公路隧道火灾仿真及应急预案研究

论文摘要

随着高速公路管理水平的提升,交通安全保障工作愈发受到重视,而各种类型的高速公路应急预案被视为处理重大突发事件的重要手段。本文针对现有高速公路火灾应急预案的不足,分别对应急预案流程建模及隧道火灾条件下的应急预案制定方法进行了研究,进行了火灾仿真实验和研究成果工程化方面的探索,主要的研究工作和成果如下：1.针对现有应急预案制定缺乏理论模型和执行效果验证方法的缺陷,给出了一种应急预案建模方法。以面向对象的思想为指导,将应急预案的执行过程抽象为一个复杂的工作流系统,在分析工作流系统中对象及其交互方式的基础上,进一步使用UML建立系统的状态图和活动图,然后将UML模型映射到Petri网上,利用Petri网理论中的建模和分析理论,为应急预案的制定、分析、执行和完善过程提供一种可靠的数学工具。2.以隧道火灾为典型案例,对隧道环境下的火灾进行建模及仿真实验,获取隧道火灾应急预案建模的基本要素,并结合本文给出的建模方法建立了一个隧道火灾应急预案示例模型。在实际公路隧道环境及配套设施的条件下,针对隧道环境下的典型火灾工况,使用FDS火灾动力学仿真软件建立了隧道火灾模型,并进行了数值模拟计算,研究了火灾条件下隧道环境变化及其对人员安全的影响,并给出了保证人员安全逃生的临界条件和合理的疏导方法,为隧道火灾应急预案的制定提供技术保障。综合考虑参与隧道火灾应急预案的各执行机构的职能,使用本文给出的预案建模方法制定了一个隧道火灾应急预案示例模型。最后对全文工作进行了总结,并展望了下一步研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.1.1 应急预案的作用
• 1.1.2 隧道交通安全现状
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 应急预案国内外研究现状
• 1.2.2 隧道火灾国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 应急预案模型
• 2.1 预案模型选定思路
• 2.1.1 预案建模思路
• 2.1.2 工作流系统简介
• 2.1.3 预案模型映射到工作流模型
• 2.1.4 面向对象的工作流建模
• 2.1.5 工作流模型到Petri网的映射
• 2.1.6 应急预案模型到Petri网的映射
• 2.2 本章相关理论和工具简介
• 2.2.1 传统Petri网
• 2.2.2 高级Petri网
• 2.2.3 CPNTools
• 2.2.4 BPR理论
• 2.3 本章小结
• 第三章 隧道火灾模型
• 3.1 引子
• 3.2 应急预案与火灾模型选取
• 3.2.1 火灾模型的种类
• 3.2.2 火灾模型的选取
• 3.2.3 FDS简介
• 3.3 公路隧道火灾仿真模型
• 3.3.1 模型说明
• 3.3.2 临界风速设定
• 3.3.3 火灾规模及隧道边界材质设定
• 3.3.4 仿真时间步长和网格的选择
• 3.3.5 数据采集设置
• 3.4 本章小结
• 第四章 隧道火灾仿真及应急预案制定
• 4.1 隧道火灾
• 4.1.1 温度分布
• 4.1.2 CO浓度分布
• 4.1.3 能见度分布
• 4.2 人员逃生
• 4.2.1 人员逃生条件
• 4.2.2 仿真结果与分析
• 4.3 隧道火灾应急预案
• 4.3.1 应急预案执行机构
• 4.3.2 应急预案流程
• 4.3.3 应急预案Petri网图
• 4.3.4 应急预案Petri网子图颜色集
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢