李鎮(zhèn)韜 苗彪彪

摘要：動車已經(jīng)成為如今人們出行中的重要交通工具，動車的安全性直接關(guān)系到社會大眾的生命安全。文中，利用Pyrosim軟件建立模型，模擬不同工況，針對應(yīng)急逃生窗打開方式對高鐵火災(zāi)熱釋放速率進(jìn)行分析，為提高動車安全性提供支持。

關(guān)鍵詞：動車; 高鐵; 應(yīng)急逃生窗; 火災(zāi)

1? ?引言

眾所周知，在我國動車是現(xiàn)如今出行常見的交通工具，關(guān)乎著我國的經(jīng)濟(jì)大動脈[1]。就普通火車而言，動車舒適度更高、速度更快以及晚點(diǎn)率低。所以對于動車的危險(xiǎn)性我們也要進(jìn)一步了解[2]，由于動車車廂是狹長的空間，開口有限，通風(fēng)只能靠逃生窗、車門以及車頂通風(fēng)口[3，4]。本文選擇CRH3C中第五節(jié)車廂（含小賣部）為參照對象，運(yùn)用Pyrosim軟件建立模型[5]，模擬不同工況，對比火源功率與不同的逃生窗打開方式對火源熱釋放速率的影響，得到了動車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不同的火源功率帶來的車廂熱釋放速率以及對應(yīng)的逃生窗打開與否建議。

2? ?Pyrosim模型和工況設(shè)置

2.1? 模型的建立

本文選擇合肥到義烏的G7638次列車（型號CRH3C）為模擬對象，從中選擇第五節(jié)車廂作為建模基準(zhǔn)。內(nèi)部布置見圖1。

創(chuàng)建車廂模型尺寸為26mX3.9mX2.5m（長X寬X高），網(wǎng)格大小為0.1X0.1mX0.1m，共253000個(gè)網(wǎng)格，模擬時(shí)間定為600s。模擬設(shè)置的火源尺寸為0.5mX1.0m，放置在車廂的中間。每隔5米布置三個(gè)熱電偶，用來測量O2濃度、CO2濃度以及溫度。

2.2? Pyrosim模擬工況

為了驗(yàn)證火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火源功率大小與救生窗打開方式對火災(zāi)的熱釋放速率影響，本文共設(shè)置了三組共十二種工況火災(zāi)進(jìn)行對比，如表1所示。

3? ?模擬結(jié)果與分析

3.1? 火源功率500kw情況下，不同逃生窗打開方式對車廂熱釋放速率的影響

四種場景下，熱釋放速率在420s之前變化相差不大，四種場景都在100s附近達(dá)到第一個(gè)峰值300kw左右?；鹪垂β?00kw條件下，車廂內(nèi)熱釋放速率和火源處O2濃度曲線見圖3。

在動車發(fā)生火災(zāi)且火源功率不大（500kw左右）這種情況下，綜合車廂熱釋放速率、溫度和煙氣濃度，建議是選擇打開所有逃生窗這種應(yīng)急措施，可以有效減小煙氣濃度，其次的應(yīng)對措施是逃生窗全不打開和僅打開火源處的兩個(gè)逃生窗，最差的應(yīng)急措施是只打開火源遠(yuǎn)處逃生窗。

3.2? 火源功率1000kw情況下，不同逃生窗打開方式對車廂熱釋放速率的影響

在火源功率為1000kw的工況下，火源附近的熱電偶顯示，四個(gè)火災(zāi)場景1000-close、1000-only、1000-other以及1000-open，火源附近最高平均溫度分別為261℃、1069℃、1084℃以及444℃;車廂內(nèi)最大熱釋放速率分別為928kw、12800kw、15100kw以2260kw。四個(gè)火災(zāi)場景在0-80s之間熱釋放速率變化不大，80s之后熱釋放速率顯示差異?；鹪垂β?000kw條件下，車廂內(nèi)熱釋放速率和火源處O2濃度曲線見圖4。

上述的四種場景，我們可以得知，只有逃生窗全不打開這種工況下，點(diǎn)火源自身熱釋放速率500kw（火源功率X火源面積=1000X0.5X1=500kw）與穩(wěn)定之后的平均熱釋放速率614kw相差不大，其他工況穩(wěn)定之后的平均熱釋放速率都遠(yuǎn)超500kw。在點(diǎn)火源為1000kw的時(shí)候，待人員退到其他車廂，迅速封閉整個(gè)車廂是最好的應(yīng)急措施，其次應(yīng)急措施是打開所有逃生窗。

3.3? 火源功率2000kw情況下，不同逃生窗打開方式對車廂熱釋放速率 的影響

在點(diǎn)火源功率達(dá)到2000kw時(shí)，0-60s四種工況熱釋放速率曲線變化基本一致，60s之后由于點(diǎn)火源不斷的點(diǎn)燃附近的可燃物，車廂內(nèi)熱釋放速率迅速上升，造成車廂內(nèi)轟燃，到達(dá)峰值后，熱釋放速率逐漸穩(wěn)定并開始回落?；鹪垂β?000kw條件下，車廂內(nèi)熱釋放速率和火源處O2濃度曲線見圖5。

上述的四種場景，我們可以得知，在火源功率達(dá)到2000kw時(shí)，除了逃生窗全部關(guān)閉這種工況，其他的三種工況，在60s逃生窗開啟之后，新涌入的空氣迅速的和點(diǎn)火源接觸，從而使整個(gè)車廂進(jìn)入轟燃階段，直到可燃物消耗殆盡才停止燃燒。表明在點(diǎn)火源為2000kw的時(shí)候，打開逃生窗，外界空氣涌入之后會迅速造成整個(gè)車廂轟燃。此時(shí)若是乘客為了逃生，慌亂之中打開逃生窗，會導(dǎo)致整個(gè)車廂熱釋放速率迅速飆升，造成整個(gè)車廂和人員安全受到嚴(yán)重威脅。

4? ?結(jié)語

（1）在點(diǎn)火源功率為500kw條件下，由于點(diǎn)火源功率不大，車廂大部分可燃物都沒有被點(diǎn)燃，此時(shí)，車廂內(nèi)可燃物對火源熱釋放速率的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)。此時(shí)打開所有逃生窗，可以使車廂內(nèi)有毒氣體的濃度變低以及溫度降低。

（2）在點(diǎn)火源功率為1000kw條件下，由于點(diǎn)火源功率偏高，此時(shí)逃生窗的打開方式尤為重要。僅打開點(diǎn)火源附近逃生窗以及打開點(diǎn)火源遠(yuǎn)處的逃生窗都會導(dǎo)致車廂內(nèi)發(fā)生轟燃狀態(tài)。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可能會有乘客慌亂之中打開不恰當(dāng)?shù)奶由?，?dǎo)致車廂轟燃。所以發(fā)生火災(zāi)時(shí)的秩序需要得到維護(hù)，待人員退到相鄰車廂，關(guān)閉通道，讓車廂內(nèi)氧氣耗盡，自動熄滅。

（3）在點(diǎn)火源功率為2000kw條件下，由于點(diǎn)火源功率很大，車廂大部分可燃物在短短時(shí)間內(nèi)被相繼點(diǎn)燃，此時(shí)打開任意逃生窗都會導(dǎo)致車廂內(nèi)發(fā)生轟燃，對人員造成嚴(yán)重威脅。

作者簡介：

李鎮(zhèn)韜，在讀研究生，研究方向：防災(zāi)減災(zāi)。

苗彪彪，碩士研究生，研究方向：防災(zāi)減災(zāi)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]? ?張山虎.動車組列車火災(zāi)安全分析與評估研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2011年.

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