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。     

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。     

地铁列车中可燃物热释放速率的测定

介绍了目前常用的室内火灾模拟方法——区域模拟与场模拟,并对其各自的特点和局限性进行对比讨论;同时还介绍了基于质量损失速率的热释放速率测试方法,给出了部分实验数据和结果分析。火源热释放速率的大小对于火灾的温度分布及烟气流动的影响较大。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于指数曲线法的列车车厢火灾设计新方法

火灾设计对防火安全概念和安全措施有很大影响,是进行隧道防火安全设计评估和计算的基础。本文基于指数火灾设计曲线法和火灾研究现状,提出了单节列车车厢火灾设计的新方法。主要目的是在基于性能的隧道防火安全设计中,为执业工程师进行单节列车车厢火灾设计提供一个灵活、可靠的方法。     

地铁区间列车中部火灾人员疏散受烟气影响分析

为了研究地铁区间隧道内列车中部发生火灾时人员疏散受烟气的影响,以A型车为例,运用FDS软件模拟火灾烟气对乘客疏散的影响。研究结果表明,列车内部火灾烟气对人员的主要危害指标为温度,疏散平台处火灾烟气对人员的主要危害指标为可见度。     

城市轨道交通列车客室火灾主动预测报警装置布置方案研究

研究了城市轨道交通列车客室火灾的特点,分析了不同探测器的适用性.对列车客室的防火设计进行建模,选取车厢中部座椅处发生汽油火灾和端部角落发生汽油火灾两种场景,并选取了 3种探测器布置方案进行模拟研究,得到了不同场景下各布置方案的探测响应时间,给出建议的探测器布置方案.该建议方案经济、有效,可为列车客室的防火设计提供理论基...     

高速列车车体结构热力耦合静强度及刚度优化分析

高速列车轻量化在降低能耗的同时,也对其服役环境提出了更高的要求。特别是在发生火灾时,轻量化的承载结构在热力耦合作用下可能受到破坏,从而造成损失。本文以有限元理论、非线性理论和结构准静态理论为基础,建立了高速列车车体结构热耦合静强度刚度仿真分析方法,并基于ABAQUS软件提出了仿真分析技术路线。通过对某高速列车车体结构热力耦合静强度刚度仿真分析及优化,验证了该方法的实用性和有效性。     

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。     

基于线型测温光纤技术的列车电气火灾预警系统研究

轨道交通电气火灾和火灾引发的烟雾灾害直接关系运输安全,因此对其安全隐患的预防、排查和迅速处理都提出极高的要求。针对目前列车预防电气火灾发生的主要手段及其不足,提出研发一种基于线型测温光纤技术的列车电气火灾预警系统。在阐述研究背景的基础上,介绍系统组成及功能,利用线型测温光纤技术原理,实现对风险部件和隐患位置温度的实时监测和定位,总结系统优势特点,为电气火灾发生前实时、准确监测和预报警提供参考。     

深圳福田地下火车站火灾危险源分级管理及优化设计

研究目的:深圳福田地下火车站同时兼有地铁站和火车站的双重特点,加之车站地下空间先天不利于突发性火灾事故的人员抢救与避难逃生.因此,本文特对地下火车站火灾危险源的管理进行研究,从而提高火车站安全运营管理水平,从源头上减少火灾发生几率.研究结论:结合福田车站的使用功能、结构形式特点,对地下车站内的火灾危险源进行了辨识,分析了其火灾荷载及火灾规模:将2 MW作为行李火和人为纵火的火灾规模,10 MW作为商铺火的火灾规模,16 MW作为列车火灾的火灾规模;依据车站地下空间构造特点、不同区域火灾危险性及人员疏散的困难性,提出了按不同区域火灾危险性采取不同的监测和管理方法,即三级火灾危险源分级管理方法.     

全自动运行列车火灾运营场景分析

针对全自动运行线路列车火灾应急处置,从调度层、列车监督交互、现场操作疏散、对外协调等方面进行技术条件分析;并针对发生列车火灾的运营场景,从处置流程、注意事项、系统建设需求等方面进行论证,最后得出研究的运营场景可满足列车火灾应急处置结论。     

面向全自动运行的城轨交通火灾联动方案设计与建模验证

全自动运行是未来城市轨道交通发展的主要方向，与传统驾驶模式相比，对于特殊运行场景下的应急处理能力与处理效率有着更高的要求。本文基于列车发生火灾的特殊运行场景，区别于以往由调度人员作为综合监控系统与列车自动监督系统的联动桥梁，设计了全自动驾驶场景下的火灾联动方案，确定了火灾报警系统的火灾识别流程、列车控制管理系统的数据转发和应急控制流程、运行控制中心的火灾响应流程，以及各系统之间的通信校验流程；同时，使用基于时间自动机理论的UPPAAL工具，对从火灾识别到火灾应急响应的全过程进行了形式化建模分析，并且对该联动方案的安全性和功能进行了形式化验证。验证结果表明，该联动方案能够有效地满足各个系统之间的联动要求，为全自动驾驶模式下的非正常运行场景的应急联动处理打下基础。     

运行列车车厢内火灾烟气特性与温度场分布的实验研究

本文以国标ＹＷ２２车厢的１／５缩尺模型为研究对象，利用燃烧风洞提供的流场模拟列车运行时的速度场。对运行列车车厢内发生火灾时的烟气流动特性和温度场分布进行了实验研究。本文的目的在于探索运行列车缩尺实验的模拟手段和方法，并积累经验和实验数据，为铁路列车火灾的控制和未来的全尺寸实验提供必要的基础。