隧道火灾特性评估模型

本文提出了一个确定隧道火灾物理特性的半经验模型。传统上认为，火灾只是简单的与其热释放率有关，热释放率就是烟雾量与烟雾升温的乘积。但是．对于一个给定的火灾，这几个量值具有一定的关系，而且，火灾的规模是由热释放率决定的。本研究着眼于庚烷油池火灾．这种火灾在燃烧过程中只有一种燃烧物．而且容易根据油池大小来确定火灾规模。本文的主要目的是建立一个模型，根据给定庚烷油池直径，可以确定一组热释放率、烟雾量和烟雾温度的数据。通过对燃烧产物的分析，推导出了燃烧速率和掺气率的公式，并和一些国际推荐做了比较。     

基于视频图像的公路隧道火灾烟雾检测

为有效检测公路隧道火灾烟雾并预警，针对公路隧道传统火灾烟雾探测器存在的反应慢和功能单一等问题，通过分析研究火灾烟雾视频图像的颜色和纹理特征，提出一种基于烟雾图像特征的公路隧道火灾烟雾检测方法。首先，通过改进后的Vibe算法模型提取图像运动区域；然后，在YUV色彩空间中确定疑似烟雾区域后利用颜色滤出方法分割出疑似烟雾区域；最后，用从疑似烟雾区域图像中提取的颜色矩和均匀局部二进制模式（ULBP）与灰度共生矩阵（GLCM）构成机器学习分类器的输入向量进行隧道火灾烟雾识别。为满足复杂的隧道环境，对比分析BP神经网络、支持向量机、随机森林3种机器学习分类器的烟雾识别效果，选出最优算法作为公路隧道烟雾识别分类器。通过模拟公路隧道火灾烟雾试验视频和某实际公路隧道火灾视频对分类器进行试验测试，结果表明： 基于BP神经网络算法的检测系统识别性能最优，选取的烟雾特征具有较高识别精度，能够在隧道复杂环境中识别火灾烟雾。     

超宽水下隧道侧壁排烟策略数值模拟研究

侧壁排烟是水下隧道主要火灾排烟方式之一,其排烟策略对火灾排烟效果有着重大的影响,尤其是3车道及以上的宽体隧道,排烟策略对侧壁排烟效果的影响更为明显。以某双向6车道水下隧道为例,采用数值模拟方法,分析了隧道内火灾烟气扩散和人员疏散过程,并以排烟效率和安全疏散时间为评价指标,对比分析了各种排烟策略的排烟效果。结果表明:1)纵向风能有效抑制烟雾往上游方向扩散,但同时也会增加烟雾往下游方向的扩散距离;2)纵向风对排烟效率和可用安全疏散时间存在一定影响,排烟口开启方式应结合纵向风速确定。该成果可为隧道运营管理和应急救援提供参考。     

武汉三阳路越江隧道地铁火灾联动控制方案设计

为确保越江隧道及地铁运营安全,对各系统的联动控制方案进行研究,在火灾救援模式下,保证机电设备子系统能协助管理人员在第一时间作出决策,执行正确有效的联动控制方案。模拟地铁越江隧道在不同地点、不同工况下发生火灾时各系统合理的工作方式,为控制烟雾和热量的扩散提供依据,为隧道内人员提供一定的新风量,保证疏散人员快速到达安全地点,实现隧道总体的防灾、减灾和救灾功能,遏制地铁隧道火灾次生灾害,最大限度地为隧道救援赢得时间。     

设疏散平行导洞时超高海拔隧道的临界长度

为了研究基于避灾疏散需求而设置平行导洞的隧道的临界长度,利用FDS软件,在单个火源未发生蔓延,人群逃生速度不发生变化和洞内风速为火灾工况控制风速2.5m·s~(-1)的假定条件下,模拟超高海拔隧道火灾发展过程,分析火灾温度、烟雾扩散速度与隧道内人员逃生速度的关系,从防灾救援的角度提出:当人员逃生距离达约600m时易发生危险,从而得到超高海拔单洞双向交通隧道设置避灾疏散平导时,其临界长度为1 200m。     

长大公路隧道火灾安全疏散研究

为研究长大公路隧道运营期火灾发生时人员的安全疏散,首先对隧道火灾发生的原因、特点以及影响安全疏散的主要因素进行分析探讨,其次以某特长公路隧道为例,基于计算流体动力学模型,利用CFD软件对隧道进行火灾的数值模拟,研究了火灾时隧道内的烟雾、温度场的纵向分布扩散规律。并根据计算结果对隧道结构的通风防灾系统进行人员的安全疏散模拟。结果表明,在3 m/s的纵向通风条件下,当出现最不利火灾工况时,原有的通风防灾系统满足人员疏散的要求。     

基于图像识别分析探测隧道火灾的技术与创新

目前,应用火灾探测器系统进行检测隧道火灾时,由于隧道中存在粉尘多、潮气重和风速大等特点,因而存在火灾自动报警设备误报率和漏报率高等问题,针对这些问题,提出了一种基于图像识别分析探测隧道火灾的技术。该技术通过红外、近红外、可见光的多频视频摄像,采集火灾初期的烟雾和火焰图像,提取烟雾和火焰相关物理特性,进行融合计算,形成火灾概率信息并同时输出复合图像信息。通过实验验证,整个系统能够同时复合检测温度、火焰和烟雾等多种在火灾发生时产生的物理量,且探测过程全程可视化,具有较强的实时性、准确性和稳定性。     

公路隧道火灾情况下风压场变化的模型试验研究

公路隧道发生火灾时,对隧道安全构成威胁的是烟流和温度的扩散,而烟流和温度的扩散速度主要依赖于风流速度,影响风流速度的主要因素是风压。由于隧道火灾产生的烟流节流效应阻力、烟流摩擦阻力、烟流浮力效应的作用,使隧道内风压发生很大的变化,因此,研究风压的变化规律对救援和通风方案的制定有着极其重要的意义。     

侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热性能研究

为探究侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热作用，并为隧道的水幕设计和消防疏散提供参考，使用FDS软件对水幕模型进行数值模拟计算。在8 MW的火灾规模下，研究隧道顶部2个喷头和4个喷头2种布置方式，0.08、0.1、0.25、0.4 MPa 4种水喷头工作压力、侧向排烟量大小、排烟口间距和数量等主要因素对隧道水幕阻烟隔热性能的影响，分析比较烟气扩散范围、温度及能见度的变化规律，评估隧道疏散救援环境。结果表明： 水幕系统能抑制隧道内烟气的扩散，阻止隧道温度过快上涨，并能改善隧道内的能见度； 水幕系统在排烟量增加、排烟口间距减小、排烟口数量增加的情况下，阻烟隔热性能更明显； 水幕系统对隧道内能见度的改善作用只维持于火灾发生的前中期，后期效果将减弱，因此消防救援工作应在火灾发生的前中期开展。     

隧道内路面坡度和车速对车辆烟雾排放量影响的研究

通过发动机台架和柴油车道路排放测试，研究公路隧道内路面坡度和车速对车辆烟雾排放的影响。结果表明，随着隧道内路面坡度的升高，车辆烟雾排放量增加；坡度每升高1度，烟雾排放量增加40％-125％；3％的路面坡度导致烟雾排放急剧上升225％-650％。在隧道内行车速度越高，烟雾排放量越大；车速提高10km/h烟雾排放量增加20％-25％；超过70km/h的车速将导致烟雾排放量的急剧升高。研究结果为公路隧道设计和隧道内行车速度调控提供重要的基础数据。     

竖井型大长城市隧道火灾通风的数值模拟研究

随着城市建设发展,竖井型隧道越来越多地应用于城市交通隧道中。本文采用稳态与非稳态方法对火灾工况下竖井型隧道的气流场进行了数值模拟,分析了竖井型自然通风口对高温烟气扩散的影响。研究认为,竖井自然通风口引入隧道外冷空气,显著降低火源端部温度,可在一定程度上减少高温烟气对火源处隧道顶板的破坏。通过竖井引入新风,显著降低火源附近的有毒气体浓度,改善了火灾救援条件。火灾产生的有毒烟气由隧道洞口集中排放转变为竖井自然通风口分散排放,这对制定火灾救援、人员疏散方案有重要的指导作用。     

单洞双向隧道火灾疏解预案的制定

采用理论分析和试验验证的方法对设置回车道、紧急避车带的隧道内火灾规模及烟气传播速度进行了研究.研究结果表明:可使用风机转向及开启台数控制烟气传播速度;火灾工况可按3个阶段(起火阶段、撤离阶段、灭火阶段)进行控制;在起火阶段烟气传播的速度控制应在0.5 m/s左右以抑制火势的蔓延;撤离阶段应控制烟气向距离火灾区近端洞口流动,且隧道内气流速度必须大于烟气传播的速度;在灭火阶段应保证隧道内气流速度大于2 .5 m/s,并应向距离火灾区近端洞口流动.在每一阶段根据火灾发生位置,车辆采用顺序行使、倒退及调头(先倒退至紧急停车带、回车道)行使等措施进行疏解.     

超大断面双层盾构隧道火灾特性及疏散救援研究——以深圳机荷高速公路隧道为例

为解决超大断面高速公路隧道的火灾排烟及疏散救援难题,以深圳机荷高速双层盾构隧道为依托,采用FDS数值模拟方法对隧道标准断面和分叉断面处火灾排烟特性、温度场和能见度的分布规律进行研究,确定火灾工况下各个位置能见度和温度随时间的变化以及烟气扩散情况,建议隧道内应控制纵向风速不小于3 m/s;结合高速公路隧道火灾的起因和特点,开展高速公路隧道火灾事故应急救援综合研究,运用仿真模拟法对多组楼梯参数取值情况下共计6种疏散工况进行计算,确定横通道间距为250 m、楼梯间距为80 m时,可满足人员安全疏散要求;最后,提出超大断面双层高速公路隧道火灾应急救援体系,并针对机荷高速双层盾构隧道给出救援疏散路线以及各位置发生火灾时的排烟疏散策略。     

超高海拔特长公路隧道横通道间距设置研究

受海拔因素的影响,超高海拔地区特长公路隧道防灾救援和低海拔地区有较大差异,依托成都～香日德公路雪山一号隧道,以火灾工况下人员安全疏散为控制标准,考虑超高海拔地区人员反应、火灾燃烧特性等,通过数值模拟分析安全疏散和火灾扩散过程,从而得到超高海拔地区满足人员安全逃生的隧道横通道间距。结果表明,在20MW火灾规模下,超高海拔地区人员疏散逃生距离超过200m,可能发生危险。故综合隧道建设成本和防灾救援需求,雪山一号隧道横通道间距取200m。研究结果可为类似超高海拔隧道横通道间距设计提供借鉴和参考。     

单洞双向隧道火灾疏解预案

采用理论分析和试验验证的方法对设置回车道、紧急避车带的隧道内火灾规模及烟气传播速度进行了研究。研究结果表明：可使用风机转向及开启台数控制烟气传播速度;火灾工况可按3个阶段（起火阶段、撤离阶段、灭火阶段）进行控制;在起火阶段烟气传播的速度控制应在0．5m／s左右以抑制火势的蔓延;撤离阶段应控制烟气向距离火灾区近端洞口流动,且隧道内气流速度必须大于烟气传播的速度;在灭火阶段应保证隧道内气流速度大于2．5m／s．并应向距离火灾区近端洞口流动。在每一阶段根据火灾发生位置,车辆采用顺序行使、倒退及调头（先倒退至紧急停车带、回车道）行使等措施进行疏解。     

隧道内横向偏置火源火灾烟气温度特性全尺寸试验研究

为了研究隧道内火灾温度分布规律和烟气运动状态，使交通隧道火灾灾害降到最低，通过全尺寸隧道火灾试验研究了热释放速率为30 MW火源位于偏离横向中心位置一个车道宽度条件下的顶棚射流的烟气温度特征，分析了烟气在各阶段的温度分布以及沿横向和纵向扩散的规律。结果表明：在火源下游一定区域内，偏置火源火灾产生的烟气在沿隧道横向和纵向扩散温度分布均呈非对称形态；烟气继续沿纵向扩散一段距离后，逐渐出现和形成温度分层；偏置火源顶棚射流的温升趋势随时间呈二次多项式关系增长，远壁面烟气沉降高度和温度衰减幅值大于相应中心火源的试验值；与中心火源的相似，火源在下游30 m内的顶棚射流温升随纵向距离的增加符合指数衰减规律，但同时还受到偏置距离的影响；可使用量纲一的偏距与量纲一的纵向距离的函数关系式描述其分布规律。     

隧道衬砌结构火灾损伤评定方法

根据隧道火灾的特性，采用隧道火灾后检查和隧道现场试验的方法，对隧道火灾进行评估；根据调查统计和试验分析结果建立了隧道衬砌结构损伤评定分级。在此基础上，结合隧道结构的实际情况，制定了衬砌结构修复加固的建议方案。     

火灾高温下盾构衬砌结构试验与力学模型综述

复杂运营环境下自然与人为因素所引发的众多隧道火灾已造成了重大的社会影响和经济损失。火灾已成为威胁隧道安全运营的主要灾害之一,其对隧道衬砌结构会产生严重的损伤乃至破坏。盾构衬砌为装配式结构,接缝多以螺栓连接,火灾高温下易发生管片爆裂和接缝连接薄弱部位受损而诱发的突然破坏;同时,由于盾构隧道周围地层的约束作用有限,其衬砌结构体系受火损坏后垮塌的风险极高。为提高软土地层环境下盾构隧道装配式衬砌结构体系的耐火能力及火灾安全性,本文调研了盾构隧道火灾安全研究现状,对与盾构隧道火灾安全研究相关的试验及理论分析工作做了较为全面的综述,主要包括:火灾高温下盾构隧道衬砌管片力学特性试验与理论分析模型,火灾高温下管片接缝力学特性试验与理论分析模型,火灾高温下盾构衬砌体系力学特性试验与理论分析模型,火灾高温下盾构隧道周围地层力学行为研究。在此基础上,针对大直径盾构隧道的火灾试验,高温引起的盾构衬砌管片材料性能劣化评价及主动式抗火管片的材料设计,火灾高温条件下盾构衬砌结构计算模型精细化这3个核心问题,展望了盾构衬砌受火灾影响的研究方向和思路。     

火灾模式下公路隧道竖井温度场分布试验研究

公路隧道发生火灾时,高温和热烟气对隧道威胁巨大,竖井的烟囱效应严重影响温度和烟气的扩散,目前对竖井内温度发展情况的研究甚少。为分析火灾发生后竖井内的烟流特性及温度场的分布规律,利用大比例模型试验,以秦岭终南山公路隧道为研究对象,考察了不同火源点位置、通风工况、火灾规模情况下竖井内温度场的分布规律,对分析其它长大公路隧道火灾时竖井内温度场的分布也有一定的借鉴意义。     

工业电缆隧道火灾探究

为了获取电缆隧道火灾参数,研究隧道内空气温度及火灾烟雾浓度随时间、空间的分布情况,利用NIST (美国国家标准和技术研究院)研发软件FDS(Fire Dynamics Simulator),建立电缆隧道模型,进行全尺寸火灾模拟,通过实验数据处理和分析,给出了电缆隧道发生火灾时烟气浓度和氧气浓度以及纵向温度的变化规律,为现实火灾救援灭火、人员逃亡提供一些有效方法,并对火灾预防提出一些建议。