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高铁隧道火灾烟气控制分析

时间:2023-09-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:4.3.2.4着火列车停靠位置3当着火列车停靠在救援站位置3时,分别对考虑着火列车运行及不考虑着火列车运行两种工况进行模拟计算。

高铁隧道火灾烟气控制分析

4.3.2.1 列车运行时隧道内的烟气分布规律

着火列车以80 km/h的速度继续运行至救援站减速停车疏散,列车运行时高温烟气通过着火车厢的车窗进入隧道内,不同计算时间下隧道纵向温度、烟气密度分布如图4-13及图4-14所示。

从图4-13以及图4-14中分析可知:当着火列车在隧道内继续运行时,车内的高温烟气将通过破裂的车窗进入隧道内,并与隧道内的大量冷空气剧烈混合,混合后的烟气温度以及密度都大大降低,将给隧道内火灾烟气的探测工作带来巨大困难。

图4-13 不同计算时间下的隧道内温度分布

图4-14 不同计算时间下的隧道内烟气分布

4.3.2.2 着火列车停靠位置1

当着火列车停靠在救援站位置1时,分别对考虑着火列车运行及不考虑着火列车运行两种工况进行模拟计算。救援站顶部纵向温度分布如图4-15所示,救援站疏散站台2.0 m高度处温度分布如图4-16所示,救援站疏散站台2.0 m高度处能见度如图4-17所示。

图4-15 救援站顶部纵向温度分布

从图4-15、图4-16中分析可知:在着火列车停靠位置1处,不考虑列车运行工况下隧道顶部烟气温度以及救援站疏散站台人员高度2 m处最高温度比考虑了列车运行的工况略低一点,并且在考虑列车运行工况下高温烟气的影响范围略大一点,但都满足辐射控制标准。

图4-16 救援站疏散站台人员高度2.0 m处温度分布

从图4-17中分析可知:考虑列车运行时,着火列车行驶至救援站停车,列车运行过程中烟气通过车窗进入救援站内,列车停车初期(60~80 s)顶部排烟风井还不能及时将烟气排走,使得救援站进站端(火源左侧)疏散站台2.0 m高度处的能见度低于10 m,不满足能见度控制标准。而在不考虑列车运行工况下,高温烟气通过车窗进入隧道内,由于没有活塞风对烟气的扰动,高温烟气在隧道顶部聚集,然后向两侧纵向流动,使得救援站进站端(火源左侧)疏散站台2.0 m高度处的能见度远远大于10 m,说明此种计算方式对于救援站人员安全疏散是偏安全的,与实际的救援站火灾情况不符。因此,要得到更加准确的救援站火灾烟气蔓延特性,应考虑着火列车的运行。着火列车停靠位置1处不同列车运行状态下烟气分布如图4-18及图4-19所示。

图4-17 救援站疏散站台人员高度2.0 m处烟气能见度

图4-18 不考虑列车运行不同时刻的烟气分布

从图4-18及图4-19中可知,当着火列车停靠在救援站位置1时,救援站所采用的排烟模式能够将高温烟气控制在1号~3号排烟风井之间,而救援站其他位置是无烟环境,有利于人员的安全疏散。

图4-19 考虑列车运行不同时刻的烟气分布

4.3.2.3 着火列车停靠位置2

当着火列车停靠在救援站位置2时,分别对考虑着火列车运行及不考虑着火列车运行两种工况进行模拟计算。救援站顶部纵向温度分布如图4-20所示,救援站疏散站台人员高度2 m处温度分布如图4-21所示,救援站疏散站台人员高度2 m处烟气能见度如图4-22所示。

图4-20 救援站顶部纵向温度分布

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图4-21 救援站疏散站台人员高度2 m处温度分布

从图4-20、图4-21中分析可知:在着火列车停靠位置2处,不考虑列车运行工况下隧道顶部烟气温度以及救援站疏散站台2.0 m高度处最高温度比考虑列车运行工况略低一点,且高温烟气的影响范围也略小一点,同时两种工况下高温烟气的影响都满足辐射控制标准。

图4-22 救援站疏散站台人员高度2 m处烟气能见度

从图4-22中分析可知:考虑列车运行时,着火列车在减速进站过程中大量高温烟气进入隧道内,使得救援站进站端(火源左侧)疏散站台2.0 m高度处计算早期(60~80 s)的能见度低于10 m,随着计算时间增大,活塞风扰动作用减弱,能见度逐渐提高。而在不考虑列车运行工况下,救援站进站端疏散站台2.0 m高度处的能见度远远大于10 m,但与实际救援站火灾情景不符,即在研究救援站火灾烟气蔓延特性时,应考虑着火列车的运行。图4-23及图4-24为着火列车停靠位置2处不同列车运行状态下的烟气分布,从中可知,不考虑列车运行时火源左侧处于无烟环境,而考虑列车运行时,左侧隧道早期有烟气扩散,随着计算时间增加烟气逐渐减少。

图4-23 不考虑列车运行不同时刻的烟气分布

图4-24 考虑列车运行不同时刻的烟气分布

从图4-23及4-24可知,当着火列车停靠在救援站位置2时,救援站所采用的排烟模式能够将高温烟气控制在2号~4号排烟风井之间,而救援站其他位置是无烟环境,有利于人员的安全疏散。

4.3.2.4 着火列车停靠位置3

当着火列车停靠在救援站位置3时,分别对考虑着火列车运行及不考虑着火列车运行两种工况进行模拟计算。救援站顶部纵向温度分布如图4-25所示,救援站疏散站台2.0 m高度处温度分布如图4-26所示,救援站疏散站台2.0 m高度处烟气能见度如图4-27所示。

图4-25 救援站顶部纵向温度分布

图4-26 救援站疏散站台人员高度2 m处烟气温度分布

从图4-25~图4-27分析可知:在列车停靠位置3,在不考虑着火列车运行的工况下救援站顶部最高烟气温度为210 °C,而在考虑列车运行工况下为240 °C,降低了30 °C,且高温烟气影响范围由21 m变为44 m。

图4-27 救援站疏散站台人员高度2 m处烟气能见度

对于救援站疏散站台2.0 m高度处的烟气能见度,在不考虑列车运行工况下,计算早期能见度远远大于10 m,且计算时间内能见度都比考虑列车运行工况高,但是此计算方式对于人员安全疏散来说是偏安全的,与实际的救援站火灾情况不符,即在研究救援站火灾烟气蔓延特性时应考虑着火列车的运行。

图4-28及图4-29为着火列车停靠位置3处不同列车运行状态下的烟气分布,分析可知,不考虑列车运行时火源左侧处于无烟环境,而考虑列车运行时,左侧隧道早期有烟气扩散,随着计算时间增加烟气逐渐减少。

图4-28 不考虑列车运行不同时刻的烟气分布

从图4-28及图4-29可知,当着火列车停靠在救援站位置3时,救援站所采用的排烟模式能够将高温烟气控制在3号~4号排烟风井之间,而救援站其他位置是无烟环境,有利于人员的安全疏散。

图4-29 考虑列车运行不同时刻的烟气分布

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