1、Study on the invulnerability of rail water intermodal transportationnetwork of grain for emergenciesMU Neng-ye1，2，3，CHENG Chi-yao1(1 School of Transportation and Logistics，Southwest JiaotongUniversity，Chengdu 611756，China;2 National EngineeringLaboratory of Integrated Transportation Big Data Applica
2、tionTechnology，Chengdu 611756，China;3 School of Traffic andTransportationEngineering，XinjiangUniversity，Urumqi830046，China)Abstract:To maintain the safety of grain logistics and improvethe efficiency of network operation under emergencies，thepresent paper established an undirected and weighted rail-
3、waterintermodal transportation network of grain in China based on thecomplexnetworktheoryandanalyzeditstopologicalcharacteristicsFirstly，we proposed random and deliberatenetwork failuremodelsaccordingtothecharacteristicsofemergencies of grain logisticsSecondly，combined with theindicatorsofnetworkcon
4、nectivity，averagepathlength，clusteringcoefficient，etc，acomprehensivenetworkinvulnerability measurement index was establishedNext，weconstructed an importance evaluation model including nodes topological performance and intrinsic powersuchasgrainproduction capacity，agricultural economy，and freight abi
5、lity，todetermine the importance of network nodes and to decide nodehierarchy which served as the reference for deliberate attacksThe results show that the rail-water intermodal transportationnetwork of grain has its particular micro-world and scale-freeparticularities，and the overall network operati
6、on efficiency ofwhich is high In most cases，nodes with high importance have agreater impact on network performance than nodes with lowimportance，when the top 50%of ranked nodes fail，the networkinvulnerability approaches zero In the node hierarchy，the first-level nodes play the strongest pivotal role
7、，especially the keynodes of Guangzhou，Shanghai，Chongqing，and others，whichhave obvious characteristics of“along the line”and“along thewater”and need to be focused and protected;the second-levelnodes have the largest number and are most widely distributed，which include a great deal of transportation h
8、ub cities in easternChina and various main grain-producing areas，and have obviousfeatures that along the line Among the third-level nodes，thecurrent grain logistics capabilities of key cities in southwesternregions such as Chengdu，Guiyang，and Kunming do not matchthe status of urban hubs With the con
9、struction and developmentof thenationalrailwaynetwork，thereisstillspaceforimprovement in network performanceKey words:safety systematology;emergency;grain logistics;rail-water intermodal transportation;invulnerability文章编号:1009-6094(2023)03-0723-08不同倾角铜铟镓硒光伏组件燃烧行为的试验研究*张培红1，张锋泽1，富雨生2，李子建1(1 东北大学资源与土木
10、工程学院，沈阳 110819;2 北京奔驰汽车有限公司，北京 100176)摘要:为加强对于光伏组件火灾危险性的控制，进一步推动光伏建筑一体化技术的广泛应用，选择不同倾角布置的铜铟镓硒光伏组件为研究对象，改变倾斜角度，通过对引燃时间、火蔓延速度和质量损失速率等参数的测试和分析，研究铜铟镓硒光伏组件的燃烧行为及传热机制。结果表明，倾角的增大加剧了光伏组件火灾蔓延的危险性。光伏组件迎火面的引燃时间随倾角增大呈先减小后增大的变化趋势，倾角从 0增加到 45，引燃时间减少 16.39%;倾角从 45增加到90，引燃时间增加 76.47%。背火面向上火蔓延速度随倾角增大而增大，倾角为 90时最大，为 1
11、8.08 mm/s，横向火蔓延速度受倾角影响较小，均为 1 mm/s 左右;当光伏组件倾角增加，燃烧产生的熔融滴落物形成池火是造成光伏组件火灾危险性加剧的重要原因。关键词:安全工程;铜铟镓硒光伏组件;倾斜角度;引燃;燃烧行为;火蔓延速度中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j issn 1009-6094.2021.1850*收稿日期:2021 10 19作者简介:张培红，教授，博士，博士生导师，从事火灾安全科学技术及应急管理研究，zhangpeihongmail neu edu cn。基金项目:国家自然科学基金项目(51774067)0引言虽然光伏建筑一体化技术在节能和
12、环保领域的优势显著，但光伏组件材料本身的可燃性造成建筑物火灾载荷增大1，光伏组件燃烧加剧了建筑火灾的蔓延2 4，对人员疏散也造成困难5，并且光伏系统火灾还会给救援人员带来电击风险6。光伏组件的火灾危险性引起了学术界和工程技术人员的高度重视和深入研究。Wohlgemuth 等7 发现热点稳定性、高串联电阻和电弧故障是造成光伏组件过热进而引发火灾的重要原因。Pandian 等8 认为热斑效应造成被遮蔽的光伏组件产生高温是光伏系统火灾的重大隐患。Yang 等9 发现多晶硅光伏组件可以被大于 26 W/m2的热流点燃并评价了光伏组件的火灾危险性。Chow 等10 分析了两种多晶硅光伏样品327第 23
13、 卷第 3 期2023 年 3 月安全 与 环 境 学 报Journal of Safety and EnvironmentVol 23No 3Mar，2023的化学成分并讨论了其热危害和烟气危害。Yin等11 在 2018 年最先以锥形量热仪、张培红等12 在2021 年首次采用酒精分别研究了不同种类的小尺寸铜铟镓硒光伏组件的热解和燃烧特性，为进一步研究全尺寸铜铟镓硒光伏组件的燃烧行为和火灾危险性奠定了基础。Kristensen 等4 以全尺寸试验分析了平屋顶结构上光伏系统火灾发展规律，认为火灾蔓延面积受光伏阵列面积限制，光伏组件的几何形状对火焰蔓延有显著性影响。在固体可燃物火焰蔓延领域，Q
14、uintiere13 提出了固体可燃物点燃和火蔓延模型并给出了点燃时间和火蔓延速度的计算公式。其他学者发现聚苯乙烯向上火蔓延速度随倾角增大而增大14 15，而横向火蔓延速度受倾角影响较小15。相对 于 多 晶 硅 光 伏 组 件 而 言，铜 铟 镓 硒(Copper，Indium，Gallium，and Selenium，CIGS)光伏组件采用热塑性材料封装，热稳定性差，且厚度更薄，火势蔓延速度更快，因此其火灾危险性更大。目前针对铜铟镓硒光伏组件的研究多集中于小尺寸试验，考虑到光伏组件安装时采用不同倾角，本文利用在光伏组件背面外加点火源的方式，模拟由于电弧故障等因素首先引燃光伏组件背面，并进一
15、步蔓延至光伏组件正面的燃烧过程;改变光伏组件的倾斜角度，通过对光伏组件的引燃时间、火蔓延速率和质量损失速率的测试，对比分析不同布置倾斜角度CIGS 光伏组件的燃烧行为特征及传热机制。1试验设计试验布置如图 1 所示，该系统主要由点火源、CIGS 光伏组件、数据采集系统和试验观测系统组成。为防止接线盒干扰光伏组件燃烧，裁掉接线盒，裁剪后的 CIGS 光伏组件尺寸为长 1 000 mm、宽 370mm、厚 1 mm，其结构从正面到背面依次为乙烯 四氟乙烯共聚物、太阳能电池、金属背板和聚对苯二甲酸乙二醇酯，主要可燃物的热物性参数见表 1。表 1主要可燃物的热物性参数Table 1Thermal an
16、d physical parameters of the main combustibles材料厚度/mm密度/(kgm3)比定压热容/(Jkg1K1)导热系数/(Wm1K1)引燃温度/乙烯 四氟乙烯共聚物0.251 7009000.23540聚对苯二甲酸乙二醇酯0.351 3501 1500.20407采用日本 AND 公司的 GX 30K 精密工业天平对燃烧过程中光伏组件的质量变化进行测量，天平量程为0 31 000 g，精度为0.1 g。在光伏组件正反面共布置 30 个温度测点，采用直径为 1 mm 的 K 型热电偶测试光伏组件表面温度，温度测点布置见图 2。选择 5 个倾斜角度(0、30、45、60和 90)布置光伏组件。采用功率为 2 kW、加热面尺寸(长 宽)为 154 mm 154 mm 的电炉作为点火源，布置在光伏组件背面底部，因此，本试验中光伏组件背面为迎火面，正面为背火面。电炉表面始终保持与光伏组件平行，垂直间距为 15 mm。共组成 5 个工况，每个试验工况进行 3 次试验以获得代表性的数据，具体试验工况见表 2。开启电炉加热开关开始试验，待背火面起火时关闭电炉。
