[發(fā)明專利]一種蛇型曲線公路隧道火災(zāi)模擬試驗平臺系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210176064.1
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114530085A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王峰;袁松;戴開來;王希寶;梁世成;廖沛源;李航;黎良仆
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11947
• 代理人: 湯鎮(zhèn)宇

本發(fā)明涉及公路隧道火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蛇型曲線公路隧道火災(zāi)模擬試驗平臺系統(tǒng)。用于研究典型火災(zāi)位置發(fā)生火災(zāi)時隧道內(nèi)溫度場分布規(guī)律、煙氣擴(kuò)散特性及對應(yīng)的防災(zāi)控制方法。該系統(tǒng)包括：蛇型曲線公路隧道模型、火災(zāi)縱向通風(fēng)系統(tǒng)和測試系統(tǒng)；火災(zāi)縱向通風(fēng)系統(tǒng)為蛇型曲線公路隧道模型提供縱向通風(fēng)的條件；測試系統(tǒng)布置于蛇型曲線公路隧道模型周圍，用于采集一些相關(guān)的數(shù)據(jù)。通過實時監(jiān)測得到的大量的數(shù)據(jù)，一方面可以直觀的分析蛇型曲線隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散特性及相應(yīng)的防災(zāi)控制措施，另一方面可以為后續(xù)火災(zāi)人員疏散設(shè)計、隧道防排煙結(jié)構(gòu)布置等提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)及科學(xué)支撐，對于該類隧道火災(zāi)撲救和人員疏散具有重大指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及公路隧道火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蛇型曲線公路隧道火災(zāi)模擬試驗平臺系統(tǒng)。

背景技術(shù)

公路隧道發(fā)生火災(zāi)時，隧道內(nèi)發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生大量高溫有毒煙氣，對人的生命安全和隧道結(jié)構(gòu)等構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計公路隧道火災(zāi)絕大部分人員傷亡的主要原因是吸入了高溫有毒煙氣，因此公路隧道火災(zāi)煙氣流動規(guī)律及控制方法研究十分關(guān)鍵。隨著西部山區(qū)高速公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，為克服地形高差、減緩坡度和避開不良地質(zhì)條件等因素，復(fù)雜線型隧道逐漸增多，隧道平面線型從以往直線型發(fā)展到曲線型，甚至蛇型，如雅安至葉城國家高速公路康定過境段項目跑馬山1號隧道就是典型的蛇型曲線隧道。由于蛇型曲線隧道線型不用于直線隧道及一般曲線隧道，使得其火災(zāi)煙氣擴(kuò)散特性及防災(zāi)控制方法也與有所區(qū)別。

現(xiàn)階段國內(nèi)外研究者針對不同火災(zāi)場景下直線隧道內(nèi)煙氣擴(kuò)散規(guī)律展開研究取得了一系列成果。1950年英國學(xué)者基于Froude數(shù)提出了隧道火災(zāi)煙氣控制的臨界風(fēng)速計算方法。2004年澳大利亞的Bari和Naser采用數(shù)值計算方法對公路隧道阻塞工況時在縱向通風(fēng)系統(tǒng)下火災(zāi)煙氣的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了研究和分析。研究結(jié)論發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生8分鐘后，火災(zāi)煙氣的CO和CO2濃度都對人身安全造成了嚴(yán)重的危害。2006年韓國的Lee等人對隧道斷面結(jié)構(gòu)形式對火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隧道斷面高寬比的增加將會降低火源附近的溫度。2010年意大利的Betta等人通過改變射流風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口與地面的夾角改變射流特性，研究了在不同夾角形式下火災(zāi)煙氣的流動特性，提出了最佳的夾角方案。2015年，Soufien和Rejeb對阻塞條件下隧道內(nèi)火災(zāi)煙氣臨界風(fēng)速和回流層長度的影響進(jìn)行了計算分析。國內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，但也取得了一系列顯著的成果：西南交通大學(xué)王峰、王明年、楊其新等以秦嶺終南山特長公路隧道、雙螺旋曲線公路隧道等一些特點鮮明的工程為依托，針對特長公路隧道和曲線隧道火災(zāi)煙氣分布及動態(tài)擴(kuò)散特性以及控制方法開展了大量的試驗和數(shù)值計算研究，不僅獲得了特長公路隧道火災(zāi)煙氣流動特性及控制方法，同時在曲線隧道內(nèi)曲壁面邊界條件和斷面不同部位火源點對火災(zāi)煙氣流動以及臨界風(fēng)速的影響也取得了較豐富的研究成果。此外長安大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中科院等在公路隧道火災(zāi)煙氣擴(kuò)散機(jī)理、通風(fēng)設(shè)計計算方法及控制參數(shù)方面也取得了一系列成就。目前針對公路隧道煙氣流動及控制技術(shù)的研究主要針對直線隧道，部分學(xué)者對曲線隧道的火災(zāi)煙氣分布及擴(kuò)散特性進(jìn)行了研究，但是不具有普遍適應(yīng)性，對蛇型曲線隧道火災(zāi)煙氣流動規(guī)律及煙氣控制技術(shù)方面的研究還極其缺乏。

目前對蛇型曲線隧道發(fā)生火災(zāi)時煙氣的擴(kuò)散規(guī)律和控制方法缺乏深入了解，亟需建立相關(guān)試驗?zāi)M平臺開展深入研究。目前國內(nèi)尚未出現(xiàn)相關(guān)蛇型曲線隧道的模擬系統(tǒng)平臺，因此有必要發(fā)明一種蛇型曲線公路隧道火災(zāi)煙模擬實驗平臺系統(tǒng)，用于研究蛇型曲線隧道火災(zāi)溫度場分布規(guī)律、煙氣流動特性等方面，進(jìn)而針對該類型隧道提出合理的防災(zāi)控制方法，對保障蛇型曲線隧道運(yùn)營安全和人民生命安全具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種蛇型曲線公路隧道火災(zāi)模擬試驗平臺系統(tǒng)能模擬出蛇型曲線公路隧道典型火災(zāi)位置的基本火災(zāi)場景，并以此研究典型火災(zāi)位置發(fā)生火災(zāi)時隧道內(nèi)溫度場分布規(guī)律、煙氣擴(kuò)散特性及對應(yīng)的防災(zāi)控制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：