含联络线的地铁区间隧道火灾烟气分布特性及通风控制研究

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列车火灾发生在地铁区间隧道内是地铁安全运营的主要威胁,合理有效的火灾烟气通风控制对于人员安全疏散至关重要。随着地铁线路的增多,很多城市的地铁轨道交通已经从单一路线发展为交通网。作为轨道交通线网重要组成部分的联络线隧道及分岔区域数量不断增多。列车火灾发生联络线隧道或分岔区域时,区间隧道通风气流组织难度增加,火灾烟气影响范围变大,这对火灾烟气通风控制、人员安全疏散提出了新的挑战。本文以西安地铁隧道为依托,按照列车火灾的发生位置,将研究问题分为“列车火灾发生在分岔区域”和“列车火灾发生在联络线隧道”,并确定了列车火灾发生在分岔区域、列车非跨线运行,列车火灾发生在分岔区域、列车跨线运行,列车火灾发生在联络线隧道共三种火灾场景。采用FDS软件建立地铁区间隧道数值计算模型,通过数值模拟的方法对三种火灾场景的火灾烟气分布特性及通风控制进行研究:(1)针对地铁区间隧道火灾烟气分布特性,研究了三种火灾场景中相关因素对正线隧道及联络线隧道火灾烟气分布特性的影响。为研究排烟方向、隧道纵向通风速度、火源热释放速率、联络线隧道坡度对正线隧道及联络线隧道火灾烟气分布特性的影响,以向正线下游隧道排烟、正线隧道及联络线隧道纵向通风风速都为2m/s、联络线隧道坡度为0、火源热释放速率为10.5MW作为基准工况的计算条件。改变基准工况计算条件中的相关因素进行数值模拟,分别分析了三种火灾场景中排烟方向(向正线上游隧道排烟、向正线下游隧道排烟)、隧道纵向通风速度(正线隧道纵向通风风速2m/s、2.5m/s、3m/s、4m/s,联络线隧道纵向通风风速0.5m/s、1m/s、2m/s、3m/s)、火源热释放速率(5MW、7.5MW、10.5MW)、联络线隧道坡度(-4%、0、4%)对正线隧道及联络线隧道的顶棚烟气温度和人员高度处烟气温度、CO浓度、能见度的影响。(2)针对地铁区间隧道的火灾烟气通风控制,研究了三种火灾场景中烟气蔓延被控制在临界状态时所需提供的隧道纵向通风风速。首先,结合列车火灾发生位置及人员疏散方向,分析了三种火灾场景中的烟气蔓延控制目标及方法,然后,对三种火灾场景进行数值模拟,分别计算得到三种火灾场景在不同火源热释放速率(7.5MW、10.5MW)、不同联络线隧道坡度(-4%、0、4%)下烟气蔓延被控制在临界状态时所需提供的正线隧道纵向通风风速、联络线隧道纵向通风风速。
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