气向非火灾区间蔓延的可能性,不应取消防火门。     

地铁站通风排烟系统有效性分析

为研究地铁站通风排烟系统的有效性,以某地铁站为原型,利用FDS对地铁区间隧道火灾与站台火灾进行数值模拟,得出站点内烟气温度、有毒气体浓度(以CO为主)、能见度,烟气层高度等特征参数的分布规律,分析深埋地铁站通风排烟系统的设计安全目标,探索有效性评估分析的手段和方法。     

地铁站台火灾不同排烟模式下排烟效果的数值模拟研究

运用火灾动力学模拟软件FDS,对广州某一地铁车站岛式站台端部发生5MW火灾的情况进行数值模拟研究,对比分析不同排烟模式下地铁站内的顶棚温度分布、人眼特征高度处温度、能见度、CO浓度分布以及楼梯口风速分布情况,分析其排烟效果是否满足人员安全疏散的要求。结果表明,对于顶棚温度和人眼特征高度处能见度而言,3种排烟模式都能满足要求。对于楼梯口新风风速而言,排烟口为11个的排烟模式不满足要求。比较3种模式下温度和CO浓度的扩散范围,发现排烟口为22个的排烟模式的控烟效果较好,更有利于人员的安全疏散。     

顶隔板对公路隧道火灾烟气蔓延及温度的影响研究

以隧道独立排烟道集中排烟模式为研究背景,对不同坡度下有无顶隔板的12组火灾工况进行数值模拟,分析顶隔板对隧道火灾烟气蔓延与温度分布的影响.结果表明:顶隔板使隧道在火灾情况下产生明显烟囱效应的临界坡度变为1%,同时隧道顶部的最高温度比原来至少提高了10%,隧道内600℃以上的高温烟气分布范围比无顶隔板情况多出6 m以上、...     

地铁隧道通风系统火灾排烟模式的风速试验

本文结合深圳地铁龙华线的实际情况,模拟在实际运营的情况下,区间隧道同时存在3列列车在同一区间隧道内情况下,隧道通风系统能否在火灾工况下火灾模式通风;测试火灾工况下区间隧道排烟系统的排烟效果,并对区间隧道火灾排烟风速测试结果进行了分析,并提出了有关结论,文章对工程设计与管理提供参考和借鉴。     

危险火灾场景下铁路钢桥温度场和极限承载力研究

选择典型铁路桥梁64 m单线钢桁梁为研究对象,对其火灾作用下的温度场分布情况和力学行为进行分析。基于桥梁结构特点,分析可能发生的火灾场景,确定桥面列车火灾为危险场景,并提出温度场升温曲线。通过危险火灾场景下的升温曲线对钢桁梁桥温度场进行分析,发现构件受火时间超过25 min时的温度基本接近火灾烟气温度;将桥梁温度场赋予到力学有限元模型中进行力学分析,发现受火约38 min时钢桁梁达到极限破坏状态,耐火极限较小。     

火灾对地铁隧道排烟风机能力的影响研究

研究火灾烟气状态对排烟风机性能的影响,系统分析了地铁隧道火灾烟气的烟囱效应和热阻效应,将地铁隧道系统和排烟风机作为一个整体考虑,分析隧道烟气温度和密度沿程变化规律,建立隧道火灾网络模拟的数学模型,提出在隧道火灾排烟网络模拟时应以质量流量替代体积流量和风机性能的修正方法,研究了隧道火灾烟气流动模拟的数值方法,综合分析地铁隧道火灾的热阻效应、烟囱效应及烟流状态对地铁排烟风机排烟能力的影响。研究方法和结果为地铁隧道火灾烟气控制和事故应急处理决策提供科学依据。