高速鐵路隧道火災(zāi)中受電弓網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為研究

本課題是為了解決隧道列車火災(zāi)應(yīng)急救援中一些共性問題，如列車著火后在隧道中繼續(xù)運(yùn)行的火災(zāi)特性，列車運(yùn)行速度對(duì)火災(zāi)特性的影響，運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等而提出的，對(duì)隧道列車火災(zāi)的應(yīng)急救援與防災(zāi)減災(zāi)具有重要的理論和實(shí)際指導(dǎo)意義。 課題采用理論分析、模型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合，相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絕對(duì)運(yùn)動(dòng)原理相結(jié)合的方法，對(duì)隧道火災(zāi)中受電弓網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究，并對(duì)列車著火后在隧道中繼續(xù)運(yùn)行的火源特性及最佳行駛速度等進(jìn)行了優(yōu)化研究。在權(quán)威國際期刊Tunnelling and underground space technology和高水平期刊《華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表SCI論文2篇，EI論文3篇，獲得運(yùn)動(dòng)火源實(shí)驗(yàn)裝置的發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)。部分研究成果尚在整理中，待后續(xù)發(fā)表。代表性的成果包括： （1）實(shí)現(xiàn)了基于絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)的模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬，為研究運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)提供了有效的模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。 （2）隧道列車著火后行駛速度對(duì)熱釋放速率的影響研究。該研究給出了列車環(huán)形空間內(nèi)的回風(fēng)風(fēng)量、隧道內(nèi)的活塞風(fēng)效應(yīng)及其對(duì)火災(zāi)燃燒特性的影響，建立了火災(zāi)熱釋放速率與列車運(yùn)行速度的關(guān)系模型，研究成果和方法可為隧道列車火災(zāi)的應(yīng)急救援設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。 （3）列車著火后繼續(xù)在隧道中行駛的煙氣特性研究。該研究考慮不同列車行駛速度和火源熱釋放速率對(duì)隧道內(nèi)煙氣特性和受電弓網(wǎng)特性的影響，得到列車攜帶火源在隧道內(nèi)行駛時(shí)煙氣溫度的分布規(guī)律和最佳行駛速度。結(jié)果表明: 隧道列車著火后繼續(xù)向前行駛時(shí)，存在一個(gè)使溫度達(dá)到最低的最佳行駛速度；隨著著火列車向前運(yùn)行，受電弓處的最高溫度逐漸上升，在隧道橫斷面的中性面上，最高溫度值有較大的振蕩。 (4)弓網(wǎng)系統(tǒng)在隧道列車運(yùn)動(dòng)火災(zāi)條件下的服役環(huán)境研究。該研究考慮流、固、熱三場耦合關(guān)系，探討了弓網(wǎng)系統(tǒng)在突變高溫?zé)釤煔鈿饬髯饔孟碌膭?dòng)力學(xué)行為，為準(zhǔn)確評(píng)估火災(zāi)條件下的弓網(wǎng)受流性能和提高弓網(wǎng)系統(tǒng)的抗火能力提供科學(xué)的依據(jù)和理論基礎(chǔ)。 2100433B

高速列車行駛在長大隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，一般應(yīng)行駛到隧道內(nèi)的定點(diǎn)救援站或駛離隧道再實(shí)施救援。但受電弓網(wǎng)系統(tǒng)在惡劣的火災(zāi)環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變形及振動(dòng)，甚至出現(xiàn)失效的情況，導(dǎo)致列車在著火后不能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。本課題以隧道內(nèi)弓網(wǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于火災(zāi)、流動(dòng)、傳熱、結(jié)構(gòu)受力及流固耦合的相關(guān)理論，采用理論分析、模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，考慮列車空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和弓網(wǎng)變形，研究弓網(wǎng)系統(tǒng)在隧道火災(zāi)特別是列車運(yùn)動(dòng)火災(zāi)條件下的服役環(huán)境，流、固、熱三場耦合關(guān)系以及弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)行為。分析火源位置、火災(zāi)熱釋放速率、列車運(yùn)行速度等關(guān)鍵因素對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為的影響，建立適用于火災(zāi)條件下弓網(wǎng)受流性能分析的弓網(wǎng)耦合模型，探討弓網(wǎng)系統(tǒng)在突變高溫?zé)釤煔鈿饬髯饔孟率У呐R界條件，為準(zhǔn)確評(píng)估火災(zāi)條件下的弓網(wǎng)受流性能和提高弓網(wǎng)系統(tǒng)的抗火能力提供科學(xué)的依據(jù)和理論基礎(chǔ)。該研究對(duì)高速鐵路隧道火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防災(zāi)救援具有非常重要的意義。

本書從系統(tǒng)角度對(duì)受電弓、受電弓與接觸網(wǎng)的相互作用(包括幾何特性、動(dòng)態(tài)性能、材料接口及電接觸特性)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了全面介紹，使讀者能夠了解和掌握受電弓與接觸網(wǎng)相互作用的基礎(chǔ)理論，并能將其應(yīng)用于受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)方案制訂及參數(shù)選取過程。

本書既可以作為高等學(xué)校電氣化鐵道及城市軌道交通牽引供電相關(guān)專業(yè)研究生、本科生及?？粕慕虒W(xué)用書，也可供從事電氣化鐵道、城市軌道交通牽引供電及受電弓相關(guān)專業(yè)工作的技術(shù)人員參考 。

《隧道火災(zāi)動(dòng)力學(xué)與防治技術(shù)基礎(chǔ)》圍繞隧道火災(zāi)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論分析、數(shù)值計(jì)算，系統(tǒng)闡述了隧道火災(zāi)的動(dòng)力學(xué)演化規(guī)律與理論、及排煙與人員疏散防治技術(shù)對(duì)策。

第1章 緒論

1．1 概述

1．2 弓網(wǎng)系統(tǒng)的起源與發(fā)展

1．2．1 弓網(wǎng)系統(tǒng)的起源

1．2．2 弓網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展

1．3 弓網(wǎng)系統(tǒng)的要求與規(guī)格

1．3．1 幾何要求

1．3．2 機(jī)械要求

1．3．3 材料要求

1．3．4 電氣要求

1．3．5 環(huán)境要求

1．3．6 運(yùn)營維護(hù)要求

1．4 弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題與本書的內(nèi)容體系

小結(jié)

第2章 受電弓