[發(fā)明專利]一種地鐵車站關(guān)鍵結(jié)合部位火災(zāi)煙氣控制模擬實驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410199044.1
• 申請日: 2014-05-11
• 公開（公告）號: CN103971576A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡隆華;孟娜;祝實;唐飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 孟卜娟;賈玉忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對列車火災(zāi)停靠車站和地鐵車站站臺火災(zāi)等多種火災(zāi)場景情況下，火災(zāi)煙氣在隧道軌行區(qū)、站臺以及站廳關(guān)鍵結(jié)合部位的流動特性和煙氣控制模式優(yōu)化進行測試的模擬實驗平臺，可綜合實現(xiàn)隧道軌行區(qū)軌頂排煙系統(tǒng)(Over Tunnel Exhaust,OTE)、隧道軌行區(qū)軌底排煙系統(tǒng)(Under Tunnel Exhaust，UPE)、隧道風(fēng)機系統(tǒng)(Tunnel Ventilation Fan,TVF)、站臺送排風(fēng)系統(tǒng)、站廳送排風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)幕系統(tǒng)、擋煙垂壁阻煙等多種煙氣控制系統(tǒng)的不同組合模式及參數(shù)調(diào)節(jié)；可實現(xiàn)溫度場、有毒氣體濃度、排煙量和送風(fēng)量等關(guān)鍵參數(shù)的測量。

背景技術(shù)

隨著城市化進程的不斷加快，城市人口日趨增長，尤其是大中型城市，交通運輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L，地鐵以其獨有的優(yōu)勢成為解決城市交通擁擠的重要工具。地鐵在給城市交通帶來便利的同時，也給城市消防安全帶來了新的挑戰(zhàn)。受地下空間的限制，地鐵發(fā)生火災(zāi)時人員只能通過地鐵車站疏散至地面安全區(qū)域。站臺火災(zāi)時，人員可由站臺層直接疏散至站廳層，再到地面；而地鐵列車火災(zāi)時，列車停靠車站后人員要先疏散至站臺層，繼而再到站廳層和地面。研究表明地鐵火災(zāi)時人員疏散過程中導(dǎo)致人員傷亡的主要原因是火災(zāi)產(chǎn)生的熱煙氣，因此，研究地鐵車站發(fā)生火災(zāi)時火災(zāi)煙氣在地鐵車站站臺、站廳和隧道軌行區(qū)關(guān)鍵結(jié)合部位的蔓延規(guī)律以及相應(yīng)的煙氣控制對于防治地鐵火災(zāi)具有重要意義。

國內(nèi)外對于地鐵火災(zāi)已開展了大量研究，這方面的實驗研究主要以實驗室內(nèi)的縮尺度實驗研究為主。Drysdale等人建立了1:15模型實驗臺，對倫敦金十字地鐵站中自動扶梯燃燒開展研究，實驗?zāi)Ｐ陀?.5mm厚的膠合板構(gòu)成，模型總成2468mm，溝槽兩邊高200mm，間距280mm，模型橫截面與火災(zāi)中自動扶梯呈比例。韓國的Kim建立了縮尺度的地鐵隧道模型，模型隧道長39m，高250mm，寬210mm，模型列車長3m，高225mm，寬156mm，實驗可通過控制電機轉(zhuǎn)速使模擬列車以不同速度行駛，依此研究地鐵車輛運行所產(chǎn)生的活塞風(fēng)。

由于國內(nèi)地鐵建設(shè)晚于發(fā)達國家，因此國內(nèi)地鐵火災(zāi)方面的實驗研究開展的相對較晚。鐘委、紀(jì)杰等建立1:8的小尺寸地鐵站臺實驗臺，在此實驗臺研究了站臺火災(zāi)頂棚射流最高溫度，并對地鐵站臺內(nèi)不同煙氣蔓延階段的煙氣層質(zhì)量卷吸速率開展了研究。趙明橋等搭建了1:10的地鐵車站模型，在此小實驗臺開展地鐵車站垂簾分區(qū)煙氣控制試驗，通過開展臨界排煙量和復(fù)雜火情的試驗，獲得卷簾距地面不同高度時不同火災(zāi)規(guī)模的臨界排煙量試驗值。朱偉等在地鐵車站出入口的縮尺度模型實驗臺中進行模擬實驗，采用溫度相對值，分析地鐵火災(zāi)沿車站出入口煙氣溫度下降的規(guī)律及其影響因素；通過對氣體成分測量結(jié)果進行分析，得出出口處煙氣中CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在階梯狀變化的規(guī)律。

鐘茂華等設(shè)計了1:5尺度的地鐵災(zāi)害事故模擬實驗平臺，用于對地鐵車站火災(zāi)等事故的發(fā)生發(fā)展以及相應(yīng)的控制進行研究，但該實驗臺也未考慮地鐵車站火災(zāi)時隧道軌行區(qū)和站臺區(qū)關(guān)鍵結(jié)合部位屏蔽門設(shè)置形式，以及站臺與站廳關(guān)鍵結(jié)合部位擋煙垂壁、風(fēng)幕等系統(tǒng)的設(shè)置對地鐵車站火災(zāi)時煙氣流動特性以及煙氣控制系統(tǒng)該如何優(yōu)化控制和參數(shù)設(shè)置方面的研究。

通過對已有技術(shù)的調(diào)研分析可以看出，現(xiàn)有的地鐵火災(zāi)模擬實驗平臺在結(jié)構(gòu)和功能上都具有一定的局限性，往往單獨針對站臺火災(zāi)或者隧道火災(zāi)，而對火災(zāi)煙氣在站臺、站廳和隧道軌行區(qū)關(guān)鍵結(jié)合部位的流動特性和控制開展的研究較少，尤其對于地鐵列車火災(zāi)停靠站臺后，火災(zāi)煙氣在這些關(guān)鍵結(jié)合部位的流動特性、及多個煙氣控制系統(tǒng)應(yīng)該如何優(yōu)化控制及參數(shù)設(shè)置，這方面缺乏基礎(chǔ)實驗研究平臺支撐。一方面，地鐵列車自身也會對煙氣在隧道軌行區(qū)與站臺關(guān)鍵結(jié)合部位的流動行為、乃至整個地鐵車站的煙氣控制流場都產(chǎn)生顯著影響；另一方面，針對站臺與站廳的結(jié)合部位，站臺火災(zāi)時設(shè)置擋煙垂壁后，由于其對煙氣的阻隔作用，站臺層和站廳層的煙氣分布都將產(chǎn)生一定的影響；采用站廳正壓送風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)幕系統(tǒng)對火災(zāi)煙氣從站臺往站廳的蔓延進行抑制時，這些煙氣控制系統(tǒng)的參數(shù)該如何設(shè)置，以達到優(yōu)化的煙氣控制效果，也缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)實驗研究平臺支撐，而這些方面的研究對于開展地鐵火災(zāi)時的煙氣控制和人員疏散具有非常重要的意義。因此，建立一種地鐵車站關(guān)鍵結(jié)合部位火災(zāi)煙氣流動及控制模式優(yōu)化模擬實驗平臺，開展相應(yīng)的實驗來研究地鐵車站火災(zāi)時煙氣在地鐵車站關(guān)鍵結(jié)合部位的蔓延及其控制技術(shù)具有非常重要的意義。