高海拔特長鐵路隧道火災(zāi)燃燒特性與安全疏散研究.pdf

1、由于我國多山區(qū)的地形特點(diǎn)，我國鐵路網(wǎng)上分布著大量的鐵路隧道。隨著鐵路建設(shè)工程的發(fā)展，長隧道的規(guī)模和數(shù)量也日益增多，其中3km以上的鐵路隧道就有近200座，這一系列長大隧道的修建也帶來了長大隧道鐵路運(yùn)行安全問題的出現(xiàn)。特長鐵路隧道由于其長度較大，隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時列車很難在安全時間內(nèi)駛出洞外，對人員的生命安全和隧道結(jié)構(gòu)都會造成極大的威脅。因此，在我國長大鐵路隧道修建的背景下，如何保證隧道的安全性是一個非常重要的問題。
　　本文結(jié)合鐵道

2、部科技研究開發(fā)計劃重點(diǎn)項目-“高海拔特長鐵路隧道運(yùn)營安全與防災(zāi)救援技術(shù)研究”子項(編號：KCD09002531)，以青藏線上的關(guān)角特長鐵路隧道為典型研究對象進(jìn)行研究。本論文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　(1)采用現(xiàn)場試驗的手段，在不同海拔高度地區(qū)進(jìn)行火災(zāi)燃燒試驗，主要研究高海拔條件對于火災(zāi)燃燒特性的影響，包括高海拔對于火災(zāi)燃燒時間的影響；高海拔對于火災(zāi)燃燒熱釋放速率的影響等。
　　(2)采用現(xiàn)場試驗的手段，在高海拔

3、特長鐵路隧道--關(guān)角隧道(32.645km)的斜井和泄水洞內(nèi)分別進(jìn)行了火災(zāi)燃燒的大尺寸模型試驗和小尺寸模型試驗，對高海拔隧道火災(zāi)的燃燒特性和煙氣分布規(guī)律進(jìn)行研究，測得了不同火災(zāi)規(guī)模條件下隧道內(nèi)溫度和煙氣分布，通過對試驗結(jié)果的分析得到高海拔隧道火災(zāi)的燃燒特性，同時結(jié)合試驗的分析結(jié)果針對高海拔隧道火災(zāi)的防災(zāi)救援設(shè)計提出了建議。
　　(3)建立高海拔隧道火災(zāi)分析的數(shù)學(xué)模型，通過與現(xiàn)場試驗的結(jié)果的對比，驗證了模型的合理性；采用數(shù)值模擬的方

4、法對高海拔隧道火災(zāi)燃燒特性進(jìn)行了對比分析；同時以依托工程關(guān)角特長鐵路隧道為具體研究對象，結(jié)合工程的實(shí)際情況，在隧道端口附近設(shè)置氣象站，實(shí)測關(guān)角隧道氣象資料(包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等)，建立關(guān)角鐵路隧道的全尺寸三維數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)值模擬的方法，對隧道內(nèi)不同火災(zāi)場景進(jìn)行數(shù)值模擬計算。首次系統(tǒng)地探討了高海拔特長鐵路隧道在列車火災(zāi)情況下的火災(zāi)燃燒特性和煙氣分布規(guī)律，同時根據(jù)隧道內(nèi)火災(zāi)燃燒情況提出了高海拔特長鐵路隧道火災(zāi)人員安全疏散的可用時間

5、(ASET)。
　　(4)通過實(shí)地考察調(diào)研，以及國內(nèi)外相關(guān)工程經(jīng)驗類比，同時從人員安全疏散的角度出發(fā)，結(jié)合關(guān)角隧道的實(shí)際情況，建立人員疏散的數(shù)學(xué)模型，針對高海拔特長鐵路隧道火災(zāi)后人員安全疏散問題，進(jìn)行了計算機(jī)模擬計算分析。根據(jù)不同火災(zāi)場景、不同“定點(diǎn)”參數(shù)設(shè)置情況下人員安全疏散的需要時間(RSET)，優(yōu)化特長鐵路隧道“定點(diǎn)”設(shè)置參數(shù)，確定了關(guān)角隧道“定點(diǎn)”內(nèi)諸如：“定點(diǎn)”的形式和長度、橫通道間距、橫通道數(shù)量等設(shè)置參數(shù)。
　　

6、(5)針對列車著火后既無法駛離隧道，又不能夠到達(dá)“定點(diǎn)”而只能停在隧道內(nèi)其它任意位置的情況，列車在隧道內(nèi)隨機(jī)停車進(jìn)行人員疏散，根據(jù)不同火災(zāi)場景、不同橫通道間距設(shè)置情況下計算機(jī)數(shù)值模擬計算人員安全疏散的時間，得出了高海拔特長鐵路隧道內(nèi)橫通道的間距設(shè)置參數(shù)，確定了關(guān)角隧道內(nèi)橫通道的合理間距設(shè)置為420m。
　　(6)提出了針對關(guān)角隧道旅客列車發(fā)生火災(zāi)后的防災(zāi)救援設(shè)計方案，即：關(guān)角隧道定點(diǎn)防災(zāi)救援設(shè)計和關(guān)角隧道隨機(jī)停車防災(zāi)救援設(shè)計，包括