一种用于地铁折返线的火灾试验装置及方法与流程

本发明涉及火灾试验技术领域，尤其涉及一种用于地铁折返线的火灾试验装置及方法。

背景技术：

作为狭长型的地下密闭空间，隧道火灾安全一直是国内外相关学者关注的热点问题。目前针对单洞隧道火灾的研究已经建立了火源上方最高温度的预测模型、温度纵向及横向衰减模型、毒性气体纵向分布模型、竖井排烟效率优化模型、临界风速预测模型等，这些预测模型大多源自小尺寸实验数据的拟合分析，部分模型被地铁、公路隧道的防排烟设计和标准、规范的编制所采用。

现有技术模型均是基于对单洞隧道火灾实验数据的量纲分析所得，未考虑对地铁隧道列车火灾的情况，未充分研究起火列车本身的长度和阻塞比对烟气控制的影响，只针对单洞隧道的火灾烟气控制进行研究，而实际的地铁隧道中，折返隧道广泛地分布于站前或站后的上行、下行隧道之间，火灾情况下两条隧道不可避免地会通过折返隧道互相影响，而现有技术模型未考虑这一影响。

现有技术模型均采用风流均匀的纵向通风对烟气控制效果进行研究，未考虑地铁列车在折返隧道内起火的情况，折返隧道内一般安装有射流风机进行风流调节，而针对射流风机对折返隧道内火灾烟气控制的研究很少。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于地铁折返线的火灾试验装置及方法，解决起火列车停靠在折返隧道及其临近的上行、下行隧道时，烟气难以被控制在有限区域内流动并及时排除，从而严重威胁人员安全疏散的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于地铁折返线的火灾试验装置，包括上行隧道、下行隧道和折返隧道，其中所述折返隧道的两端分别与所述的上行隧道、下行隧道相连通，在所述上行隧道中设有上行隧道风机，在所述下行隧道中设有下行隧道风机，在所述折返隧道的内壁顶部设有多组射流风机。

进一步地，所述的用于地铁折返线的火灾试验装置还包括列车模型，其中所述列车模型设置在所述上行隧道、所述下行隧道或所述折返隧道中。

进一步地，在所述列车模型的底部路基上设有火源点，所述火源点设置在所述列车模型的车头部、车中部或车尾部。

具体地，所述上行隧道风机和所述下行隧道风机对应设置在所述上行隧道和所述下行隧道的同一端。

具体地，在所述折返隧道中设有三组射流风机，每组射流风机包括两台射流风机。

进一步地，在所述上行隧道和所述下行隧道的侧壁上分别设有若干观察窗。

具体地，所述的若干观察窗沿隧道延伸方向均匀布置。

本发明还提供了一种用于地铁折返线的火灾试验方法，具体包括如下步骤：

将列车模型分别放置于上行隧道、下行隧道和折返隧道中；

在列车模型的底部路基上设置火源点，所述火源点设置在列车模型的车头部、车中部或车尾部；

采用油池火或气体火作为火源，将火源放置于火源点上，模拟列车模型的起火状态；

当列车模型在上行隧道中起火时，同时开启上行隧道中的上行隧道风机和折返隧道中的射流风机进行排烟，其中上行隧道风机的风向为自列车模型未起火部分至起火部分方向，射流风机的风向为自下行隧道至上行隧道方向；

当列车模型在下行隧道中起火时，同时开启下行隧道中的下行隧道风机和折返隧道中的射流风机进行排烟，其中下行隧道风机的风向为自列车模型未起火部分至起火部分方向，射流风机的风向为自上行隧道至下行隧道方向；

当列车模型在折返隧道中起火时，开启折返隧道内的射流风机，其中射流风机的风向为自列车模型未起火部分至起火部分方向；若射流风机的风向为自上行隧道至下行隧道方向，则开启下行隧道中的下行隧道风机进行排烟；若射流风机的风向为自下行隧道至上行隧道方向，则开启上行隧道中的上行隧道风机进行排烟；

获取列车模型在不同起火状态时，所述的上行隧道风机、下行隧道风机和射流风机，分别在正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据。

进一步地，对获取的正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据进行比对处理，获得三种模式下烟气流动规律的差异性数据。

具体地，所述烟气流动特性数据包括烟气温度、毒性气体浓度和能见度。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的用于地铁折返线的火灾试验装置及方法，针对起火列车停靠在折返隧道及其临近的上行隧道、下行隧道的情况下，通过控制上行隧道风机、下行隧道风机和射流风机，能够诱导烟气在有限区域内流动并及时排出，为紧急情况下人员疏散创造安全的路径。

附图说明

图1是本发明实施例一用于地铁折返线的火灾试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一用于地铁折返线的火灾试验装置的第一种列车模型布置图；

图3是本发明实施例一用于地铁折返线的火灾试验装置的第二种列车模型布置图；

图4是本发明实施例一用于地铁折返线的火灾试验装置的第三种列车模型布置图；

图5是本发明实施例一用于地铁折返线的火灾试验装置的折返隧道断面示意图；

图6是本发明实施例一用于地铁折返线的火灾试验装置的观察窗布置图。

图中：1：上行隧道；2：下行隧道；3：折返隧道；4：上行隧道风机；5：下行隧道风机；6：射流风机；7：观察窗；8：列车模型；9：底部路基。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种用于地铁折返线的火灾试验装置，该火灾试验装置可以按照地铁隧道实际尺寸的1:5进行等比例缩小，该火灾试验装置包括上行隧道1、下行隧道2和折返隧道3，其中所述折返隧道3的两端分别与所述的上行隧道1、下行隧道2相连通。

在所述上行隧道1中设有上行隧道风机4，在所述下行隧道2中设有下行隧道风机5，其中所述的上行隧道风机4和下行隧道风机5均为正反转风机，用于模拟实际地铁隧道中的纵向通风模式。

在本实施例中，所述上行隧道风机4和所述下行隧道风机5对应设置在所述上行隧道1和所述下行隧道2的同一端。

所述折返隧道3的内壁顶部设有多组射流风机6。

在本实施例中，所述折返隧道3内设有三组射流风机6，每组包括两台，可实现对火灾烟气的双向控制。

本实施例中所述的火灾试验装置还包括列车模型8，由于实际地铁隧道中，火灾具有随机性和不确定性，起火列车可能因为电气故障紧急停靠在线路的任意位置，因此在本实施例中，设置三种典型的起火列车停靠位置。

如图2-4所示，所述列车模型8的尺寸同样按照实际列车尺寸1:5进行等比例缩小，将所述列车模型8设置在所述上行隧道1、所述下行隧道2或所述折返隧道3中，针对这三种位置，可以进行多种变量的火灾烟气控制模式和方法研究。

在所述列车模型8的底部路基上设有火源点，所述火源点设置在所述列车模型8的车头部、车中部或车尾部。

如图5所示，所述列车模型8设置在所述折返隧道3中，所述火源点设置在所述列车模型8底部的折返隧道路基9上。

在所述上行隧道1和所述下行隧道2的侧壁上分别均匀布置有若干观察窗。通过设置这一系列观察窗，可以清楚地观察烟气流动、蔓延、空气卷吸和漩涡的形成过程，有利于更加直观地对实验数据和理论模型进行补充解释。如图6所示，在所述下行隧道2的侧壁上均匀布置有6个观察窗7。

通过本实施例所述的火灾试验装置，能够针对起火列车停靠在折返隧道及其临近的上行隧道、下行隧道的不同情况，通过控制上行隧道风机、下行隧道风机和射流风机，诱导烟气在有限区域内流动并及时排出，为紧急情况下人员疏散创造安全的路径。

实施例2

本发明实施例提供一种用于地铁折返线的火灾试验方法，采用实施例1中所述的火灾试验装置进行试验，具体包括如下步骤：

将列车模型放置于上行隧道中。

在列车模型的底部路基上设置火源点，将火源点设置在列车模型的车头部。

采用油池火作为火源，将火源放置于火源点上，模拟列车模型在上行隧道中的起火状态。

列车模型在上行隧道中起火时，同时开启上行隧道中的上行隧道风机和折返隧道中的射流风机进行排烟，其中上行隧道风机的风向为自列车模型未起火部分至起火部分方向，射流风机的风向为自下行隧道至上行隧道方向。

获取列车模型在上行隧道起火时，所述上行隧道风机和所述射流风机，分别在正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，其中所述的烟气流动特性数据包括烟气温度、毒性气体浓度及能见度的测量结果。

本实施例所述的火灾试验方法具有如下技术效果：

1、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行比对处理，能够获得列车模型在上行隧道中起火时，三种模式下烟气流动规律的差异性数据。

2、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够建立列车模型在上行隧道中起火时，所述上行隧道风机和所述射流风机组成的通风系统对上行隧道中火灾烟气的阻隔模型。

3、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够获得列车模型在上行隧道中起火时，射流风机的最优通风排烟模式以及上行隧道风机的最优通风排烟模式。

4、通过本实施例所述的火灾试验方法，将射流风机的最优通风排烟模式与上行隧道风机的最优通风排烟模式相结合，能够建立列车模型在上行隧道中起火时，折返隧道与上行隧道通风系统联动作用下的烟气控制模型。

5、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取故障模式和延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这两种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够建立排烟不利情况下列车模型在上行隧道起火时，火灾环境对人员危害程度的预测模型。

实施例3

本发明实施例提供一种用于地铁折返线的火灾试验方法，采用实施例1中所述的火灾试验装置进行试验，具体包括如下步骤：

将列车模型放置于下行隧道中。

在列车模型的底部路基上设置火源点，所述火源点设置在列车模型的车尾部。

采用气体火作为火源，将火源放置于火源点上，模拟列车模型在下行隧道中时的排烟措施。

列车模型在下行隧道中起火时，同时开启下行隧道中的下行隧道风机和折返隧道中的射流风机进行排烟，其中下行隧道风机的风向为自列车模型未起火部分至起火部分方向，射流风机的风向为自上行隧道至下行隧道方向。

获取列车模型在下行隧道中起火时，所述下行隧道风机和所述射流风机，分别在正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，其中所述的烟气流动特性数据包括烟气温度、毒性气体浓度及能见度的测量结果。

本实施例所述的火灾试验方法具有如下技术效果：

1、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行比对处理，能够获得列车模型在下行隧道中起火时，三种模式下烟气流动规律的差异性数据。

2、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够建立列车模型在下行隧道中起火时，所述下行隧道风机和所述射流风机组成的通风系统对下行隧道中火灾烟气的阻隔模型。

3、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够获得列车模型在下行隧道中起火时，射流风机的最优通风排烟模式以及下行隧道风机的最优通风排烟模式。

4、通过本实施例所述的火灾试验方法，将射流风机的最优通风排烟模式与下行隧道风机的最优通风排烟模式相结合，能够建立列车模型在下行隧道中起火时，折返隧道与下行隧道通风系统联动作用下的烟气控制模型。

5、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取故障模式和延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这两种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够建立排烟不利情况下列车模型在下行隧道起火时，火灾环境对人员危害程度的预测模型。

实施例4

本发明实施例提供一种用于地铁折返线的火灾试验方法，采用实施例1中所述的火灾试验装置进行试验，具体包括如下步骤：

将列车模型放置于折返隧道中。

在列车模型的底部路基上设置火源点，所述火源点设置在列车模型的车中部。

采用油池火作为火源，将火源放置于火源点上，模拟列车模型在折返隧道中起火时的排烟措施。

列车模型在折返隧道中起火时，开启折返隧道内的射流风机，其中射流风机的风向为自列车模型未起火部分至起火部分方向。

在本实施例中，射流风机的风向为自上行隧道至下行隧道方向，则同时开启下行隧道中的下行隧道风机进行排烟；或射流风机的风向为自下行隧道至上行隧道方向，此时需要同时开启上行隧道中的上行隧道风机进行排烟。

获取列车模型在折返隧道中起火时，所述射流风机与所述下行隧道风机，分别在正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，其中所述的烟气流动特性数据包括烟气温度、毒性气体浓度及能见度的测量结果。

本实施例所述的火灾试验方法具有如下技术效果：

1、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行比对处理，能够获得列车模型在折返隧道中起火时，三种模式下烟气流动规律的差异性数据。

2、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够建立列车模型在折返隧道中起火时，所述下行隧道风机和所述射流风机组成的通风系统对折返隧道中火灾烟气的阻隔模型。

3、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取正常开启模式、故障模式以及延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这三种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够获得列车模型在折返隧道中起火时，射流风机的最优通风排烟模式以及下行隧道风机的最优通风排烟模式。

4、通过本实施例所述的火灾试验方法，将射流风机的最优通风排烟模式与下行隧道风机的最优通风排烟模式相结合，能够建立列车模型在折返隧道中起火时，折返隧道与下行隧道通风系统联动作用下的烟气控制模型。

5、通过本实施例所述的火灾试验方法，能够获取故障模式和延迟开启模式下的烟气流动特性数据，通过对这两种模式下的烟气流动特性数据进行分析处理，能够建立排烟不利情况下列车模型在折返隧道起火时，火灾环境对人员危害程度的预测模型。

综上所述，本发明提供的用于地铁折返线的火灾试验装置及方法，针对起火列车停靠在折返隧道或与其临近的上行隧道、下行隧道的情况下，通过控制设置在隧道中的风机，诱导烟气在有限区域内流动并及时排出，为紧急情况下人员疏散创造安全的路径。

通过本发明还能够为地铁折返隧道与区间隧道交汇处的通风排烟设计提供技术参考。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。