考虑人员逃生公路隧道火灾控制风速研究

公路隧道火灾人员逃生与控制风速关系密切。本研究基于PHOENICS软件,建立了矩形、圆形及马蹄形断面下二、三及四车道9种计算模型,选取了大客车(20 MW)及无载重货车(30 MW)2种火源释放率, 选取了2.0 m/s、2.5 m/s、3.0 m/s、3.5 m/s及4.0 m/s的入口风速共计40种主要常见火灾工况,考虑了纵向通风对人体极限温度承受值的影响,采用了杨涛修正的动态火源释放率曲线及周勇狄修正的克拉尼公式,选用了适当的人员逃生条件,给出了每种工况8个特征时刻的10个特征点的温度值及曲线图,给出了燃烧5 min、12 min、30 min后火源处的纵横断面温度云图及中轴面烟气云图,给出了对应于火源燃烧位置上下游8个特征位置下人员逃生的忍受时间与逃离时间。研究得出:在基于人员逃生条件下矩形断面隧道在火源释放率为20 MW时二车道控制风速为3.0 m/s,三、四车道均为2.5 m/s;30 MW时二、三、四车道控制风速均为3.5 m/s,圆形与马蹄形断面隧道在火源释放率为20 MW时二、三、四车道控制风速均为3.5 m/s,30 MW时二车道控制风速均为4.0 m/s,三、四车道均为3.5 m/s。在火灾发生1 min后,人员以1 m/s从火源上下游进行疏散均可安全逃生。     

区间隧道列车火灾通风临界时间研究

计算地铁区间列车火灾人员所需安全疏散时间,与模拟所得可用安全疏散时间对比,确定区间人员疏散策略及通风临界时间。研究表明：地铁列车外部中间位置着火停靠在区间,火源功率分别为5、7.5、10 MW,需启动纵向通风排烟系统,组织人员向上风向疏散。火源功率为5 MW,纵向通风风速为2.0 m/s时,150~180 s 开始通风可保证人员安全疏散;火源功率为7.5、10 MW,纵向通风风速分别为2.4、2.6 m/s 时,120~180 s 开始通风可保证人员安全疏散。风机由静止转换为事故工况的通风临界时间为120 s,由运转转换为事故工况的通风临界时间为90 s。     

长大双洞公路隧道联络通道间距设置研究

为了更有效且经济地对双洞单向公路隧道联络通道的设置间距进行确定,本研究首先结合PHOENICS计算软件建立了某特长双洞单向公路隧道的计算模型,并对隧道内的火灾烟雾场及温度场进行了模拟研究;进而以修正的Crane模型及FED死亡模型为基础,以“高温-CO”叠加伤害为原则,通过微元积分的手段对火灾温度及CO浓度进行了进一步的修正,从而推导出了人员逃生过程中的生命损失值模型;再以荷兰学者在Benelux隧道内所进行的火灾人员疏散实验研究为基础,结合蒙特卡洛法给出了逃生人员的疏散时间及疏散速度的分布情况,最终将以上所得研究结果进行联立,得出了“联络通道间距—人员死亡概率”关系曲线。研究表明:双洞单向公路隧道发生火灾时,其通风风速超过临界风速时才会有利于下游温度及CO浓度的控制,否则通风将会对下游人员的逃生形成负作用。当环境风速为0 m/s且逃生距离为200 m时,人员逃生失败概率为1.008 65%;当环境风速为2.0 m/s且逃生距离为400 m时,人员逃生失败概率最大,其大小为3.319 91%。最终结合风险评价等级得出了长大双洞隧道联络通道间距应小于320 m为宜。     

高海拔单洞+服务隧道横通道间距设置研究

以火灾工况下人员安全疏散作为控制标准,同时考虑高海拔对烟雾扩散以及人员逃生速度、心理等因素的影响,建立随机停车最不利工况下火灾计算模型以及人员逃生计算模型,分别计算人员逃生可用安全疏散时间及必需安全疏散时间,研究海拔超过3 500 m单洞+服务隧道满足乘车人员全部安全逃生的最佳横通道间距。计算结果表明:在高海拔地区隧道内列车发生火灾且随机停车模式下,将计算所得人员逃生可用时间与人员逃生必需时间进行对比,为保证人员疏散安全,此类铁路隧道横通道间距应250 m设置一道。计算结果可为类似高海拔隧道横通道间距设计提供参考。     

单洞双线隧道火灾疏散时临界风速实验研究

以青岛崂山隧道为研究对象,搭建中尺寸单洞双线隧道实验平台,研究了列车发生火灾时,不同纵向风速对烟气扩散和人员疏散的影响。实验结果表明,单洞双线隧道发生火灾时,火源上方隧道顶棚区域附近温度最高并向两侧呈递减分布;垂直方向,火源两侧的烟气温度从上至下呈递减分布;在隧道发生火灾时能实现列车人员安全疏散的临界纵向风速为3 m/s。     

火灾工程在厦门翔安隧道项目中的应用

近年来,许多国家都发生了不同程度的公路隧道火灾事故,在国际上引起了广泛的关注。因此,火灾工程分析方法在国际隧道防火设计上的应用越来越普遍。通过引入可维生环境的设计概念,当隧道内发生火灾时,利用纵向通风模式达到满足隧道内人员疏散逃生要求的目的。厦门翔安隧道是国内第1条大断面海底隧道,全长约9 km,海底隧道长5.95 km。本文首先分析了厦门翔安隧道的特点,然后引入了国际上常用的进行火灾工程分析所使用的可维生环境概念,最后对该工程进行了火灾模拟分析。假定隧道内发生火灾的最大释热量为30 MW,分析后发现设计单位采用的2.5 m/s临界风速不能满足火灾工况下的烟控要求,烟气有回流现象发生。因此建议临界风速由2.5 m/s提高到3.0 m/s,确保烟气能被有效控制以保证隧道防火安全。在纵向风速为3.0 m/s的情况下,分析了火灾发展不同时刻的可维生环境参数,确保隧道内人员能安全疏散,从而提升厦门翔安隧道烟控、消防、防灾系统的整体设计水平。     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值模拟

针对列车中部着火且停靠在区间隧道中部的地铁隧道火灾情况,提出了一种改进的纵向通风模式,即疏散平台下先送风、再采用传统的纵向通风,并进行了数值模拟.模拟结果表明,时单线矩形区间隧道,在10 MW的火源强度下,当疏散平台下送风风口组间距为10m且隧道风机风量为50 m3/s时(或风口组间距不超过30 m且隧道风机风量为70m3/s时),可以满足安全消防的温度指标、能见度指标和CO浓度指标.同时模拟得出区间隧道两端纵向通风的临界风速在2.4～2.8 m/s之间.     

高海拔双向行车公路隧道火灾控烟风速研究

雀儿山隧道为高海拔双向行车公路隧道,发生火灾后需要兼顾火灾点两侧人员的疏散,烟气控制较单向行车隧道复杂。采用FDS软件对雀儿山隧道进行火灾三维数值模拟,研究了高海拔双向行车公路隧道火灾时的烟气流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:高海拔隧道火灾烟气流动比低海拔隧道速度快;纵坡隧道发生火灾时,若不采取任何控烟措施,烟流在火风压效应的作用下会从高洞口排出,而烟流沿下坡方向的蔓延距离仅在10 m左右,火灾烟气沿火灾点两侧蔓延极不对称;当隧道高洞口控制风速过大或横通道内控制风速过小时,易出现烟气蔓延对称性不佳或烟气窜入横通道,故二者应合理取值;当隧道高洞口施加0.5 m/s的风速、横通道施加1.0 m/s的风速时,烟气在火灾点两侧基本呈对称蔓延,且火灾两侧的能见度也基本对称;建议类似于依托工程的单洞双向行车公路隧道火灾疏散救援阶段,隧道高洞口风速控制在0.5 m/s左右、横通道内风速控制在1.0 m/s左右,以利于人员逃生。     

高海拔隧道防烟策略及疏散通道间距探讨

为了确定高海拔环境下特长公路隧道的服务隧道防烟通风策略及人员疏散通道最佳间距,采用FDS和Pathfinder建立了主隧道+服务隧道的通风排烟及人员疏散仿真模拟平台,分析50 MW火灾规模下隧道内烟气运动规律及人员疏散过程,基于克拉尼公式和FED准则综合判定ASET(可用安全疏散时间)。针对低氧气环境下人员运动效率低下的这一背景情况,对人员疏散速度进行折减,进一步确定RSET(必须安全疏散时间)。结果表明:服务隧道内纵向风速1.6 m/s可保证服务隧道内1 200 s时间范围内无烟,考虑高海拔地区火灾增长系数的折减,人员可用安全疏散时间呈现为“W”形,下游200 m处可用安全疏散时间最少,结合人员必须安全疏散时间分析,人行通道间距宜设置为200 m。     

纵向风速对隧道细水雾灭火效果影响探讨

摘 要：为了探究细水雾和纵向通风共同作用下隧道内烟气运动情况,确定配置有细水雾灭火系统的隧道最佳通风策略。采用FDS建立了隧道细水雾数值模拟模型,分别计算了不同纵向风速情况下隧道内温度、有害气体浓度及辐射热通量的变化情况。结果表明：30 MW火灾规模下,烟气层在火源上风向15 m的喷雾区开始出现逐渐层降,烟气层下降至2 m以下;至300 s灭火结束时,上风向150 m内,烟气层全部下降至2 m以下。故火灾发生5 min后,人员疏散距离应大于150 m。对比相同通风风速下（1 m/s）细水雾施加前后辐射热通量变化情况得出,开启细水雾灭火系统25 s后,火源下游5 m处热辐射强度由6 kW/m2降至0。建议开启细水雾灭火系统时尽量保持隧道内1 m/s的通风风速。     

单向长隧道极端条件下火灾安全疏散研究

为研究严重交通堵塞及逆向自然风对隧道火灾时烟控效果的影响,并为逃生楼梯的参数设计提供依据,针对通风井排出式纵向排烟区段,考虑火灾点正对隧道中部一处楼梯的最不利情况,利用仿真软件建立了二车道长隧道计算模型,并对模型的准确性进行了验证。结果表明:严重交通堵塞单独作用或与逆向风共同作用导致隧道排烟阻力增大,相比于一般隧道状况,应开启区段所有风机,且二者共同作用下的可用时间最少、安全性最低;通过疏散分析,得到火灾下游第1个楼梯为最不利逃生出口,同一楼梯间距下的平均通过率基本持平,各疏散场景下的整体平均通过率与楼梯宽度间呈较好的单指数函数关系,最佳楼梯纵向间距随楼梯宽度的增加线性增大。     

城市综合管廊火灾特性和人员疏散安全性研究

为了研究城市综合管廊火灾特性和人员疏散安全性,采用数值模拟的方法,分析了管廊电缆火灾规模、烟气流动特性,研究人员疏散的安全性。结果表明,火源位于电力舱中部时,火灾规模最大,约为 2.5 MW;人员可用安全疏散时间为 240 s,可以安全逃生。     

公路隧道滞留人员密度和疏散时间预测研究

为研究公路隧道突发火灾事故下滞留人员的密度与疏散时间,结合火灾应急响应时间与处置要求,引入交通波传播理论,考虑交通流状态、人员组成、车辆组成等因素,提出滞留人员密度计算方法,并以人员密度、大巴车疏散时间等为参数,构建人员疏散时间预测模型,分析不同交通流条件下的疏散时间,通过实例计算与数值仿真,验证了模型的有效性。结果表明：基于交通波理论提出的滞留人员密度计算方法,能准确地计算出隧道突发火灾事故后的人员密度分布,符合真实场景中的非均匀分布特征;采用人员疏散时间预测模型,能快速预测公路隧道人员疏散所需时间,预测结果与仿真结果基本一致。     

基于FDS的公路隧道火灾可逆射流风机通风疏散研究

随着我国公路隧道从高速建设期转变为建设与管理并重期,可逆射流风机在隧道通风系统中得到广泛应用。为探究可逆射流风机在隧道火灾下通风运行方式对人员疏散的影响,依托广东山隧道,采用5,20 MW两种火源功率,研究不同射流风机运行方式下隧道中部区域烟气、温度、CO体积分数及能见度的变化特性。结果表明,自然风和射流风机的出口气流均会破坏烟气-空气分层结构。在隧道内部1 m/s纵向自然风的影响下,面对不同功率火源,射流风机运行模式与人员疏散方向应随之改变。     

深圳前海地下道路人员逃生疏散研究

深圳市前海地下道路,具有地下立交、多点进出、变截面、长度特长等突出的结构特点,其火灾特性、疏散救援组织等更为复杂,因此需对地下道路逃生疏散结构设计的合理性进行研究。首先对地下道路疏散通道逃生出口通行能力、大型车辆人员疏散时间关键参数进行了现场实验研究,其次采用CFD软件模拟地下道路火灾烟气发展规律并确定可用安全疏散时间ASET,最后采用STEPS软件模拟地下道路人员疏散逃生所需安全疏散时间RSET。结果显示地下道路发生火灾时,人员基本8 min内可以疏散到无火灾隧道,但为保证人员均能在危险到来前安全疏散,应及时开启通风系统,以保证温度、CO浓度及可见度均在忍耐范围内。