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。     

纵向通风下分岔隧道火灾烟气蔓延特性及控制实验研究

使用1/10的分岔隧道模型开展缩尺寸实验研究,测量不同火源功率和不同纵向通风风速下隧道内纵向温度分布,定性分析隧道火灾发生时热烟气卷吸空气的机制。结果表明：热烟气卷吸空气的根源在于其自身的斜压性和黏性造成的速度剪切。空气卷吸直接影响了隧道顶棚下方最大温度和烟气的流动状态。当无量纲通风风速小于0.19时,相比于单管隧道,分岔隧道内火羽流能够卷吸到更多的冷空气,因此顶棚下方最大温度比单管隧道的低;当无量纲通风风速大于0.19时,热烟气较多地被吹向下游,热量分配形式近似与单管隧道,因此顶棚下方最大温度接近单管隧道。随着通风风速的增加,空气卷吸强度增加,烟气层分层现象不明显。分岔隧道中一部分纵向通风风流能够进入支路隧道,因此其临界风速较单管隧道高。提出了适用于本文考虑的分岔隧道的临界风速计算模型,发现无量纲临界风速与无量纲热释放速率仍然具有与单管隧道类似的1/3幂次关系。     

地铁隧道火灾烟气蔓延和人员疏散效率研究

地铁隧道属于狭长受限空间,发生火灾后具有烟气蔓延速度快、人员救援难度大等特点。疏散平台和疏散门作为火灾时人员逃生的主要途径,合理的设置可提高人员疏散效率,保障人员安全。研究地铁隧道人员安全疏散可靠度,可为安全疏散设施设置提供决策依据。为研究地铁隧道火灾时隧道内火灾烟气特性和人员疏散的效率,基于Fire Dynamics Simulator (FDS)和Pathfinder模拟的手段,建立地铁隧道火灾模型和人员疏散模型,分析地铁隧道火灾烟气扩散规律,研究疏散门间距和疏散通道宽度对人员疏散效率的影响。研究结果表明：在2.3 m/s的纵向通风条件下,即便车厢内存在少许烟气,仍可将地铁区间隧道内的烟气控制在火源的下游侧。依据地铁隧道内温度、能见度以及CO浓度等因素确定的人员可用安全疏散时间为30 min。在疏散门间距为150 m的条件下,疏散平台宽度和疏散时间之间相应的拟合关系式为t=-604.55w+1230;在疏散平台宽度为0.7m的条件下,疏散门间距和疏散时间之间相应的拟合关系式为t=-0.075b+22.03b-809.2。在满足建筑界限的同时,为达到较高的人员疏散效率,可将疏散平台宽...     

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.     

高海拔超长铁路隧道TBM施工断面优化的探讨

TBM(Tunnel Boring Machine)施工的高海拔超长隧道面临开挖断面较大和TBM直径统一的问题,考虑采用刚性接触网、减小疏散通道宽度、缩小净空有效面积等措施对TBM施工隧道内轮廓和断面进行优化。通过建立TBM施工隧道衬砌和底部结构模型、高海拔隧道内接触网模型,对TBM施工隧道断面进行对比分析及优化。研究结果表明:160 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于接触网安装要求,采用刚性接触网时隧道开挖断面面积比采用柔性接触网时减小9.88 m^2;200 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于空气动力学要求,净空有效面积采用48.00 m^2时隧道开挖断面面积比设计规范要求减小4.64 m^2;TBM+刚性接触网可显著降低隧道工程造价、减少隧道弃渣量,有利于TBM同步衬砌技术实施,提高隧道防灾能力。     

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。     

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、...     

火源位置对铁路隧道救援站内拱顶温度纵向分布的影响

为探明铁路隧道救援站内的拱顶温度,以高黎贡山隧道为背景,建立考虑纵坡的1:10铁路隧道救援站及列车缩尺寸模型,研究不同火源位置(高端、中部和低端)在不同通风模式(自由蔓延、纵向通风和半横向通风)下对救援站拱顶温度纵向分布的影响.结果 表明:自由蔓延模式下,火源位于隧道中部时拱顶温度最高,达到940℃,远高于其他2种模式...     

各国铁路隧道火灾带来的启示

随着社会的发展，铁路里程的不断增加，隧道交通也迅速发展，而隧道的安全问题也日益为世人所关注。隧道一旦发生火灾，扑救十分困难，而且易造成严重损失。因此，世界各国都必须高度重视铁路隧道消防安全。     

沪昆高铁北盘江特大桥导风栏杆防风效果风洞试验研究

为满足列车在25 m/s风速下以设计速度350 km/h安全通过桥梁,以沪昆高铁北盘江特大桥为工程背景,研发一种桥梁防风装置—导风栏杆。每根导风栏杆由挡风面、导风角、通风孔、加强肋、安装孔构成,挡风面近似为一个扇形结构,上部有导风角,挡风面上部均布通风孔。每根导风栏杆以一定的间距排列,通过螺栓与下部预埋组件相连。通过风洞试验和风-车-桥耦合分析对导风栏杆进行防风效果验证。结果表明:导风栏杆的应用解决了列车在大风情况下的全速安全运行问题,同时提高了列车的乘坐舒适性。导风栏杆兼具挡风、导风、栏杆功能于一体,同时发挥了桥梁防风、行人安全防护的功能。大部分风通过带折角的倾斜导风叶片进行转向,减小了风荷载对导风栏杆的受力,同时减小主梁的受力。     

高速铁路灾害监测系统风报警解除时限优化方法

基于高速铁路沿线风监测系统历史数据,在保证列车运行安全的前提下以增加列车运行效率和减少大风报警处置工作量为研究目标。考虑线路的繁忙程度和大风影响程度,建立高速铁路灾害监测系统风报警解除时限优化模型。选取3条典型线路进行实例分析,从线路、线路所属铁路局、季节方面对大风报警解除时限进行优化分析,得到最优报警解除时限值。研究结果可为高速铁路灾害监测系统风报警解除时限的运用优化提供参考。     

扬州明挖隧道施工与邻近高速铁路的相互影响

扬州市江平东路三期工程新建双塘路隧道长距离邻近既有高速铁路施工,通过数值模拟分析了隧道施工引起的既有高速铁路路基变形,并对隧道基坑施工的安全性进行了分析。结果表明:新建隧道施工引起的高速铁路路基变形主要是沉降,水平变形小;既有高速铁路路堤稳定安全系数最小值为1.57,大于规范规定的最小值1.25;隧道基坑围护桩变形、基坑稳定性均满足相关规范要求。隧道邻近既有高速铁路施工安全性可得到保障。     

地铁区间隧道火灾自然排烟的数值分析

针对地铁区间隧道火灾的自然排烟,采用FDS(fire dynamics simulator)软件,数值模拟通风竖井的长宽比、埋深和开口形式对自然排烟效果的影响。模拟结果表明:当通风竖井的长宽比在1.25～2.5时,其自然排烟效果明显好于其长宽比为5时的自然排烟效果;当通风竖井的埋深在5～15 m时,对自然排烟的影响不明显;采用直通风竖井的自然排烟效果优于采用渐扩通风竖井的自然排烟效果。     

高速铁路隧道检测车检测臂末端跟随技术在新建双线隧道中的应用

针对新开通高速铁路隧道潜在病害和新建高速铁路隧道衬砌质量检测效率低的问题,研发了高速铁路隧道检测车。检测车具有3条检测臂,可同时检测隧道上部3条测线,最高检测速度可达10 km/h。在一新建双线高速铁路隧道进行了检测臂未端跟随试验。结果表明:该检测车性能稳定,安全可靠,人机交互界面良好,操作方便;检测臂端部与隧道内壁距离能较好保持在(100±20)mm,很大程度上提高了隧道衬砌质量检测效率和准确性。     

高速列车空气动力学特性的风洞试验研究

通过对2种头型高速列车1:8模型在8m×6m风洞开展的试验,比较了2种头型高速列车的气动特性,并进行了头车大侧风安全性的试验研究.结果表明,优化头型高速列车的气动阻力明显小于原型车的气动阻力,优化头型的3车编组列车的全车气动阻力比原型车约小3.7％;优化头型列车的纵向气动特性比原型车略差;2种头型的横向气动特性差异很小.     

高速铁路隧道仰拱隆起病害分析及整治方案

近年来仰拱隆起病害时有发生,影响隧道的运营和行车安全。本文结合地质情况,对云贵高原上一高速铁路隧道在运营期内出现仰拱变形隆起现象进行分析,认为引起轨道抬升的主要因素是高地应力作用及隧底围岩在地下水和列车动荷载作用下日益软弱。采取拆除隧道仰拱并加深1.5 m重构的方案进行综合整治。用MIDAS GTS/NX对原设计及整治设计方案进行数值模拟分析,验证了仰拱加厚加深方案可使隧道拱顶沉降、仰拱隆起、应力等减小,符合要求。制定了施工过程中不同工况下隧道及轨道监测方案,确保施工期间运营安全。     

高速铁路振动荷载的模拟研究

高速铁路路基动力响应的分布和变化规律已成为研究和解决路基问题的重要方面,通过确定动荷载来研究路基的动力特性是其中的一种方法。列车荷载是一个很复杂的问题,同时涉及列车轴重、悬挂体系、行车速度、轨道组成、线路平顺等等因素。本文将在充分考虑振动荷载产生机理(车辆因素、轨下基础因素等)的基础上,对已有的列车荷载表达式进行修正和完善。修正后的表达式,既考虑了相邻轮对间轮轨力的相互叠加和轨枕的分散作用,又考虑了由于轨道不平顺所产生的振动激励及其他要素,以期为高速列车动荷载的确定和路基动力响应分析提供借鉴和参考。     

高速铁路黄土隧道内轨道板上拱机理及整治方案

采用现场钻探、调查等方法对高速铁路黄土隧道运营前洞口段轨道板上拱现象进行分析,研究轨道板上拱机理,并给出相应处理方案。分析结果表明:中心水沟渗漏导致地基土含水率增大是轨道板上拱的主要原因;隧底湿陷性新黄土受水浸泡软化,仰拱填充层开裂,明洞段受其两侧暗洞段与路基桩板纵向挤压作用产生隆起;受水浸泡后,寒季冻涨作用使轨道板上拱。整治前隧道进口洞门段轨道板上拱最大值为12.9 mm,采用旋喷桩对隧道仰拱底予以加固并采取隧道疏排水措施后上拱现象消失,说明该措施可有效控制轨道板上拱变形。