高海拔特長鐵路隧道火災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，我國鐵路網(wǎng)上分布著大量的鐵路隧道。隨著鐵路建設工程的發(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)計劃重點項目-“高海拔特長鐵路隧道運營安全與防災救援技術(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)進行火災燃燒試驗，主要研究高海拔條件對于火災燃燒特性的影響，包括高海拔對于火災燃燒時間的影響；高海拔對于火災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)分別進行了火災燃燒的大尺寸模型試驗和小尺寸模型試驗，對高海拔隧道火災的燃燒特性和煙氣分布規(guī)律進行研究，測得了不同火災規(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的防災救援設計提出了建議。
　　(3)建立高海拔隧道火災分析的數(shù)學模型，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燃燒特性進行了對比分析；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)合工程的實際情況，在隧道端口附近設置氣象站，實測關(guān)角隧道氣象資料(包括風速、風向、溫度、濕度等)，建立關(guān)角鐵路隧道的全尺寸三維數(shù)學模型，采用數(shù)值模擬的方法，對隧道內(nèi)不同火災場景進行數(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情況下的火災燃燒特性和煙氣分布規(guī)律，同時根據(jù)隧道內(nèi)火災燃燒情況提出了高海拔特長鐵路隧道火災人員安全疏散的可用時間

5、(ASET)。
　　(4)通過實地考察調(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)角隧道的實際情況，建立人員疏散的數(shù)學模型，針對高海拔特長鐵路隧道火災后人員安全疏散問題，進行了計算機模擬計算分析。根據(jù)不同火災場景、不同“定點”參數(shù)設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”設置參數(shù)，確定了關(guān)角隧道“定點”內(nèi)諸如：“定點”的形式和長度、橫通道間距、橫通道數(shù)量等設置參數(shù)。
　　

6、(5)針對列車著火后既無法駛離隧道，又不能夠到達“定點”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)隨機停車進行人員疏散，根據(jù)不同火災場景、不同橫通道間距設置情況下計算機數(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)橫通道的間距設置參數(shù)，確定了關(guān)角隧道內(nèi)橫通道的合理間距設置為420m。
　　(6)提出了針對關(guān)角隧道旅客列車發(fā)生火災后的防災救援設計方案，即：關(guān)角隧道定點防災救援設計和關(guān)角隧道隨機停車防災救援設計，包括