高速铁路隧道火灾中受电弓网系统的动力学行为研究

本课题是为了解决隧道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，对隧道火灾中受电弓网系统的动力学行为进行了研究，并对列车着火后在隧道中继续运行的火源特性及最佳行驶速度等进行了优化研究。在权威国际期刊Tunnelling and underground space technology和高水平期刊《华南理工大学学报》上发表SCI论文2篇，EI论文3篇，获得运动火源实验装置的发明专利授权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）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。 （2）隧道列车着火后行驶速度对热释放速率的影响研究。该研究给出了列车环形空间内的回风风量、隧道内的活塞风效应及其对火灾燃烧特性的影响，建立了火灾热释放速率与列车运行速度的关系模型，研究成果和方法可为隧道列车火灾的应急救援设计提供理论依据和指导。 （3）列车着火后继续在隧道中行驶的烟气特性研究。该研究考虑不同列车行驶速度和火源热释放速率对隧道内烟气特性和受电弓网特性的影响，得到列车携带火源在隧道内行驶时烟气温度的分布规律和最佳行驶速度。结果表明: 隧道列车着火后继续向前行驶时，存在一个使温度达到最低的最佳行驶速度；随着着火列车向前运行，受电弓处的最高温度逐渐上升，在隧道横断面的中性面上，最高温度值有较大的振荡。 (4)弓网系统在隧道列车运动火灾条件下的服役环境研究。该研究考虑流、固、热三场耦合关系，探讨了弓网系统在突变高温热烟气气流作用下的动力学行为，为准确评估火灾条件下的弓网受流性能和提高弓网系统的抗火能力提供科学的依据和理论基础。 2100433B

高速列车行驶在长大隧道内发生火灾时，一般应行驶到隧道内的定点救援站或驶离隧道再实施救援。但受电弓网系统在恶劣的火灾环境中会产生复杂的变形及振动，甚至出现失效的情况，导致列车在着火后不能继续运动。本课题以隧道内弓网系统为研究对象，基于火灾、流动、传热、结构受力及流固耦合的相关理论，采用理论分析、模型实验和数值模拟相结合的方法，考虑列车空气动力学效应和弓网变形，研究弓网系统在隧道火灾特别是列车运动火灾条件下的服役环境，流、固、热三场耦合关系以及弓网动力学行为。分析火源位置、火灾热释放速率、列车运行速度等关键因素对弓网系统的动力学行为的影响，建立适用于火灾条件下弓网受流性能分析的弓网耦合模型，探讨弓网系统在突变高温热烟气气流作用下失效的临界条件，为准确评估火灾条件下的弓网受流性能和提高弓网系统的抗火能力提供科学的依据和理论基础。该研究对高速铁路隧道火灾的风险评估与防灾救援具有非常重要的意义。

本书从系统角度对受电弓、受电弓与接触网的相互作用(包括几何特性、动态性能、材料接口及电接触特性)等方面的内容进行了全面介绍，使读者能够了解和掌握受电弓与接触网相互作用的基础理论，并能将其应用于受电弓与接触网系统的设计、施工、运行维护方案制订及参数选取过程。

本书既可以作为高等学校电气化铁道及城市轨道交通牵引供电相关专业研究生、本科生及专科生的教学用书，也可供从事电气化铁道、城市轨道交通牵引供电及受电弓相关专业工作的技术人员参考 。

《隧道火灾动力学与防治技术基础》围绕隧道火灾特点，结合实验和理论分析、数值计算，系统阐述了隧道火灾的动力学演化规律与理论、及排烟与人员疏散防治技术对策。

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 弓网系统的起源与发展

1．2．1 弓网系统的起源

1．2．2 弓网系统的发展

1．3 弓网系统的要求与规格

1．3．1 几何要求

1．3．2 机械要求

1．3．3 材料要求

1．3．4 电气要求

1．3．5 环境要求

1．3．6 运营维护要求

1．4 弓网系统的核心问题与本书的内容体系

小结

第2章 受电弓