隧道火灾后衬砌结构力学特性与损伤机理研究

随着我国运输业的发展,铁路隧道内火灾事故时有发生.隧道发生火灾的类型主要有三种:旅客列车的各种意外事故着火、货物列车火灾和油罐列车火灾.其中在隧道内容易着火且危害最大的当属油罐列车(又称油槽列车)着火,这是因为石油产品具有非常大的火灾危险特性,着火后燃烧持续时间长,范围大,温度上升速度快,火焰中心的最高温度往往超过1 000℃,局部甚至高达1 200℃～1 600℃,使消防扑灭存在极大困难,以致对隧道衬砌产生的破坏也最严重.1976年至1998年间,仅油槽列车在隧道内发生的重大火灾事故共计有8起,累计中断行车时间2 500小时,人员伤亡超过300人(死亡115人),其直接经济损失超过3 000万元,间接经济损失则无法估计.     

铁路及地铁隧道内列车火灾疏散模式调研与分析

本文调研分析了干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路和地铁隧道列车火灾疏散模式的相关规范、标准和工程案例,研究了定点疏散与随机疏散模式的差异,系统梳理并对比分析了铁路和地铁隧道列车火灾疏散模式的异同.研究结果表明:(1)不同的列车火灾疏散模式对设计的需求不同,应根据相关规范和工程特征尽早、慎重确定疏散模式,以便开展设计工作...     

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。     

铁路隧道火灾探测器应用研究

通过分析各类火灾探测器在隧道应用的优缺点,并通过小尺寸实验平台对铁路隧道运动列车车厢火灾的探测进行研究,结合探测器工作原理对实验过程中探测器的响应特性进行分析,有效地实现火灾目标探测,为铁路隧道火灾探测器的选型提供参考。     

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。     

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。     

铁路隧道设置固定式消防设施的可行性

以油罐列车失火为隧道消防的主要对象，分析铁路隧道内油龙火灾特点，阐明以水作为灭火剂，采取水幕（雾）封隔，水喷雾扑灭初、中期火灾的可行性。同时指出，铁路隧道消防工作仍应贯彻“预防为主、防消结合”的方针。     

高海拔隧道防灾疏散救援及新型救援站型式

研究目的:考虑高海拔条件对列车内人员疏散能力及烟气扩散的影响,对高海拔大纵坡铁路隧道防灾疏散救援模式和新型紧急救援站型式开展研究,基于数值模拟分析高海拔大纵坡铁路隧道烟气扩散规律,确定新型紧急救援站型式及结构设计参数。研究结论:(1)高海拔铁路隧道结合洞外环境、安全疏散时间等因素可选择洞外疏散和洞内待避两种疏散模式;(2)铁路隧道外部救援可采用铁路救援、公路救援及空中救援三种模式,高海拔铁路隧道宜采用以铁路救援为主的模式;(3)推荐采用由列车着火停靠区、隔离过渡区、救援列车停靠区三部分组成的新型洞内紧急救援站模式;(4)海拔高度升高和坡度加大均加剧了烟气蔓延,而坡度变化对火灾扩散的影响较海拔高度更为显著;(5)本研究成果可指导高海拔铁路隧道防灾疏散救援设计。     

长大铁路隧道防灾救援信号防护方案分析

基于长大铁路隧道内列车发生火灾时的运营组织和救援疏散原则,针对不同隧道的救援设施配置、救援疏散模式及救援预案,结合不同线路信号系统的技术标准,分析信号系统对相关列车可采取的安全防护方案,达到有效防止灾害范围扩大及对疏散旅客造成二次伤害的目的。     

公交化特点下新型城际铁路隧道防灾救援研究

文章对铁路隧道"定点"救援和城市轨道交通"定点+随机"救援不同体系进行梳理和对比,并针对大湾区城际(市域)铁路公交化、地下化的趋势,确定新型城际铁路隧道"全过程"的防灾救援原则。对各类措施下火灾烟气扩散规律和人员疏散效率进行数值模拟,结果表明当列车在区间隧道发生火灾,为保证有效疏散有必要对火灾的"全过程"和"全工况"进行分析,在铁路隧道 "定点"救援的基础上做相应加强措施。     

400 km/h动车组车体压力载荷列车参数影响特征研究

由于空气可压缩性和隧道壁面的限制,列车高速驶入隧道产生的压力波动以近似当地声速的速度在隧道内传播并发生反射,形成了隧道内复杂的压力环境,给列车带来如气动阻力增大、车内人员的耳感不适性等不利影响,甚至会造成侧窗玻璃破裂,车体结构疲劳破坏等.随着列车速度的不断提高,列车能耗、人员舒适性等问题要求的提高,高速列车进入隧道的空...     

纵向风对高海拔铁路隧道火灾烟气时空分布的影响

目前对高海拔铁路隧道火灾的研究较少。本文应用火灾动态仿真模拟软件(Fire Dynamic Simulation,FDS)对海拔500,3000 m铁路隧道内的火灾烟气蔓延进行了数值模拟分析,对比了高海拔环境低温、低压、低氧等显著特征及纵向风速对隧道火灾的影响。结果表明,在本文的火灾计算条件下海拔3000 m时隧道内的最高温度比低海拔时低24.8%,CO浓度增大30%~50%;海拔3000 m时随着纵向风速增加,拱顶最高温度显著下降,最大降幅达62.5%,且最高温度点向下游偏离火源区边缘上方;火源上游温度减小且升温范围逐渐减小,纵向风对上游烟气的“稀释”“阻拦”作用强于下游。     

地铁隧道火灾疏散救援问题的研究

根据地铁隧道内列车火灾的特点,在分析隧道火灾原因、烟气扩散影响和人员疏散时间等基础上,提出隧道火灾排烟模式原则,以及在隧道内采用侧向疏散平台加联络通道、在列车上应用细水雾消防技术等建议.     

重载铁路隧道基底脱空条件下服役状态影响研究

隧道基底在重载列车动力荷载的长期循环作用下,将不可避免地出现累积损伤、疲劳破坏以及基底围岩脱空等现象。为了揭示重载铁路隧道基底脱空对仰拱结构的影响,采用数值模拟方法建立动载-隧道-围岩三维数值动力学模型,探明不同基底脱空状态下重载铁路隧道过车时基底结构的动力响应特征,并基于弯拉状态下的混凝土S-N曲线得到不同脱空状态下仰拱结构的疲劳寿命。研究结果表明：列车通过隧道时仰拱结构不同部位的各响应时程曲线呈现出波动起伏的峰谷交替现象,反映了重载列车车轮滚动通过的循环加载-卸载效应。基底脱空将使得过车时隧道仰拱的竖向沉降量以及最大主应力均有不同程度的增加,对隧道运营产生不利影响。基底结构受脱空宽度的影响较大,而受脱空深度的影响并不显著,在相同脱空深度下,仰拱的竖向沉降幅值随着脱空宽度的增加变化十分明显。基底脱空宽度对重载铁路隧道结构服役状态及运营寿命影响显著,为满足隧道运营的设计使用年限要求,V级围岩条件下隧道基底脱空宽度不能超过2 m,超限则必须及时进行整治,限制脱空的发展。同时在隧道建设过程中,若隧道基底围岩级别弱于IV级,应采取有效措施进行加固。     

30t轴重条件下隧道技术标准研究

研究目的:货运重载是铁路发展的趋势之一,目前我国重载列车的轴重是25 t,近期的发展目标是轴重达到30 t.轴重增加将使轨道和轨下基础承受较大的荷载,也将增加隧道基底病害的发生几率.因此需要深入研究轴重增加对隧道基底结构的影响,研究30 t轴重下隧道的技术标准.研究结论:以客货混跑的太行山隧道为基础进行重载铁路隧道的断面设计基本上是可行的;重载铁路隧道应取消单纯的铺底结构,在Ⅲ级以上围岩设置仰拱,且仰拱的矢跨比和厚度应不低于客运专线隧道标准;由于重载列车荷载的复杂性和围岩的千差万别,在制定30 t轴重条件下隧道技术标准时需要结合目前重载线路进行大量现场测试.     

铁路隧道防止火灾对策

本文根据已有的国内外资料,结合我国铁路隧道的调查情况,对当前隧道内列车火灾事故进行了分析;阐述了隧道务需贯彻“预防为主,防消结合”的消防工作方针;提出了防止火灾的建议和具体设想。     

石太客运专线长大隧道防灾救援设计研究

研究目的:通过对石太铁路客运专线太行山、南梁长大隧道防灾救援的设计进行研究,探讨解决长大隧道防灾救援设计的关键技术问题.研究结论:隧道防灾救援应贯彻"以防为主,防消结合,方便自救,安全疏散"的原则;阻止发生火灾事故的列车进入隧道,旅客列车发生火灾后,不得在隧道内停车,确有必要,在隧道内设置"紧急救援站"进行停车疏散;当列车在隧道内发生火灾事故,凡能继续运行时,均应遵循"先将列车拉出洞外再进行列车解体及火灾事故处理"的基本原则;在设置运营通风时,应充分考虑到火灾时防、排烟要求,尽可能将隧道的防灾通风和运营通风结合起来;本着"简单、可靠、经济"的原则,隧道内设置必要的防灾救援系统设备.     

高压细水雾消火栓灭火系统在铁路特长隧道消防中的应用

在隧道中列车发生火灾,一般救援和消防都非常困难,常用封堵隧道的方法缺氧而窒息灭火;普通消火栓系统存在灭火效率低、日常维护费用高等缺点。根据铁路火灾的流动性、救援困难等特点,结合室内消火栓设计理念,提出特长隧道救援点高压细水雾消火栓灭火系统设计方法。在铁路特长隧道消防点灭火中,细水雾是一种比其他灭火剂更为节水、高效、经济和环保的新型灭火剂;高压细水雾消火栓灭火系统和其他灭火系统相比,系统简单、操作灵活、管理方便、安全高效,对隧道消防具有很强的针对性;高压细水雾具有降温、洗涤烟雾和毒气功能,可有效保护旅客通过横通道,安全迅速转移到救援点的安全区;灭火时按3套6只细水雾喷枪同时工作,可保护或扑救3节列车的火灾,单只喷枪耗水量36L/min,灭火持续时间大于30min。     

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。