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原文传递铁路隧道火灾临界风速研究

论文题名：	铁路隧道火灾临界风速研究
关键词：	铁路隧道;列车火灾;烟气控制;横通道;临界风速
摘要：	随着国内经济的快速发展，铁路现代化建设的不断加快，越来越多的铁路隧道涌现出来，其火灾安全也成为亟待解决和关注的问题。据统计火灾中85％的人员伤亡都是由有毒有害的烟气导致的，而受限于隧道的特殊结构，烟气无法立刻排出。因此，铁路隧道中火灾烟气控制的研究是十分重要的，对人员安全疏散及救援工作的开展具有重要的指导意义。　　本文采用事故调研、模型试验、数值模拟等方法，针对铁路隧道列车着火后隧道及横通道内临界风速问题进行研究。主要研究工作及成果如下: 　　(1)对近百年来的113起铁路隧道火灾事故进行统计分析。结果表明:隧道火灾在20世纪70年代和90年代出现次数最多，从90年代至今为事故下降期，但火灾数量依旧较大;铁路隧道中列车着火可能性更大，占所有铁路隧道火灾事故的85.84％，其中列车车厢外部火灾（特别是车厢底部火灾）发生的概率最高，且导致的火灾伤亡也最大，是火灾监控的重点;电气火灾、管理不善和人为纵火这三类原因导致的列车火灾发生频率较高，占所有火灾事故的90.27％，造成的后果也最为严重。　　(2)分析阻塞比对隧道临界风速的影响，采用1∶20缩尺寸隧道模型，在火源功率为5.88kW时，对9种不同阻塞比的临界风速进行模型试验研究。结果表明:有列车阻碍物时临界风速明显降低，并随着阻塞比的增大而减小，且减小比例略小于阻塞比;对临界风速的测量值进行数据拟合得到阻塞比修正系数为0.548，从而提出考虑隧道阻塞比时临界风速的计算公式;对比分析本实验所得与既往研究所得临界风速减小比例与阻塞比的关系，认为火源燃烧面高度、火源位置（火源与阻碍物的相对位置关系、火源在阻碍物内/外部）和列车侧壁开口面积是导致有列车阻碍物时临界风速减小比例与阻塞比关系不同的主要因素。　　(3)铁路隧道火灾时，横通道是人员逃生的重要通道，而横通道临界风速是横通道能否有效防烟的重要参数。通过对影响横通道临界风速的相关因素进行量纲分析，并采用数值模拟方法量化研究了火源热释放率、纵向风速、横通道防火门高及门宽、横通道与隧道夹角等因素对横通道临界风速的影响。结果表明:当隧道无量纲纵向风速不大于0.114时，横通道临界风速随纵向风速增大呈现3/7次方增长关系;当无量纲纵向风速大于0.114时，横通道临界风速随纵向风速的增大呈现-3/40次方减小关系;横通道临界风速与火源热释放率呈现1/3次方关系、与横通道防火门高度近似成6/5次方关系、与横通道及隧道之间的夹角成-3/8次方关系，而与防火门门宽无关。进而得到横通道临界风速的无量纲计算公式。
作者：	张剑高
专业：	安全科学与工程
导师：	姜学鹏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文