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Quantification of Heat Release Rate in Tunnel Fires: An Intelligent Real-Time Prediction Model Based on Flame Images

  • 21.07.2025
Erschienen in:

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Abstract

Diese Studie geht der entscheidenden Aufgabe nach, die Wärmefreisetzungsraten bei Tunnelbränden vorherzusagen, die ein Schlüsselfaktor für Brandschutz- und Präventionsstrategien sind. Die Forschung konzentriert sich auf vier Hauptbereiche: die Bedeutung von HRR in der Branddynamik, die Verwendung von Flammenbildern für die HRR-Vorhersage, die Entwicklung eines Deep Learning-Modells, das ResNet18 und LSTM kombiniert, und die vergleichende Analyse verschiedener Vorhersagemodelle. Durch eine Reihe von Experimenten mit Holzkrippenbränden unter erzwungener Belüftung sammelt die Studie Flammenbilder und entsprechende HRR-Daten. Das ResNet18-LSTM-Modell ist darauf trainiert, Merkmale aus diesen Bildern zu extrahieren und die Entwicklung der HRR im Laufe der Zeit vorherzusagen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Modell eine hohe Genauigkeit erreicht, mit einem Verlust von 0,0129, R ² von 0,8331 und RMSE von 0,1135. Vergleichende Analysen mit anderen Modellen (CNN-GRU, CNN-LSTM und ResNet18-GRU) unterstreichen die überlegene Leistung des ResNet18-LSTM-Modells. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass dieser Ansatz viel versprechend ist, um den Brandschutz in Tunnelumgebungen zu verbessern, und eine genauere und Echtzeitmethode zur Vorhersage von HRR bietet. Es erkennt jedoch auch Grenzen und Bereiche für zukünftige Forschung an, wie etwa die Verbesserung der Bildaufnahmefrequenzen und die Anpassung des Modells an reale Szenarien.

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Titel
Quantification of Heat Release Rate in Tunnel Fires: An Intelligent Real-Time Prediction Model Based on Flame Images
Verfasst von
Gongyousheng Cui
Yuchun Zhang
Xinyi Liu
Haowen Tao
Keran Li
Publikationsdatum
21.07.2025
Verlag
Springer US
Erschienen in
Fire Technology / Ausgabe 6/2025
Print ISSN: 0015-2684
Elektronische ISSN: 1572-8099
DOI
https://doi.org/10.1007/s10694-025-01774-2
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