[發(fā)明專利]一種模塊化縱向排煙地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710020989.6
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106781978A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱春光;張歡;劉敏章;鄭萬冬;崔桐;由世俊
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及長大地鐵隧道多運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)縮尺寸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，特別涉及一種模塊化縱向排煙地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國高鐵地鐵等技術(shù)的日漸成熟，在建及新投入使用的隧道規(guī)模也逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道火災(zāi)頻率約為2次/108·車·千米，長大隧道一旦發(fā)生火災(zāi)造成的影響及對人員隧道結(jié)構(gòu)安全的威脅是巨大的。隨著地鐵隧道的長大化，火災(zāi)發(fā)生后列車往往會被迫減速直至停車，最后滯留在隧道內(nèi)進(jìn)行緊急疏散，這是由于以下三種情況造成的：1)火災(zāi)發(fā)生時(shí)通常會切斷行車系統(tǒng)供電使列車失去動(dòng)力；2)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障也會使列車失去動(dòng)力；3)乘客啟動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)或人為破壞致使列車迫停。列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)往往處于高速行駛狀態(tài)，從高速行駛到逐漸減速停車的動(dòng)態(tài)過程，隧道內(nèi)的活塞風(fēng)會隨著列車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化。而活塞風(fēng)會驅(qū)使隧道內(nèi)煙氣的流向。在列車停車前，隧道內(nèi)的煙氣一直處于列車的后方，當(dāng)列車制動(dòng)停車后，車尾的煙氣在活塞風(fēng)的驅(qū)使下，會繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，蔓延整列列車。

長度小于2km的地鐵或鐵路隧道通常采用由射流風(fēng)機(jī)組織的縱向排煙模式，而長度在2km～4km的地鐵或鐵路隧道，通常在隧道中間設(shè)置排煙豎井，采用排煙豎井與射流風(fēng)機(jī)相結(jié)合的縱向排煙方案。縱向排煙方案是否適用于隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)是一個(gè)亟待解決的問題。因此有必要研究縱向排煙模式下，列車發(fā)生火災(zāi)后，減速停車整個(gè)動(dòng)態(tài)過程的塞風(fēng)規(guī)律、火災(zāi)燃燒特性、煙氣蔓延特性、臨界抑制風(fēng)速、熱釋放速率等相關(guān)機(jī)理。

現(xiàn)有的隧道火災(zāi)縮尺寸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)大都只適用于研究地鐵或鐵路隧道列車停止?fàn)顟B(tài)的火災(zāi)特性研究，不能反映列車從發(fā)生火災(zāi)到減速停車的動(dòng)態(tài)過程。此外，現(xiàn)有的縮尺寸實(shí)驗(yàn)大都采用在隧道模型端部設(shè)置大型軸流風(fēng)機(jī)，并利用送風(fēng)均流格柵在隧道模型內(nèi)組織均勻的縱向風(fēng)速。這種實(shí)驗(yàn)裝置一般包括縮尺寸隧道模型，列車模型，燃燒器，通風(fēng)系統(tǒng)，均流格柵，測溫系統(tǒng)，風(fēng)速測試系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等幾部分。

可見，目前的隧道火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)只能進(jìn)行火源靜止火源火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)，不能模擬火源運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的火災(zāi)特性。迫切需要建立能夠用于運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)燃燒特性和煙氣擴(kuò)散特性的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。此外，這種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也不能真實(shí)反映實(shí)際地鐵隧道縱向通風(fēng)排煙系統(tǒng)的排煙能力。這是因?yàn)椋鎸?shí)的隧道內(nèi)，射流風(fēng)機(jī)的截面積只占隧道斷面的3％～5％，隧道斷面的實(shí)際縱向風(fēng)速分布是不均勻的，而實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過送風(fēng)均流格柵，在模型隧道斷面內(nèi)組織了均勻的縱向風(fēng)速。而且如何將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化，從而在一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上模擬研究不同長度的地鐵隧道火災(zāi)情形也是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種模塊化縱向排煙地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中不能在一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上模擬研究不同長度的地鐵隧道火災(zāi)情形的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種模塊式地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)縮尺寸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括隧道主體，設(shè)置于隧道主體上的壓力測試系統(tǒng)、溫度測試系統(tǒng)、煙氣分析系統(tǒng)和活塞風(fēng)速測試系統(tǒng)，列車模型以及設(shè)置于列車模型中的燃燒器，所述隧道主體和列車模型由多段縮尺寸模型實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)段拼裝組成，列車模型車頭和車尾與分別與列車模型運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)和列車模型運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)通過鏈條連接，隧道主體標(biāo)準(zhǔn)段外部頂上設(shè)有射流風(fēng)機(jī)風(fēng)閥、縮尺寸射流風(fēng)機(jī)、排煙豎井軸流風(fēng)機(jī)和排煙豎井風(fēng)閥。

所述隧道主體包括耐高溫隧道主體標(biāo)準(zhǔn)段、耐高溫火焰觀察窗、傳動(dòng)鏈條托輥支架、傳動(dòng)鏈條托輥，所述標(biāo)準(zhǔn)段之間采用法蘭連接，連接好的隧道主體放置在隧道主體支架上。

所述射流風(fēng)機(jī)風(fēng)閥、縮尺寸射流風(fēng)機(jī)，通過縮尺寸彎頭將模型隧道內(nèi)的空氣抽吸進(jìn)設(shè)置在模型隧道外的風(fēng)機(jī)內(nèi)，風(fēng)機(jī)的尺寸不受縮尺寸相似比的限制，再通過縮尺寸彎頭輸送到模型隧道內(nèi)，縮尺寸射流風(fēng)機(jī)模塊的風(fēng)量通過調(diào)節(jié)射流風(fēng)機(jī)風(fēng)閥的開度來控制。

所述列車模型前后分別設(shè)置有車頭前的鏈條拉緊器和車尾鏈條拉緊器，鏈條的端頭利用鋼圈與鏈條拉緊器連接。

列車模型頂部設(shè)置有燃燒器槽位和燃燒器蓋板，位于列車模型的車頭，車尾和車中位置。

所述燃燒器包括燃燒盤，燃燒盤的尺寸與列車模型的燃燒器槽位的尺寸對應(yīng)，燃燒盤內(nèi)分隔成多個(gè)小格。

列車模型采用具有輪緣的車輪結(jié)構(gòu)，車輪位于工字型軌道上，將車輪輪緣卡在工字軌道內(nèi)側(cè)，軌道與隧道主體直接采用螺絲固定。

所述列車模型運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)包括速度控制電機(jī)、齒輪盤、與隧道主體連接的法蘭盤，速度控制電機(jī)與齒輪盤利用聯(lián)軸器連接，速度控制電機(jī)通過聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給齒輪盤，齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)，鏈條牽引模型列車按照指定運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。