高速列车火灾热释放速率计算方法研究

总结了国内外对高速列车火灾热释放速率的研究状况,同时介绍了研究列车热释放速率的主要几种方法,分析了影响列车热释放速率的主要因素。文章认为利用试验结合理论方法同时利用计算机模拟是一种较为科学并经济的方法,较适合用于列车的火灾热释放速率验证。     

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.     

系列化中国标准地铁主要部件对车辆火灾热释放速率的影响研究

随着社会经济发展，地铁车辆已成为我国现代交通的重要基础设施。热释放速率是轨道交通车辆防火设计、火灾安全评估和隧道通风系统设计的重要参数，然而现有地铁列车火灾燃烧特性的研究结果并不能反映出车内主要部件对火灾热释放速率的影响。为了有效地对地铁列车结构和防火设计提供指导，基于系列化中国标准地铁列车实际结构，根据材料燃烧试验测试得到的车内非金属可燃材料的燃烧特性参数，建立车辆火灾的数值计算模型，通过数值计算方法模拟采用不同燃烧特性材料时的车内火灾蔓延过程，对比分析顶板、侧墙、座椅和地板4种车内主要部件对车辆火灾热释放速率的影响。研究表明，地铁车厢内主要部件对热释放速率的影响程度与火灾蔓延顺序、部件空间位置有关，影响程度由大到小依次为顶板、侧墙、座椅、地板。     

地铁车厢火灾蔓延规律及人员疏散安全性研究

为完成在设定工况下某地铁车辆火灾发生后的最大热释放速率及达到最大热释放速率所需的时间和人员疏散的安全性研究,根据某车辆厂提供的地铁车辆参数及车辆所用材料,通过某燃烧试验室测得车辆所用材料相关的热力学参数并基于pyrosim建立地铁车厢火灾模型。对地铁车厢火灾模型的热释放速率、毒气浓度、能见度和温度4项指标进行分析,研究地铁车厢火灾发展机理及蔓延规律。通过实际演练获得必需安全疏散时间,结合仿真结果依照NFPA101规范,通过地铁车厢火灾模型的能见度、毒气浓度以及温度3个指标确定地铁车厢火灾发生后可用安全疏散时间,对比必需安全疏散时间与可用安全疏散时间研究该地铁车厢火灾发生后人员疏散的安全性。     

B型地铁列车侧壁材料耐火性分析

以典型B型地铁车辆为研究对象,利用Pyrosim软件分别建立侧墙墙板材料为铝合金和玻璃钢的模型进行数值模拟仿真,并对两种模型发生火灾时车厢内部的热释放速率、温度、CO浓度进行对比,分析两种不同材料侧墙的车辆的火灾危害程度。结果表明:铝合金墙板侧墙具有更好的防火能力,火灾安全性更高。     

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。     

隧道火灾中火区阻力的理论研究

根据热流体学和通风学理论,对火区阻力的计算方法及影响因素进行研究。首先在修正的热阻力概念基础上建立热阻力的表达式,然后推导绕流阻力与火灾规模和风速的关系式,最终建立比较严谨的火区阻力实用公式,并得到数值模拟的验证。该式表明:在简化的物理模型中火区阻力与火灾规模成线性关系,与风速存在二次曲线关系;在风速不影响热释放速率的条件下,火区附加通风阻力与风速成正比,但对货车引起的隧道火灾,附加通风阻力与风速近似存在二次曲线关系。研究成果为火灾通风网络解算和防排烟方案的制定提供参考。     

基于公路隧道内车辆对火灾影响数值研究

以武汉长江公路隧道为工程背景,利用FDS5.0数值模拟软件建立隧道实体模型,进行火灾数值模拟分析。研究不同火灾热释放率、车辆长度、火源车辆阻塞比以及附近车辆之间间距、附近车辆长度、附近车辆阻塞比6种因素下,隧道内拱顶温度和人平均身高Z=1.70 m处CO浓度的分布规律,并对这6种因素进行敏感性分析。结果表明:隧道的拱顶温度随着热释放率和阻塞比的增加而增加,随着着火车辆长度的增加而减小;Z=1.70 m处CO浓度随着火灾热释放率和车辆长度的增加而增大,随阻塞比的增大而减小;影响隧道火灾的主要因素是热释放率和车辆阻塞比,应有针对性地对这二种因素进行有效的管理。     

火焰引燃高速列车车厢窗帘燃烧特性全尺寸试验研究

以CRH1高速列车车厢单个窗帘为重点研究对象,运用家具量热仪,全尺寸试验研究不同引火源功率、不同通风量等条件下窗帘点燃特性、热释放速率、质量损失率、热释放总量、烟气释放速率等重要火灾动力学参数;分析它们之间关系,最终总结其燃烧行为及特性,为高速列车火灾防治及安全设计提供基础数据及参考依据。研究结果表明:高速列车窗帘较易引燃,1 min左右即可引燃,纵向蔓延为主,持续燃烧时间为6~15 min;热释放速率易受不同引火源功率及火场环境影响,可达400 k W/m2以上;热释放总量随引火源功率及通风量增加而降低,最高超过60 MJ/m2;烟气释放速率与通风量成正比,基本不受引火源功率影响;抑制有焰燃烧,降低其自身燃烧性能是高速列车窗帘阻燃关键。     

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。     

基于Unity3D的地铁线路三维模型自动生成的研究

地铁线路三维模型的自动生成有助于快速实现三维视景仿真。以线路平面和纵断面数据为基础,研究了线路路径点的坐标计算方法;采用Unity3D和C#程序,结合数据库技术,实现了数据读取与路径生成;采用线渲染器组件和生成Mesh网格的方法,实现了轨道、道岔等模型的创建;并通过Douglas–Peucker算法,实现对轨道三维模型的简化,有效提升了画面渲染速度和帧率;运用碰撞检测、消息广播等技术,实现了虚拟场景漫游和列车运行模拟。基于该研究开发的软件可快速构建地铁线路模型并进行驱动,为地铁运营场景仿真提供三维视景基础。     

列车车窗雪天特效场景的建模与仿真

本文以轨道交通视景仿真为背景,对三维视景仿真特效进行研究。利用Creator建模软件对线路、车站及周边环境进行建模,重点是对雪效及车窗积雪进行建模;并以VC++2005为平台,利用OpenSceneGraph技术实现对三维模型的驱动控制和人机互动。     

高速列车牵引传动系统仿真可信度评估方法

针对高速列车牵引传动系统仿真信号的特点,利用Prony变换提取信号的频率、幅值、阻尼和能量等特征,分别构造残差、频率、幅值和阻尼相似度来度量仿真信号与实际信号的差异;将评估指标的可信度分为整体可信度和特征可信度,综合考虑两种可信度,给出了指标可信度的量化模型;使用群组AHP方法确定可信度指标权重,降低了确权的主观性,使可信度指标的权重更加客观合理;形成了一套定性和定量分析相结合的综合仿真可信度评估方法。将本文方法运用到CRH2型动车组牵引传动系统的无故障和故障注入仿真实验,结果证明了本文方法的合理性、有效性和实用性。     

优化PWM控制的计算机仿真方法研究

优化PWM(脉宽调制)控制在高频化和大功率方面有其独特的优势,本文对优化PWM控制进行计算机仿真方法研究,具体介绍了逆变器 电机系统的仿真模型及其运用MATLAB/SIMULINK建立的结构图,最后以优化PWM中效率最优PWM控制为例给出仿真结果,从而证明了该仿真方法的有效性。     

基于Matlab/Simulink的SS_8型电力机车供电系统建模与仿真

详细分析了SS8型电力机车电路的工作原理和特性,以及阻抗匹配平衡变压器的工作原理和牵引供电系统的构成,利用Matlab软件中的Simulink仿真平台建立了包括SS8型电力机车和阻抗匹配变压器在内的供电系统的仿真模型,最后对整个牵引供电系统的电能质量问题进行了仿真和分析,验证了模型的可行性。     

ATS仿真培训系统的设计与实现

利用仿真技术对员工进行职业培训已越来越广泛地得到认可.从上海市地铁1号线ATS系统实际出发,综台现代仿真理论、DCOM和ActiveX等技术,设计一种基于分布式三层结构的城轨ATS仿真培训系统解决方案.重点介绍系统的体系结构,以及该仿真培训系统的各功能模块.     

客运专线牵引供电系统电气特性的仿真研究

采用建模仿真的分析方法,以甬台温客运专线某一供电臂为原型,根据客运专线牵引供电系统的结构特点建立仿真模型。仿真分析了牵引网短路故障情况下,变电所测得的牵引网阻抗,并分析综合接地对牵引供电系统阻抗特性的影响;还仿真分析了在正常运行情况下,牵引网的电流分配关系。     

LTE-M系统隧道场景性能仿真评估

LTE-M(LTE-Machine to Machine)系统性能与电波传播和无线信道密切相关。分析LTE-M系统在隧道漏缆场景信道特性,介绍3GPP单径莱斯和多径信道模型;开发LTE-M系统链路仿真系统,对不同信道模型、信噪比、移动速度、莱斯K因子下的系统性能,包括吞吐量、丢包率和误比特率,进行仿真评估。根据仿真结果,给出LTE-M网络规划与优化建议,包括信噪比优化目标设定为15 dB左右,在列车高速移动时采用多普勒频偏校正技术,并应该尽可能使漏缆与接收天线之间存在视距路径(LoS)。     

基于AMESim的动车组制动防滑系统自定义建模与仿真

介绍了制动防滑系统的原理并建立数学模型,基于AMESim软件的二次开发平台AMESet建立了轮轨模块、制动阀信号控制模块。在AMESim软件中使用这些模块建立了制动防滑系统的仿真模型并进行了仿真,仿真结果与实际情况吻合。     

不同类型逆变器功率损耗和输出电压品质的比较

重点对不同类型逆变器馈电的传动系统的功率损耗和输出电压品质进行了比较,逆变器类型包括采用dv/dt或正弦波滤波器的硬开关逆变器以及谐振或准谐振逆变器.谐振逆变器以ZCS谐振逆变器为代表,准谐振逆变器以直流环节采用高频变压器的ZVS准谐振逆变器为代表,给出了仿真和试验结果.在PSPICE环境下,模型仿真几乎全部使用实物.数字仿真时,采用异步电机和电缆组成的高频模型.实验测量是在现有逆变器实验模型上进行的,此模型专用于检测带有dv/dt(或正弦波)滤波器选件的逆变器功能.测量时使用了LEM Norma D6100功率分析仪和一台基于PC平台的功率分析仪,并采用多功能插件NI-Daq 6024E和在LabVIEW环境下开发的控制软件.