隧道火灾数据库开发及应用研究

(整期优先)网络出版时间:2021-02-24
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隧道火灾数据库开发及应用研究

杨智方

合肥市轨道交通建设工程质量安全监督站 安徽 合肥 230000


摘要:火灾是隧道安全施工和运营阶段面临的主要风险之一。为减少人员伤亡和经济损失,开发隧道火灾数据库,从宏观上掌握隧道发生火灾的主要原因和规律,制定有效的紧急疏散救援策略,本文从开发思路和开发方法介绍了隧道火灾数据库系统的模块及功能,并系统梳理数据库的开发过程;重点探讨了数据库系统的组成及功能,主要包括数据录入和处理、数据查询和分析、图形和文本处理等;最后对隧道火灾数据库的应用展开分析,总结不同因素下的隧道火灾发生频率。

关键词:隧道;火灾;数据库;开发过程;火灾发生频率

中图分类号:TP392 文献标识码: 文章编号:



Development and application of tunnel fire database


Yang Zhifang

(Hefei Metro construction quality and safety supervision station,Hefei Anhui 230000)


Abstract: Fire is one of the main risks in the safe construction and operation stage of tunnel. In order to reduce casualties and economic losses, the tunnel fire database is developed to grasp the main causes and laws of tunnel fire from a macro perspective and formulate effective emergency evacuation and rescue strategies. This paper introduces the modules and functions of the tunnel fire database system from the development ideas and methods, and systematically combs the development process of the database system; focuses on the composition and functions of the database system, mainly including data entry and processing, data query and analysis, graphics and text processing, etc.; finally, analyzes the application of the tunnel fire database, and summarizes the results of different factors The frequency of tunnel fire is higher than that of other tunnel fires.

Key words: Tunnel; fire; database; development process; fire frequency


0 引言

在隧道的安全问题中,火灾是发生次数最多、造成极具有破坏性和危险性后果的灾害事故[1]。由于隧道不仅空间狭小、纵深较长,且出入口数量少,一旦发生火灾,造成隧道现场温度高、烟雾大,易爆炸、蔓延快,疏散、扑救困难,因此,造成的影响和损害程度巨大[2]。近年来,学者们通过火灾试验和数值模拟等方法进行了隧道火灾特性分析,并取得大量的研究成果[3]~[6]。火灾作为威胁隧道安全运营的主要灾害之一,是影响隧道安全施工和运营的关键因素。为减小灾害损失,建立国内外交通隧道火灾数据库,可加快防灾信息的处理速度,提高防灾决策的质量,保证防灾信息的正确性、安全性和保密性。在目前在公开发表的文献中,关于隧道火灾数据库开发的研究成果较少,如闫治国等(2002)[7]通过对不同隧道火灾案例进行分类、整理,利用现代计算机技术,建立了隧道火灾数据库系统,并在秦岭隧道的防灾设计中发挥了积极的作用。付修华等(2003)[8]结合实际案例工程,构建了特长公路隧道火灾防灾安全体系,提出建立隧道火灾数据库用于隧道火灾的预防措施,利用数据库技术和先进的数据统计分析方法能够加快信息反馈速度。杨高尚等(2008)[9][10]借助计算机技术,对隧道火灾安全疏散模拟展开研究,开发了隧道火灾时人员疏散的模拟预测模型TUNEV,建立了简单的火灾时人员行为数据库,为人员疏散方案提供参考依据。戎贤等(2020)

[11]对于如何建立公路隧道智能火灾应急与疏散体系展开研究,构建的防火体系包含事故数据分析库及事故数据库再更新等模块,收集了国内外隧道火灾相关事故并分析信息和数据,与所在地交通、消防安全部门建立数据共享。郭超等(2020)[12]提出了一种基于多源数据深度学习的智慧防灾系统框架,其中在地下空间火灾事故案例库模块中,系统梳理了国内外近60年的地下空间火灾事故案例,建立了隧道火灾事故案例数据库,通过实际案例分析总结事故发生原因,制定紧急疏散救援方案。综上可知,火灾对隧道安全与人员生命造成了严重威胁,开发火灾条件下快速感知、反馈的数据库系统显得尤为必要。

为此,本文在收集和研究国内外交通隧道火灾案例的基础上,建立国内外交通隧道火灾数据库,开发了隧道火灾数据库系统,主要研究数据库系统模型的建立、程序开发和对隧道火灾数据库的统计规律分析研究。

1开发思路及方法

1.1 开发思路

隧道火灾数据库系统包括下列模块,相应要求实现的功能如下:

(1)数据库管理模块。实现对数据库的载入以及数据源的添加、删除和更改等操作。

(2)统计分析模块。实现对数据库的查询、排序、统计等操作。

数据库的设计方法,采用New Orlens方法,其流程图见图 1。

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图 1 New Orlens数据库设计流程图

1.2 开发方法

用关系模型结构建立数据库模型,即一个关系可以表示为一个二维数据表格,可以把任意二维表格分解和组合,随机构造出各种用户需要的表格关系。建立关系表如表 1所示。

表 1 隧道火灾事故关系 TFC

隧道

名称

所属

国家

火灾原因及概况

时间

伤亡人数及损失情况

隧道

长度

备注








2开发工具

2.1 开发流程

依据软件工程的建模方法,采用传统的“瀑布模型”思想,遵循“分析-设计-编码-测试”的基本流程。该程序对应的瀑布模型如图 2所示。

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图 2 瀑布模型基本流程图

2.2 程序语言平台

(1)Visual C#

本软件采用Windows系列操作系统作为软件开发环境。程序设计以Visual C#为开发平台,在.NET平台的支持下,Framework包含了操作系统的全部功能,并且通过大量的方法让程序使用这些功能。界面图如图 3所示。

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图 3 Visual C#软件开发平台

(2)Access数据库开发系统

采用Access数据库管理工具建立数据库,具有交互性好、用户不用编程就能够创建整个数据库的优点,从而实现高度的信息管理和数据共享。

3功能及应用

数据库系统有数据录入和处理、数据查询、数据分析三个模块,但为方便数据的分析以及该软件的推广应用,同时增加了与Office连接和打印的两个辅助模块。

3.1 录入和处理

可通过菜单栏和录入窗口实现数据录入,如图 4所示,对话框中主要有下拉菜单栏、工具栏、窗口显示区组成。

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图 4 系统操作主界面


3.2 查询

数据库支持文字检索,为方便用户将查询到的有用数据输出、保存,设有两种数据导出方式,支持以Excel电子表格的方式输出,也具备列表打印功能。

3.3 分析及应用

数据分析功能可将数据表中查询的数据记录集合起来与记录总体数目进行比较,以饼状图的形式显示出来,方便研究人员直观地判断所查询到的数据记录占所有隧道火灾的比例情况,得出相关结论。

通过建立隧道火灾数据库系统,着重对有事故发生原因、事故参与车型、隧道长度和防灾设施记录的火灾记录进行分类筛选,不同因素下的隧道火灾发生频率分析,结果见表 2。

表 2 不同因素下火灾频率

起火类型

隧道火灾次数(起)

不同因素所占比例(%)

隧道火灾频率

(次/km)

车型

载有危险品货车

3

11.1

-

油罐车

2

7.4

-

普通货车

15

55.6

-

公共汽车

4

14.8

-

小汽车

3

11.1

-

起因

电路故障

5

18.5

-

急刹车

1

3.8

-

碰撞

8

39.6

-

货物自燃

5

18.5

-

漏油

1

3.7

-

其它过失

3

11.1

-

不祥

4

4.8

-

防灾设施

无火灾探测器

26

66.7

-

无视频监控

11

28.2

-

无自动灭火系统

2

5.1

-

长度

≤500m

4

25.0

0.00310

500m~1000m

1

6.25

0.00130

1000m~3000m

3

18.75

0.00045

>3000m

8

50

0.00011


4 结论

(1)从火灾事故参与车型的因素分析,普通货车参与事故的比例最高,占事故比例的55.6%,油罐车和危险品运输车的参与事故比例较低,而火灾事故一旦发生,普通货车燃烧的火灾规模与危害并不亚于油罐车等造成的火灾。因此在隧道日常的运营管理中不能仅从火灾的潜在危害上考虑对车辆类型的防灾布置,而应从通行量高导致火灾发生的概率高的角度考虑,加强对通行密度高的车型,如普通货车的运输行为的规范与管理,并通过日常防灾预案对油罐车与危险品运输车辆进行管制,易燃易爆物品车辆通过隧道时提前预报,以便做好组织、协调和安全监控工作。

(2)在事故起因的影响因素中,碰撞引起的火灾比例占到39.6%,远远超过其它事故起因。因此减少隧道内车辆相互摩擦碰撞是降低隧道内火灾事故发生的最有效途径。碰撞事故的主导因素主要有二:车速原因与车辆密度原因。在隧道内对车辆施行有效的限速的隧道,比如安装电子眼等监控设施的,事故发生率较低。

(3)在隧道长度影响因素中,火灾发生次数随着隧道的长度增加而增加,长度超过3000m的隧道,有60%都发生过火灾事故。特长隧道一旦发生火灾事故救援工作非常困难,一般难以补救,是火灾预防的重点。

(4)从发生火灾的隧道的防灾设施统计,未安装视频火灾探测器的隧道火灾发生率高达66.7%,未安装视频监控的隧道火灾事故发生率有28.2%。火灾探测器、火灾报警器和视频监控可以有效缩短隧道火灾的发现时间,提高救援效率,降低火灾发生率。

(5)从总体记录分析,公路隧道火灾平均发生率不超过25次/108×km,是铁路隧道的25倍。


参考文献(References:

  1. 袁勇,邱俊男. 地铁火灾的原因与统计分析[J]. 城市轨道交通研究,2014,17(07):26-31+61.

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  3. 王少飞,林志,余顺. 公路隧道火灾事故特性及危害[J]. 消防科学与技术,2011,30(04):337-340.

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  5. 丁厚成,朱庆松,郭双林,胡莹莹. 地铁区间隧道火灾烟气流动特性对人员疏散影响的数值模拟[J]. 安全与环境工程,2019,26(02):162-168.

  6. 张荣帅,李思成,戴磊,郭世刚. 公路隧道不同坡度疏散通道烟气运动模拟[J]. 消防科学与技术,2019,38(02):184-187.

  7. 闫治国,杨其新. 数据库技术在秦岭隧道防灾工程中的应用[J]. 公路,2002(05):103-106.

  8. 付修华,杨其新,刘化冰. 秦岭特长公路隧道防火安全体系的探讨[J]. 广西交通科技,2003(03):26-30.

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  10. 杨高尚,彭立敏,彭建国,张进华,安永林. 隧道火灾安全疏散模拟[J]. 自然灾害学报,2008(03):49-55.

  11. 戎贤,张晓巍,孙子正,张一鸣. 公路隧道智能火灾应急与疏散体系结构[J]. 隧道与地下工程灾害防治,2020,2(03):23-29.

  12. 郭超,闫治国. 基于多源数据深度学习的地下空间智慧防灾系统框架研究[J]. 现代隧道技术,2020,57(S1):13-23.


603605a62e2ef_html_1e74a194887ffe03.gif收稿日期:2020.12.3 修改日期:

作者简介杨智方(1985-),男,安徽合肥人,硕士研究生学历,工程师,从事城市轨道交通建设工程质量安全监督工作。

基金项目: