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交通环境与防灾科学研究所

面向国家对轨道交通环境调控、运营安全和城市交通隧道灾害防治的重大需求,紧密结合隧道、地铁交通环境与运营安全科学技术研究,开展交通隧道、轨道交通环境监测监控、灾害风险分析、预警方法和逃生救援策略等技术研究工作。研究成果可为城市交通隧道、地铁环境与安全相关标准制定提供理论依据和技术支撑,为有效减少交通隧道、地铁运营事故,遏制群死群伤事件的发生及避免重大经济损失提供有效的技术和装备,从而提高我国预防和控制城市地下交通工程灾害的能力,保障城市公共安全。

近三年,该团队现有人员在城市地下交通工程通风控制、污染物扩散、行车调度与应急管理等方面取得了一系列创新性的研究成果;先后主持了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、国家重点实验室开放课题等省部级以上课题10余项;在Transportation Research Part BCombustion and FlameJournal of Advanced TransportationApplied Mathematical ModellingFuel等国际著名SCI期刊上发表学术论文20余篇,其中SCI一区论文10余篇,1篇入选ESI高水平论文;申请国家发明专利20余项,获批发明专利5项,计算机软件著作权5项。

研究所由唐飞副教授牵头,包含1名副教授和5名讲师。

研究所在以下5个主要方向开展研究:

1)  复杂边界条件下地下交通环境中污染物扩散行为与控烟优化技术。研究在多层复合地铁站台和交通隧道内不同位置发生热灾害事故时,污染物(包括火灾烟气和恐怖袭击中释放的有毒气体)受隧道活塞效应、机械通风排烟以及地下受限结构等复杂边界条件耦合影响下的输运规律。

2) 轨道交通站内行人交通组织与紧急疏散管理研究。针对轨道交通站内大规模人群的日常管理,设计出行目的地的路线式指引指示系统,实现大规模人群的交通组织优化;针对以轨道交通站为代表的多出口、多路径复杂疏散场景,研究事故条件下的人群疏散规律,提出大规模人群紧急疏散的管控方法。

3)  城市轨道交通运营组织管理。研究城市轨道交通运营组织以及票务管理,具体包括城市轨道交通列车运行时刻表优化、列车应急组织管理、车站布局设计、多运营主体条件下的票务清分方案设计等。设计开发列车运行控制中心所需的多种软硬件辅助设备。

4)  城市道路隧道灾害预防与控制。研究城市道路隧道热环境演变机制和灾害防治技术特征,包括城市隧道竖井自然通风排烟控制方法、集中排烟优化控制方法等新型防排烟方法作用下的烟气运动规律和控烟效果。研究多种灾害(强风、强热释放速率)耦合作用下的隧道结构力学相应特征,为隧道安全防护提供技术支撑。

5)  城市轨道交通环境与公共健康安全研究。研究城市轨道交通系统中影响公共健康的主要因素(可吸入颗粒物、二氧化碳、空气温湿度、噪声等)的形成与演化机制,明晰其物理发展规律,为城市轨道交通管理部门实现城市轨道交通公共健康环境指标观测与分析提供有力的理论参考和数据支持。

正在承担主要科研项目:

[1] 复杂气流条件下竖井型隧道火灾烟气流动特性及优化控制,国家自然科学基金项目,范传刚,2017.01-2019.12

[2] 侧墙限制边界下建筑外立面开口火溢流卷吸行为与特征参数演化研究,国家自然科学基金项目,唐飞,2015.01-2017.12

[3] 纵向通风和集中排烟协同作用下公路隧道火灾烟气层卷吸特性与层化行为研究,安徽省自然科学基金项目,唐飞,2014.07-2016.06

[4] 机车周转图与列车运行图一体化编制方法研究,安徽省自然科学基金项目,徐小明,2017.07-2019.06

[5] 低气压环境下浮力主控湍流扩散射流火焰特征及推举、吹熄行为研究, 国家自然科学基金项目,王强,2017.01-2019.12

[6] 隧道集中排烟作用下烟气输运机理和特征参数演化研究,校学术新人提升B计划,唐飞,2016.03-2017.12

[7] 射流风机与竖井耦合作用下城市浅埋隧道通风特性研究,校学术新人提升B计划,范传刚,2017.03-2018.12

[8] 城市轨道交通车辆防灭火系统研发,校应用培育计划项,唐飞,2017.01-2018.12

代表性成果:

隧道集中排烟系统优化控制研究。揭示了交通隧道集中排烟系统对烟气蔓延的影响机制,阐明了隧道热灾害事故形成的热浮力、机械和自然排烟、环境风压等多作用力驱动下的烟气输运规律,建立了隧道多技术协同的烟气控制方法。在FuelApplied Thermal Engineering等国际著名期刊上发表SCI论文10余篇,1篇入选ESI高被引论文。

城市竖井型隧道自然通风特性研究。揭示了竖井排烟时吸穿现象的产生机理并建立了临界判据;建立了竖井排烟诱导的空气卷吸增量模型;研究了隧道内纵向风诱导竖井内形成的边界层分离现象,发现了最佳排烟效果工况的临界纵向风速;提出斜角竖井的概念,以抑制边界层分离现象的发生。多篇相关论文发表在Tunnelling and Underground Space Technology(国际隧道协会官方期刊)等国际知名刊物上。

轨道交通行车调度和应急管理。开展了轨道交通运输组织优化以及交通运输系统分析与建模研究工作;建立了单线铁路列车时刻表辅画、动态路径分配时刻表优化、列车时刻表应急调整等数学模型;基于设计相应列车行进能力检测算法,开发了高效的列车时刻表辅画算法;提升轨道交通线路同行能力。相关研究成果在Transportation Research Part BJournal of Advanced TransportationApplied Mathematical Modelling等国际著名期刊上发表。

燃烧污染物扩散特征。建立了狭长受限空间交通污染物扩散行为特征研究数值模型,揭示了环境风作用下狭长受限空间环境交通污染物的四种输运模式,并建立了污染物被回卷的临界风速与受限空间尺度特征、污染源特征参量之间的相关关系;研究了隧道火灾典型燃烧行为的特征,揭示了隧道环境风作用下的火焰失稳行为及其机制。相关研究成果在Combustion and FlameFuel等国际著名期刊上发表。

 

所长:唐飞(ftang@hfut.edu.cn

副所长:范传刚(373700163@qq.com