[發明專利]列車攜帶火源運行煙氣輸運的模擬測試方法、系統及介質

有效

• 申請號: 201810497530.X
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108760354B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 周丹;梁習鋒;楊明智;方恩權;姚松;熊小慧;張娜
• 申請（專利權）人: 中南大學;廣州地鐵集團有限公司
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發明涉及軌道列車技術領域，公開了一種列車攜帶火源運行煙氣輸運的模擬測試方法、系統及介質，以提高模擬的精度并確保試驗數據的可靠性。本發明系統包括：列車模型、隧道模型、軌道模型及發煙裝置，且該列車模型、隧道模型、軌道模型分別與實際的列車、隧道及軌道進行等比例縮小；該列車模型設有與外部連通的空氣輸送管路并搭載有模擬火災用的煙氣產生裝置；與中控系統連接且由車載和地面兩部分組成的測試系統；該中控系統，主要用于根據試驗模型的縮小比例經驅動裝置控制該列車模型的速度使得試驗模型流場的試驗雷諾數不小于臨界雷諾數且列車模型車速和實際車速相等，并通過該測試系統獲取試驗數據及對試驗過程進行控制。

技術領域

本發明涉及軌道列車技術領域，尤其涉及一種列車攜帶火源運行煙氣輸運的模擬測試方法、系統及介質。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展，地鐵交通以其快速、大運量、污染小、效率高等特點逐漸成為城市交通結構中不可缺少的組成部分。據統計，截至2017年12月底，中國已開通地鐵的城市有35個，總運營里程達5000公里。地鐵線路的修建雖然極大程度的緩解了城市地面交通的壓力、給居民生活帶來便利，但地鐵頻繁的運行也帶來了諸多的安全問題，火災作為主要災害形式引起了人們的廣泛關注。國內外地鐵系統發生的重大事故統計分析表明，火災事故約占事故總數的32％。由于地鐵系統結構復雜，火災的發生、發展演化存在特殊性，一旦發生火災，火情復雜，極易造成巨大人員傷亡及財產損失。我國地鐵發展相對較晚，但自運營以來已發生火災160余起，其中僅北京地鐵火災事故已造成了36人死亡，經濟損失巨大。通過對事故案例進行調查，地鐵系統火災造成人員傷亡的主要原因包括：地鐵系統特殊環境下火災煙氣蔓延迅速、可燃物多樣且不確定、高密度人群疏散困難等。

根據《地鐵設計規范》規定，列車行駛途中突發火災，在火情不影響列車繼續運行情況下，應盡量駛離隧道停靠站臺實施救援；動力系統被切斷或者自身無法正常供電時，也應在現有慣性作用下采取滑行的方式盡量靠近隧道出口。列車在駛入隧道的過程中，不斷卷吸周圍的新鮮空氣加入火源參與燃燒，將造成火勢的進一步增大；且若列車行駛時間過長，隧道內氧氣的持續消耗，將縮短人員的極限忍受時間。

著火列車繼續運行過程中，“活塞風效應”會導致隧道內瞬態氣動壓力的波動，造成空氣流速變化、空氣中可燃氣體重新分布；煙氣的運動受活塞風的影響，導致火災產生的熱量和煙氣在地鐵隧道空間內迅速積聚和擴散。火源隨著火列車的移動特性也會使得隧道內火災煙流的擴散行為變得更為復雜。同時，隧道內的通風排煙系統等復雜氣流條件也將顯著影響地鐵內部的火蔓延及煙氣輸運過程，這將會大大增加滅火和人員疏散的困難。因此，需開展列車攜火源運行，地鐵隧道火災煙氣輸運規律及控煙措施研究。

當對著火列車持續運行煙氣輸運規律進行試驗研究時，直接而真實的方法是在線實車試驗，但進行一次完整的實車試驗需要耗費大量的人力、物力、財力，組織一次試驗很不容易，得到的參數有限，加之自然條件千變萬化，如環境的風速和風向不可控制等，重復性難以保證，而且，實車試驗需在隧道修建完成后才能進行，同時火災試驗是破壞性試驗，因此在隧道火災研究方面并不易開展。

現有技術中，模型試驗是主要用于測試列車攜火源運行煙氣輸運的方法。由于運行列車周圍空氣流動是壓力和速度不斷變化的非穩態流場，列車相對地面和周圍建筑物是實時運動的。但在風洞試驗中模型列車被固定，不能模擬列車與地面及周圍環境的相對運動，因此它不能精確描述列車攜火源運行導致的火災煙氣輸運行為演化過程。僅當列車模型可以真實的在線路上高速運行，才能模擬列車通過隧道引起的“活塞效應”，從而得到列車攜火源運行條件下火災煙氣輸運行為及演化規律。