消防科学与技术

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1. 城市交通隧道电动汽车火灾安全研究进展

李炎锋, 杜甜美, 刘爽, 董启伟

消防科学与技术 2024, 43 (9): 1195-1203.

摘要（2669）

城市电动汽车数量增加给城市交通隧道消防安全带来了新的挑战。论文首先归纳了隧道内电动车辆火灾研究的科学问题和关键技术问题，总结了电动汽车火灾成因及研究手段、火灾燃烧热特性、燃烧产物特性等领域的研究成果，分析了隧道狭长受限空间结构对电动汽车火灾发展过程的影响，探讨了城市交通隧道电动汽车火灾的消防救援。根据现行消防标准规范及隧道消防设计指南，讨论了应对电动汽车火灾交通隧道消防系统设计需要改进的要点。研究表明，新能源车火灾场景比燃油车火灾场景更复杂，主要表现在电池不稳定的喷射火源、持续时间、峰值热释放和峰值温度、汽车带电风险等方面。目前电动汽车火灾实体试验研究主要是在大空间或者开放空间中进行，隧道受限空间对电池燃烧特性影响、电动汽车火灾羽流特性以及有毒烟气蔓延及控制还缺乏系统性研究。研究成果能够为城市交通隧道的消防设计、安全运营以及应急救援预案制定提供参考。

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2. 综合管廊电力舱电缆火灾研究进展

许德胜, 李炎锋, 杨泉

消防科学与技术 2024, 43 (9): 1213-1217.

摘要（2573）

综合管廊的电力运营输送安全是韧性城市的重要保证措施之一。在分析电力舱火灾成因、火灾特点及消防安全特殊性的基础上，归纳了综合管廊电力舱电缆火灾的关键科学问题。从电缆火灾的燃烧动力学机理、风险评估以及预警防护3个方面，综述了管廊电力舱火灾安全的研究成果和总体进展。结果表明：在电力舱电缆火灾的基础理论和实践应用上已经取得了较为系统的研究成果，但关于复杂廊体结构因素对火灾的影响研究还缺乏深入的探讨。结合管廊行业实际工程的发展，指出长通风区间电力舱电缆火灾的蔓延及联动防治是未来综合管廊消防系统研究的一个重要方向。

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3. 隧道火灾临界风速模型的差异与适用性分析

孙峰, 李江栋, 王小飞, 吴珂

消防科学与技术 2024, 43 (9): 1272-1277.

摘要（2112）

临界风速是纵向通风隧道防排烟设计的重要指标，目前广泛采用的临界风速模型分为临界弗洛德数模型（世界道路协会PIARC推荐）和分段函数模型（美国消防协会NFPA推荐）两类，但两种公式的计算结果差异显著，给隧道防火设计造成了困扰。本文分析了PIARC公式和NFPA公式在不同火源功率、隧道宽度、隧道高度下计算临界风速的差异及成因，同时结合隧道火灾全尺寸试验、数值模拟对比了两种公式计算结果的控烟效果，并与已有的全尺寸和比尺模型试验数据比较论证了两公式的适用性。结果表明，受临界弗洛德数取值和均匀混合假定的制约，PIARC公式无法准确反映临界风速随火源功率的变化规律，公式计算结果明显偏小，且误差随着宽高比的增大而增大；而NFPA公式更加全面地考虑了火羽流状态与隧道断面尺寸之间的相对关系对临界风速的影响，计算结果具有更好的烟气控制效果，且与试验数据更为吻合；NFPA公式可以适用于大部分隧道断面和火源功率条件下的临界风速计算，而PIARC公式仅适用于断面宽高比较小（AR≤1）和火源功率较大（HRR≥15 MW）时的临界风速计算。

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4. 低温循环老化锂离子电池热失控特性研究

赵路遥, 童军, 徐果, 张钧铭

消防科学与技术 2024, 43 (6): 780-786.

摘要（1800）

锂离子电池在低温环境下工作会不可避免地发生循环老化，导致电池容量下降、阻抗增加等性能衰退，更会加剧电池发生热失控的风险。文章搭建了热失控试验平台，进行锂离子电池低温环境下循环老化热失控特性研究，分析老化程度、荷电状态及其耦合条件对锂离子电池热失控特性的影响。研究发现：在-10 ℃的低温环境下，电池发生燃爆的时间提前，喷射更加剧烈，温升速率上升更为明显，但电池表面上部（近泄压阀）温度随循环圈数的增加而降低。由于电池下部没有喷射口，热量聚集导致电池下部温度略高于上部。试验同时给出了不同老化程度及荷电状态下电池发生热失控时的电压及质量损失演变规律。研究结果有助于提高对老化锂离子电池热失控特性的认识，为低温环境下运行的锂离子电池安全性提供理论依据及数据支撑。

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5. 基于浸没技术的锂电池模组热失控抑制研究

许晓元, 张少禹, 卓萍, 储玉喜

消防科学与技术 2025, 44 (5): 585-589.

摘要（1631）

PDF（pc）（4159KB）（138）

电池热失控风险已经成为制约新能源行业发展的瓶颈问题。针对电池热失控应急处置难题，开发了电池模组热失控浸没抑制试验平台，开展了不同注入策略下电池热失控试验，研究了浸没液对延缓电池热失控和防止电池热失控的有效性。结果表明，当电池热失控后，在浸没液40 s注满模组箱的前提下，可抑制电池温升，最大降温速率可达78.7 ℃/s；当电池开阀后，在浸没液40 s注满模组箱的前提下，最大降温速率可达17.9 ℃/s，可防止热失控发生。

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6. 倾斜隧道火灾烟气分层稳定性研究

孙超鹏, 刘方, 翁庙成

消防科学与技术 2024, 43 (9): 1227-1233.

摘要（1622）

隧道内的烟气分层特征对分析疏散和救援的难度以及制定有效的应急策略具有至关重要的作用。倾斜隧道中的烟气流动受到浮力和烟囱效应的共同影响，导致烟气的分布和运动规律与水平隧道存在显著差异。在倾斜隧道中，烟气分层稳定性受到多种因素的影响，且相关研究较少。本文采用数值模拟方法对倾斜角度为1%～15%的两端开口的倾斜隧道火灾烟气分布特性及其影响因素进行了研究。研究表明：Newman提出的判定烟气分层状态的临界无量纲温差在倾斜隧道火灾中仍然适用（坡度在1%～15% 范围内）。倾斜隧道火灾发生后，火源与低端入口之间的烟气层始终能够保持稳定的烟气分层。而火源与下游出口之间的烟气层则随着烟囱效应的增强，稳定分层被破坏的区域不断扩大，并逐渐扩展至整个下游区域。火源功率和火源与下游出口之间的高差可直接影响隧道内的烟囱效应和烟气自身浮力，进而影响烟气分层状态。在此基础上，提出了用于预测倾斜隧道火灾烟气分层特性的计算模型，并确定了烟气分层区域1和区域2之间的临界Froude数为0.9。本文研究可为隧道火灾排烟及疏散设计提供指导。

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7. 消防员灭火防护装备研究进展

刘烨, 王俊胜, 金星, 王宏阳, 鹿超, 陈晓铮, 夏建军

消防科学与技术 2024, 43 (12): 1636-1645.

摘要（1523）

在当前自然灾害增多和城市化进程加速的背景下，火灾事故愈发频繁，合理使用灭火防护装备，对于保护一线消防员的人身安全和提高救援效率至关重要。本文综述了过去10余年消防员灭火防护服、消防头盔、灭火防护头套、呼吸防护装备、消防手套和灭火防护靴等灭火防护装备的研究动态，重点介绍了灭火防护服各层面料中新材料的应用以及结构设计上的创新研究。总结分析了现有消防员灭火防护装备厚重、透气性不佳、舒适性差等问题，以及极端环境下防护装备缺乏、装备在智能化、集成化和兼容性等方面存在的不足。最后，从新材料和新技术应用、装备人机工效学、实景模拟评价方法、标准化和退役后循环利用等方面，提出了未来消防员灭火防护装备的全生命周期研究展望。

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8. 隧道流淌火发展蔓延规律的研究现状及未来展望

叶成豪, 张培红

消防科学与技术 2024, 43 (9): 1218-1226.

摘要（1466）

在隧道环境中，流淌火的火焰分叉融合、振荡和倾斜等燃烧行为，扩散油层的流动及其与隧道底壁面、火焰烟气的热传递过程具有复杂性和非稳定性。这会加剧引燃周围其他可燃物的危险性，给人们的生命财产安全带来严重威胁。通过对开放空间与隧道环境中溢油流淌火的扩散与燃烧行为、火焰高度、火焰振荡、火焰热辐射模型、热传递机制、烟气蔓延过程以及顶棚温升模型等的对比分析，指出未来应该进一步深入研究流淌火火焰振荡以及火焰热辐射模型等火焰行为，揭示流淌火蔓延的热传递机制、非稳态燃烧和烟气蔓延动力学规律，为隧道流淌火的防治和应急救援提供理论和技术支持。

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9. 储能用磷酸铁锂电池热失控分析及液氮抑制效果研究

史波波, 王宇恒, 王志, 李志华

消防科学与技术 2024, 43 (7): 907-912.

摘要（1340）

锂离子电池在使用过程中易受外界环境因素影响而触发热失控，此类现象不仅具有不可预测性，而且一旦发生，后果严重且难以控制，特别是电池的荷电状态（SOC）对于热失控的影响尤为显著。鉴于此，通过对比不同SOC条件下锂离子电池热失控特性并对其实施液氮喷射冷却处理，旨在探究其在封闭环境中的热失控行为特征。本研究还对电池箱进行了保温处理，以探究保温处理对液氮冷却效果及抑制电池热失控能力的影响。研究发现，SOC的提高与电池热失控引发的火灾规模、质量损失幅度以及产生的CO含量之间存在正相关关系。触发热失控的临界温度随SOC的增加而降低，而热失控峰值温度随之升高。电池热失控特征时间差值Δt与SOC成正比。对电池箱施加保温处理后，液氮的冷却效果得以显著延长，为延缓甚至抑制热失控提供了有效手段。

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10. 新能源火灾防控技术研究进展

卓萍, 张网, 张良, 储玉喜, 陈晔, 张晋, 王玥, 李紫婷, 陈红光,

消防科学与技术 2024, 43 (5): 578-589.

摘要（1334）

对近年新能源火灾防控技术的研究进展进行了综述。通过对基础理论研究、国内外技术现状进行回顾和分析，总结得出了风力发电、光伏发电、电化学储能、电动汽车和氢能等领域火灾防控的主要技术进展，梳理了目前仍需解决的火灾防控难点和堵点问题，明确了未来发展方向，为我国新能源行业火灾防控提供技术指导，助力行业安全发展。

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11. 基于大数据的新能源汽车火灾调查系统研建与应用

韩光, 王鑫, 韩冲, 曹芮晗

消防科学与技术 2024, 43 (11): 1625-1630.

摘要（1317）

结合全国新能源汽车火灾调查数据采集工作提出并研建了基于大数据的新能源汽车火灾调查系统，旨在通过整合多源数据和应用先进的数据分析技术，提升火灾事故的调查效率、预警能力和安全性。该系统的总体架构分为数据采集层、数据存储与管理层、数据处理与分析层、数据应用服务层和用户交互层。通过对事故调查数据、车载传感器数据及外部环境数据等的收集与分析，系统实现了火灾原因的深入挖掘和关联性分析。

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12. 漏风影响下集中排烟系统排烟量富裕系数选取研究

刘邱林, 张超, 徐志胜, 陶浩文

消防科学与技术 2024, 43 (9): 1278-1285.

摘要（1314）

为了研究漏风影响下的集中排烟系统排烟量富裕系数，建立了集中排烟系统风压及风量解算模型，通过与全尺寸试验数据对比，验证了该模型的准确性。并依据该模型，分析了集中排烟系统在不同设计热释放速率、隧道长度、排烟阀间距及排烟阀面积下的排烟道内风压及风量分布，研究了各参数下的排烟量富裕系数。结果表明：随着热释放速率的增大，排烟系统设计排烟量逐渐增大，但排烟量富裕系数与热释放速率无明显关联。对于使用高密闭排烟阀的情况，当隧道长度在10 km以内时，满足排烟需求的排烟量富裕系数均在10%以下；对于使用普通排烟阀的情况，无论是特长隧道还是超长隧道，排烟量富裕系数几乎都在20%以上，当隧道长度超过9 km时，排烟量富裕系数甚至能超过100%。随着排烟阀间距的增大，排烟风机的风量富裕系数和排烟系统的设计排烟量均表现出递减趋势。随着排烟阀面积增大，设计排烟量逐渐增大，排烟量富裕系数也有相似的趋势，尤其是普通排烟阀更为明显。因此，在满足排烟要求的前提下，提高排烟阀质量、扩大排烟阀间距和缩小排烟阀面积，可以起到降低排烟量富裕系数的效果。

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13. 电动自行车充电车棚火灾防控技术研究

董海斌, 张德华, 马建琴, 盛彦锋, 羡学磊, 洪清泉, 沈旭钊

消防科学与技术 2024, 43 (11): 1488-1494.

摘要（1308）

本文针对电动自行车充电车棚车辆起火问题，研发了专用型水系泡沫喷淋灭火系统，并开展实体火灾试验。测试电动自行车在3种工况下的火灾温度，包括正常停放中起火、交界域处停放起火以及强风和喷头堵塞工况下起火，验证了水系泡沫喷淋灭火系统扑救电动自行车火灾的可靠性，获取了喷头工作压力、车棚顶部及车身温度、车辆周围热流密度等关键参数，为电动自行车充电车棚的防火设计和标准制定提供技术支撑。

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14. 过充导致磷酸铁锂电池电动汽车火灾的试验研究

彭磊, 倪照鹏, 于越, 孙福鹏, 夏修龙, 张鹏, 于泽阳, 丁浩文, 宗金辉

消防科学与技术 2025, 44 (5): 590-599.

摘要（1293）

PDF（pc）（22881KB）（122）

过充是导致电动汽车着火的重要诱因之一。本文采用过充的方式对磷酸铁锂电池电动汽车开展实体火灾试验，测量了电池包内部、汽车底盘、汽车表面、车厢内部和四周的温度及汽车周围的辐射热流密度等数据，并采用耗氧原理测量了试验过程中的火灾热释放速率。结果表明，磷酸铁锂电池电动汽车因过充导致热失控、继而引燃整车的火灾发展规律表现为：电池包热失控产生可燃气体在底盘下方聚集并着火，火焰迅速引燃底盘周围的可燃物和汽车轮胎，火势随即导致车窗玻璃相继破裂，引燃车厢内饰及座椅，随后整车发生剧烈燃烧。试验车辆着火后的火灾增长速率介于中速火和快速火之间，火灾热释放速率的峰值达到约5.5 MW。距车辆外边缘0.5 m和1.0 m处的最大辐射热流密度峰值分别达到50~60 kW/m²和20~22 kW/m²，可引燃周围停靠的车辆。

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15. 抑制锂离子电池火灾的新型灭火剂研究进展

张淇厚, 李思成, 刘佳玲

消防科学与技术 2024, 43 (8): 1138-1144.

摘要（1272）

介绍锂离子电池的基本结构与工作原理，分析锂离子电池热失控的触发方式，重点分析3种新型锂离子电池灭火剂，即水凝胶灭火剂、全氟己酮灭火剂以及干水灭火剂的灭火机理、灭火剂制备以及灭火性能，并且对其他正处于研究初期的新型灭火剂进行了概括与展望。在此基础上，对3种灭火剂的优缺点进行总结和归纳，并为今后灭火剂灭火效果的提高和性能的完善提供思路，提升锂离子电池的安全性，促进电化学储能技术的发展与应用。

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16. 液体浸没条件下锂离子电池新型热灾害的研究进展与挑战

周彪, 葛慕滢, 王凯, 任常兴,

消防科学与技术 2024, 43 (6): 767-773.

摘要（1229）

在“碳达峰、碳中和”的背景下，浸没式液冷技术是具有良好应用前景的锂离子电池热管理技术之一。在新一代热管理系统中，锂离子电池热失控诱导火灾依然是一个重大的安全隐患。本文全面梳理了当前浸没式液冷技术的研究进展,分析了浸没条件下锂离子电池热灾害的多种模式，提出锂离子电池新型热灾害的研究趋势。首先，介绍了浸没式液冷技术及其优劣势、液冷方法以及液冷介质，重点介绍了相变液冷技术以及部分常用液冷剂的物性参数；其次，梳理了近年来浸没式液冷技术的进展与政策；再次，从浸没条件下锂离子电池老化、热失控以及二次灾害等方面对浸没条件下新型锂离子电池热灾害的模式进行了深入分析和讨论，并指出现有研究存在的不足；最后,提出未来浸没式液冷条件下，新型锂离子电池安全防护技术研究的发展方向。文章有助于提升浸没条件下锂离子电池组热安全性，增强热灾害发生后的应急能力。

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17. 灭火机器人在纯电动汽车火灾中的应用及技战术研究

张志广, 王利民

消防科学与技术 2024, 43 (11): 1576-1579.

摘要（1136）

为提高纯电动汽车火灾扑救效率，确保消防救援人员作战行动安全，本文在剖析案例基础上，归纳总结了纯电动汽车起火原因和火灾危险性。根据基层灭火救援需要，设计了一种模块化新能源车辆灭火机器人，并简要概述其机构组成及工作原理。基于现阶段针对纯电动汽车火灾扑救技术的研究进展，提出了一种应用底盘灭火机器人提高灭火剂使用效率的扑救战术。

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18. 基于红外图像及环境信息关联的阴燃火探测

汤伟, 张文迪, 袁航, 解聪

消防科学与技术 2023, 42 (12): 1636-1641.

摘要（1117）

针对目前常用的阴燃火检测方法存在检测效率低、准确度低等问题，提出了一种基于红外图像与环境信息关联的卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)阴燃火分类预测方法。通过实时获取试验样本的环境信息及红外图像，将目标面积变化率、周长变化率、圆形度和目标移动特性作为特征参数用于阴燃目标探测判别依据；通过随机森林算法（Random forest algorithm，RF）对4个图像特征参数进行重要性评估，依此分配权重并实现图像信息特征融合，进而与环境信息关联并作为CNN的输入参量进行训练测试。结果表明，阴燃早期检测效率及全时段检测准确率均大幅提升，15 s前阴燃检测召回率提升了65%，全时间段内的检测准确率提升了6.25%。研究成果将为阴燃火早期预警提供新思路。

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19. 氧化合金锂离子电池在电热滥用条件下的热安全特性分析

储玉喜, 马畅, 李晋, 李亚昭, 李文, 张少禹, 卓萍

消防科学与技术 2025, 44 (7): 877-881.

摘要（1044）

PDF（pc）（2205KB）（138）

为研究18650型氧化合金锂离子电池的热安全特性，基于绝热加速量热仪和密闭压力容器，开展电池在绝热、加热、1C过充条件下的电热滥用试验，获得了电池的温度、电压、内阻及其产气行为。结果表明：电池在绝热条件下自产热平均温度T1为89.21 ℃，自产热阶段平均最高温升速率为0.648 ℃/min；利用加热棒对电池进行加热，加热棒最高温度为684.84 ℃，加热时间为1 376 s，电池表面温度最高为274.13 ℃，质量损失率为13.81%；在1C过充过程中电压最高为4.39 V，表面温度最高为57.05 ℃，质量损失率为0.82%。按照电池热失控判定条件，在上述3种试验条件下电池均未发生热失控。

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20. 触觉传感技术在锂离子电池热失控预警中的应用

唐亮, 尚文艳, 张少禹, 陈召凡

消防科学与技术 2024, 43 (5): 651-655.

摘要（1031）

针对应用触觉传感技术进行储能用锂离子电池的热失控安全监控开展了研究，选取52 Ah方壳磷酸铁锂电池作为研究对象，采用加热板触发单体及模组电池热失控，并结合力、电、热等多种实时监测手段，详细剖析了单体和模组层级的热失控过程。在单体级热失控试验中，电池温度因加热板作用而逐渐升高，112 s后内部短路导致膨胀力急剧增强，比电压和温度的响应能力提前8.9 min。进一步扩展到模组级热失控试验，在触发端部电池热失控后，尤其在热蔓延导致相邻电芯热失控阶段，膨胀力在电池温度和电压尚无明显变化时出现快速增长，可较电压和温度提前约6.0 min响应热失控。试验证明，相对电池温度、电压等特征，电池膨胀力能提前预警电池热失控，引入力维度数据监控能有效提高储能用锂离子电池热失控的预警能力。

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