【摘 要】
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在城市道路公共交通网络中,长大公路隧道和大容量公交车不断增多,以满足人们的出行需求、增大载客量、提高运能和运行效率的要求。但与此同时,也带来了较大的安全隐患和风险。其中,隧道内公交车火灾是最易发生、危害最严重的灾害之一。因此,有必要深入研究长大公路隧道内公交车火灾的演化规律以及隧道内的人员疏散策略,以便为隧道内公交车火灾的防治及人员救援提供指导和参考。本文以深圳某特长公路隧道内的公交车火灾为对象,
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在城市道路公共交通网络中,长大公路隧道和大容量公交车不断增多,以满足人们的出行需求、增大载客量、提高运能和运行效率的要求。但与此同时,也带来了较大的安全隐患和风险。其中,隧道内公交车火灾是最易发生、危害最严重的灾害之一。因此,有必要深入研究长大公路隧道内公交车火灾的演化规律以及隧道内的人员疏散策略,以便为隧道内公交车火灾的防治及人员救援提供指导和参考。本文以深圳某特长公路隧道内的公交车火灾为对象,采用理论分析、火灾数值模拟、人员疏散仿真与模型验证相结合的方法,对其火灾安全疏散问题进行了研究。主要研究内容包括:(1)长大公路隧道内公交车外部火灾在不同通风条件下的烟气流动特性;(2)长大公路隧道的横通道参数对公交车火灾条件下人员疏散时间和安全性的影响;(3)隧道中公交车内部火灾的烟气流动规律及车窗开启时间对烟气蔓延的影响;(4)公交车内部火灾条件下基于烟气蔓延与疏散过程协同的疏散安全性;(5)公交车内部火灾条件下基于烟气蔓延与疏散过程耦合作用的车内人员疏散行为特征。研究结果表明:(1)公交车火灾热释放速率为30MW时,矩形断面隧道内的烟气逆流临界风速为3.2m/s;纵向通风在火源近侧直角区形成涡流和环形等温线,横截面隧道的温度梯度降低,且顶棚直角区的烟气最高温度在一定纵向风速下出现最小值;而拱形断面隧道的壁面近火源侧的涡流则不明显,烟气流场较为稳定,但隧道坡度的存在使得上坡方向的烟气蔓延的趋势与过程加强、加快;(2)隧道内横通道间距为250m时有利于提高横通道的疏散效率,横通道宽度为2.5m可降低疏散总时间;隧道存在坡度且自然通风条件下发生火灾时,横通道间距为500m的疏散时间小于安全许可时间;(3)公交车内部发生1MW的超快速火灾时,前门处的烟气浓度、速度和温度会在第38s左右出现第一个明显波峰;发生30s后打开车窗可抑制车内火势发展,且在30s后前门不做疏散使用时可保证人员疏散过程处于安全范围内;(4)基于火灾发展与疏散过程的协同,公交车内烟气对疏散路径选择的影响体现在开始疏散后第5s;(5)考虑烟气蔓延与疏散过程的耦合,人群产生依据车内火势调整路径和选择出口的行为,疏散安全不再局限于疏散时间的判别。本文关于隧道内公交车开窗条件对内部火灾烟气流动特性和人员疏散过程的影响以及基于耦合作用的疏散时间安全判别法的研究具有一定创新性。本文研究工作得到深圳市坂银通道工程项目的资助。研究成果为隧道工程的消防安全设计和应急救援预案制订提供了直接参考,也为隧道内公交车内部火灾的人员疏散行为分析及算法优化提供了新思路,对提高隧道内公交车运营的安全性具有重要意义。
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