高速列车车厢火灾防排烟优化及破窗条件下最佳行驶速度研究

作     者：何晟霖 

作者单位：四川师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱杰

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高速列车 移动火灾 小尺寸试验 最佳行驶速度 防排烟 

摘      要：中国高速铁路作为国民出行的主要交通方式,其发展速度日新月异,当前国内已掌握各类复杂条件下建造高速铁路的成套体系,其运营速度、运营总里程及客流量均高居世界第一。在创造出傲人成绩的同时,列车安全也备受国内外学者关注。由于高速列车车厢内部属典型受限空间,其可燃物种类复杂,发生火灾后有火势蔓延迅速、羽流形式复杂、烟气浓度大且温度高、救援工作难以迅速展开等特点,极易构成重大人员伤亡及经济损失。目前国内外针对高速列车火灾提出的应急预案显示,列车起火后应以适当运行速度行驶至最近疏散点,因此列车在多重耦合因素作用下的防排烟方式及行驶速度具有很高的研究价值。本文以单节CRH380D型动车组二等座车厢为研究对象,经过多次实地考察构建FDS模型,在列车原有应急通风系统的基础上进行防排烟优化研究,并依据相似性原理进行小尺寸火灾试验,确定列车设计补风风量及排烟量的大小,在此基础上对打破应急车窗后列车车厢火势发展变化进行研究,最终确定破窗条件下列车最佳行驶速度,结果表明:(1)一定程度上增大排烟量会使车厢温度及火灾烟气浓度有效降低,但排烟量超过一定数值后对车厢温度及火灾烟气浓度的影响程度明显减弱,本研究中,考虑经济性及可实现性,最佳排烟量取2.02m/s;(2)一定程度上增大新风量会改变车厢内气流组织与压力环境,提升排烟效果,但应急通风系统单个补风口补风量超过1750m/h后会使车厢火灾向更加不利的方向发展;(3)在火灾进入轰燃阶段前,破窗会有效降低车厢内温度及烟气浓度,当火灾发生300s后,破窗使火灾热释放速率、车厢温度及烟气浓度快速上升,对乘客生命安全造成巨大威胁;(4)破窗后增大车速会使车厢内整体温度场及烟气浓度发生略微改变,列车以20km/h、40km/h、60km/h的速度行驶时,车厢内最高温度、最大浓度以及火灾发展后期的烟气层高度并未随列车行驶速度增加发生太大改变。在列车车厢内部发生火灾后,乘客应尽快疏散至相邻车厢,列车可以不小于60km/h的速度行驶至最近疏散点等待救援。本文在列车现有应急通风系统的基础上研究破窗后外界新风对列车车厢内火灾蔓延的影响并提出列车在破窗后的最佳行驶速度,为高速列车火灾消防基础提供科学理论依据。