17185

17185

طراحي سناريوهاي عملكرد اضطراري تهويه تونل خط تهران - تبريز در مود آتش سوزي

كارشناسي ارشد

مهندسي ماشين هاي ريلي

زمستان 1395

دكتر محمدرضا طلائي

راه آهن

همزمان با افزايش جمعيت شهرها و گسترش امكانات شهري، سازه هايي نظير تونل در معرض توجه قرار گرفته و به عنوان يكي از تأسيسات راهبردي براي توسعه فضاي شهري، مورد استفاده قرار گرفته اند. تونل ها معمولاً بدون اشغال اراضي مفيد، باعث سهولت در ايجاد ارتباط بين نقاط مختلف شهر مي شوند. در كنار اين مزيت، خطرات بالقوه اي نيز در زمان بهره برداري از آنها وجود دارد، كه از جمله مهمترين آنها وقوع آتش سوزي در تونل است. آتش سوزي نه تنها به سازه تونل آسيب وارد مي كند، بلكه باعث بروز خسارات جاني و صدمات جدي براي افراد گرفتار در تونل نيز مي شود. همين نكته باعث فعاليت پژوهشگران زيادي در عرصه آتش سوزي در تونل و ارائه راهكارهاي مختلف جهت حفظ و نجات جان افراد دچار حادثه شده است. يكي از راهكارهاي ارائه شده براي نجات جان افراد گرفتار در تونل دچار آتش سوزي، ايجاد ناحيه امن با استفاده از سيستم تهويه تونل است، كه در اصطلاح عملكرد اضطراري سيستم تهويه تونل ناميده مي شود.در اين تحقيق به تعيين چگونگي عملكرد سيستم تهويه تونل خط تهران- تبريز در زمان وقوع آتش سوزي در قطار مسافري داخل تونل پرداخته شده است. اين تونل داراي تعداد چهار خط ريل بوده و طول آن حدود هشت كيلومتر است. موقعيت هاي مختلف قطار در زمان وقوع آتش سوزي در تونل تعريف شده و عملكرد بهينه سيستم تهويه جهت كنترل محصولات آتش سوزي در هر يك از سناريوها، با استفاده از شبيه سازي نرم افزاري تعيين شده است. براي شبيه سازي آتش سوزي از نرم افزار Pyrosimاستفاده شده، كه رابط گرافيكي كد نرم افزاري منبع باز FDSمي باشد. اين نرم افزار به صورت تخصصي براي شبيه سازي آتش سوزي طراحي شده و قابليت پويانمايي نتايج تحليل را دارد. به عنوان نوآوري در اين تحقيق علاوه بر دود، حرارت و مونوكسيد كربن، توزيع انواع گازهاي حاصل از آتش سوزي واگن قطار مسافري، نظير دي اكسيد كربن، دي اكسيد نيتروژن، سيانيد هيدروژن و كلريد هيدروژن در نقاط مختلف تونل تعيين شده است. علاوه بر اين، با تعريف برنامه هاي زمانبندي مختلف براي شروع تهويه اضطراري تونل، تأثير زمان شروع تهويه اضطراري بر غلظت آلاينده ها در نقاط مختلف قطار و تونل تحليل شده است. پارامترهاي ديگري نظير اثرات موقعيت عرضي قطار دچار آتش سوزي در تونل، وجود ديوار حائل بين مسير خطوط شمالي و جنوبي و باز يا بسته بودن دمپرهاي ايستگاه تهويه بر توزيع محصولات آتش در تونل نيز تحليل شده است. با استفاده از نتايج مستخرج از شبيه سازي هاي انجام شده، زمان هاي مهم و تعيين كننده اي نظير بيشترين زمان موجود براي تخليه مسافران از قطار و بيشترين زمان موجود براي خروج اضطراري مسافران از نواحي پرخطر تونل تعيين شده و دستورالعمل كلي فرار و خروج اضطراري مسافران طراحي شده است. تعيين توزيع محصولات آتش سوزي در نقاط مختلف تونل، با توجه به اثرات استنشاق گازهاي مختلف توسط انسان، به عنوان يكي از خروجي هاي مهم و ابتكاري اين تحقيق بوده و علاوه بر دود و حرارت، توانايي سيستم تهويه براي خروج اين گازها از نقاط امن تونل نيز مورد ارزيابي قرار گرفته است. با توجه به تأثير تهويه اضطراري تونل بر نرخ توليد محصولات آتش سوزي، مقدار عددي مربوط به نرخ توليد اين محصولات، با توجه به زمان شروع عملكرد اضطراري سيستم تهويه، در دو حالت تهويه مناسب و تهويه نامناسب شبيه سازي شده است. در واقع با توجه به اين كه در ابتداي وقوع آتش سوزي، سيستم تهويه تونل در حالت اضطراري قرار نداشته و به دليل محدود بودن ميزان اكسيژن در تونل، سوختن مواد در شرايط تهويه نامناسب است، نرخ توليد گازهاي سمي و خطرناك بيشتر بوده و پس از انجام تهويه اضطراري و تزريق هواي تازه به داخل تونل، نرخ توليد اينگونه گازها كاهش مي يابد. اين تغيير در نرخ توليد محصولات آتش سوزي، در اين تحقيق لحاظ شده و با در نظر گرفتن اين شرايط، توزيع گازهاي مختلف بررسي شده است. در نهايت با استفاده از نتايج خروجي و مقايسه آنها در شرايط مختلف، عملكرد اضطراري سيستم تهويه و دستورالعمل خروج اضطراري مسافران طراحي و تدوين شده است.

1396/02/06

4/21/2018 12:00:00 AM

Tunnels are one of common instruments for Development of cities. One of the most important events in tunnels is fire. When a fire occurs in a tunnel, the environment of tunnel gets unsafe an​d injures the health of passengers. Simulation of fire in tunnel is a branch of science that many researchers are working in it. The goal of researchers is defining ways for protecting passengers from hazards an​d safe evacuating them from tunnel to environment. A usual way for safe evacuation is emergency ventilation in tunnel. Emergency ventilation divides tunnel to two regions, upstream an​d downstream, by creating critical ventilation velocity. The critical ventilation velocity is minimum velocity of ventilation in tunnel that prevents from smoke back layering an​d diffusion of toxic emissions of fire in upstream region. In this research emergency ventilation scenarios at fire mode have been designed for Tehran-Tabriz railway tunnel. The length of this tunnel is 8 km an​d it has 4 rail tracks. Different location of train an​d the optimized operation of fans at emergency ventilation mode are defined by CFD simulation. Simulation of fire scenarios have been done by pyrosim software that is a user graphical interface for FDS . This software is a professional tool for simulating fire an​d can animate the results. An innovation in this research is simulating many species of gases from a passenger train fire same as carbon dioxide, nitrogen dioxide, hydrogen cyanide, hydrogen chloride. Also the distribution of temperature an​d carbon monoxide are defined. The effects of many parameters same as transverse location of fire in tunnel, damper of ventilation station, separation wall in tunnel, start time of emergency ventilation an​d distribution of gases an​d temperature in tunnel height are analyzed in this research. From results the maximum allowed time for evacuation of passengers from train an​d tunnel are defined. Another innovation in this research is determination of concentration of all gases in some points in tunnel. Furthermore the effect of ventilation conditions on species concentration is simulated in this work. When the tunnel ventilation system is off, the train burns at under ventilated conditions an​d when the ventilation system is on, burning is at well ventilated conditions. At under ventilated mode, the rate of toxic species generation from fire source is greater. At last the emergency ventilation scenarios have been designed an​d emergency exit instruction has been defined.