列车在长大隧道内着火后继续运行的速度优化研究

旅客列车行驶在长大隧道内发生火灾时，迫停在隧道内实施人员疏散和救援十分困难，一般应行驶到隧道内的定点或驶离隧道再实施救援。而列车继续行驶可能造成火势增强，扩大危害的不良后果。本课题以着火的旅客列车为研究对象，基于活塞风效应、传热传质理论和燃烧反应动力学，采用模型试验、理论分析和数值模拟等方法，研究列车着火后继续在隧道内行驶，隧道与列车的几何特征包括阻塞比对火灾燃烧特性的影响，列车运行速度对火源热释放速率、烟气的扩散和温度分布的作用规律以及对火焰烟气逆流的临界风速的影响，建立列车速度与火灾热释放速率和烟气扩散特性的一般关系，提出运动列车的火灾烟气逆流临界风速和优化速度的计算方法，确定使火灾强度和烟气扩散控制在一定限度和范围内的优化速度。研究成果可直接为长大隧道列车火灾的应急救援设计提供理论依据，对隧道火灾防灾减灾具有重要意义。同时，本项目也是在非定常的运动体火灾研究方面的有益探索。

本课题是为了解决地铁隧道和铁路长大隧道的列车火灾应急救援中一些共性问题，如列车着火后在隧道中继续运行的火灾特性，列车运行速度对火灾特性的影响，运动体火灾风险评估等而提出的，对隧道列车火灾的应急救援与防灾减灾具有重要的理论和实际指导意义。.课题组采用理论分析、模型实验与数值模拟相结合，相对运动与绝对运动原理相结合的方法，对列车着火后在隧道内继续运行的速度优化问题进行了研究。在权威国际期刊“Fire Safety Journal”、高水平期刊《土木工程学报》、《铁道学报》及国际学术会议上发表SCI论文1篇，EI论文2篇，EI国际会议论文1篇。获得运动火源实验装置的专利授权1项。部分研究成果尚在整理中，待后续发表。代表性的成果包括：.（1）隧道火灾典型非线性现象——回燃的机理、产生条件及特征的研究。该研究揭示了车厢、隧道等狭长空间内发生火灾后，产生回燃的机理、条件和关键影响因素，确定了燃料挥发份的质量百分比的临界值、点火延迟类型及空气湿度对狭长空间火灾回燃的影响。研究成果对于运动列车着火后继续运动的救援模式具有重要意义，可为避免列车行驶到救援站进行救援时发生回燃并造成二次灾害提供指导。.（2）隧道列车火灾的烟气逆流与临界风速的研究。该研究揭示了列车和隧道的几何特征对列车活塞风效应的影响以及活塞风对列车火灾烟气流动的作用，分析了纯烟气顶棚射流与火焰顶棚射流的特性在烟气逆流与临界风速方面的差异，深化了火灾烟气逆流和临界风速问题的研究。研究成果对掌握列车运动火灾的烟气流动特性及控制烟气在隧道内和向车厢内蔓延都具有参考价值。.（3）实现了基于绝对运动的隧道运动体火灾的模型试验与数值模拟，为研究运动体火灾提供了有效的模型实验和数值模拟的方法，具有重要的推广应用价值。.（4）隧道列车火灾顶棚射流的温度与烟气的时空变化规律的研究。该研究揭示了着火列车运动时的顶棚射流在温度分布、烟气浓度分布以及时变规律等方面的特性，分析了影响火焰形状的关键因素。火焰顶棚射流会影响通过开口或缝隙流入车厢内的烟气，研究成果可为评估烟气蔓延对列车运行安全的影响提供指导。.（5）隧道列车火灾的列车速度限值问题研究。该研究综合考虑列车着火后在隧道内继续运动过程中的流动与传热、传质现象，分析了车速对热释放速率等运动火灾特性的影响以及优化列车运动速度的主要条件，提出了基于相对运动与绝对运动关联的确定优化速度的方法。研