小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台及其实验方法与流程

本发明涉及火灾安全技术领域，具体来说是一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台及其实验方法。

背景技术：

地铁是我们时代进步的结果，二十世纪中期到现在，我们的世界无时无刻不在经历巨大的变革和进步，随之而来的是爆炸性的人口增长和城市化进程的不断前行。在这些变革的过程中，人们的交通工具经历着马车，自行车，汽车等一系列的变化。城市的规划速度渐渐跟不上人们日益增长的出行需求。这时候就带来了各种城市拥堵的现象。与此同时，在社会发展的过程中，人们面对能源危机，环境污染等各种问题。这个时候一种环保、节能、高效的交通方式应运而生——地铁。但是由于地铁隧道的自身特点，一旦发生火灾就会出现群死群伤的重大事故，还有的地铁本身的防排烟系统和自动喷水灭火系统匹配不完全，而且火灾发生时会出现线路被切断的情况。到时候地铁防排烟系统被切断，烟气积聚不散对人员疏散和灭火救援都有很大的危害和影响。而关于隧道火灾，研究烟气的控制和分布规律，有效控制延期的回流是研究人员关注的热点。

地下交通最早起源于国外，在六十年代才被引入中国。针对地铁火灾目前普遍都是采用了以下的几种方法进行研究。一种是全尺寸实验，这种通过在真实环境进行实验得出的数据在准确性和可靠性上都具有其他实验手法无可比拟的优势。但是全尺寸实验却有着最高的实验装置要求和最高的危险性，而且全尺寸实验消耗的经费巨大。所以目前使用真实车站作为实验对象进行实验研究的还是少数。还有一种方法是采用计算机模拟的方法，此方法具有可以多次实验，测量点设置可以根据实验者的要求增减的优点，但是缺乏真实性和可靠性。所以一般目前的研究采取小尺寸实验和计算机模拟相结合的方式。

目前的小尺寸实验平台存在普遍的缺陷，一个实验平台由于建造的限制存在，尺寸固定，长宽比不好改变，往往只能对应一个研究点。

实验平台往往按照水平布置，底座固定，没有办法改变隧道的坡度用于研究不同的研究点。在隧道的两端开口一般封闭或者开启，封闭程度无法调节。并未考虑到顶部排烟的位置设计，即使考虑顶部排烟，排烟位置和排烟模式单一。一般传统的隧道实验平台无法满足以上的要求。热电偶的测量布置，往往依附于模型表面设置，对于高于模型表面的温度测量存在一定的困难。火源设置位置单一，高度无法调节。在设置多空气体燃烧器的具体位置时，由于实验平台自身缺陷，火源高度很难满足实际要求。

技术实现要素：

本发明目的是针对上述不足之处，提供一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台及其实验方法，是一种模型台为了解决目前一般的隧道和列车模型台实验功能单一的缺陷，用一种多功能隧道列车合一的实验平台来解决上述问题。

本发明小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台及其实验方法是采取以下技术方案实现：

一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台包括隧道主体、铁架、火源模拟系统（燃烧设备）、通风系统、监测系统，并且整体实验平台安装放置在一个外部风洞中。

其中所述隧道主体由多节构造相同的子车厢拼接而成，子车厢包括顶板、底板和两块侧板，隧道两端还包括挡板各一块。每节车厢上还包括顶部开口一个，底部开口三个，以及两侧可开关车门各两扇。所述顶板由三块防火透明材料组合而成，由一块主板和两块副板组成，宽度可调节，可通过滑轮装置拉伸固定；所述底板由三块防火透明材料组合而成，由一块主板和两块副板组成，宽度可调节，可通过滑轮装置拉伸固定；所述侧板由两部分组成，可以分为主板和副板，主副板间通过滑轮拉伸装置结合成可以调节高度的侧板；所述挡板均采取两块板材上下结合而成，通过滑轮固定装置连接。

所述顶部开口布置在子车厢顶部，每节车厢配有一个开口，在子隧道的顶板主板上沿纵向中心线方向设有正方形开口，采用透明防火材料并且可拆卸，同时也设置有热电偶预留孔，顶板热电偶预留孔上设置有铁架台，能测量不同高度上的烟气温度。所述底部燃烧开口设置在子车厢底部，每节车厢底部布置有三个底部燃烧开口，采用透明防火材料，均匀布置，在子隧道的底板主板上沿纵向中心线方向设有三个正方形开口，不放置燃烧器时采用耐火材料封闭。所述可开关车门采用透明防火材料，安装在子隧道的两侧，每侧安装有两扇打开的列车推拉门。

其中所述铁架在每一个子车厢下部独立安装，铁架由底座和四个支撑柱组成，底座具有钢结构框架，钢结构框架内设置有支撑杆，用于加强钢结构框架强度和承载力。底座下部四个角装有支撑柱。铁架安装在每一个子车厢下部，四个支撑柱设计布置在车厢的四个角落，能平稳支撑车厢。所述的支柱采用液压自动升降柱，具有升降功能，可以调节铁架高度。

其中所述火源模拟系统包括多孔气体燃烧器、气体流量计、燃气瓶以及供气管，多孔气体燃烧器安装在车厢底部燃烧开口处。所述的多孔燃烧器包括底座、喷气嘴、发火盘、分火盘和拨火罩。底座上装有燃气管接头，燃气管接头通过供气管与气源相连。底座上部中心装有喷气嘴，底座外部装有拨火罩，拨火罩上部安装有发火盘，发火盘中心安装有分火盘，发火盘与分火盘上均设置有喷火孔，压力气点燃后经喷火孔，喷向车厢底部燃烧开口处上部车厢内，拨火罩上设置有通气孔为油气燃烧提供空气中氧气助燃。燃气瓶通过供气管连接气体流量计下端口，气体流量计上端口通过另一个供气管连接至多孔气体燃烧器底座上装有燃气管接头，打开燃气瓶阀门，调节减压阀控制气体压力至稳定值后，通过调节气体流量计浮子高度来控制气体流量，可燃气体分别通过燃气瓶、供气管、气体流量计、供气管，最后进入多孔气体燃烧器，通过点火器可以引燃气体。其中，所述多孔气体燃烧器具有升降功能，由凹槽，底座套筒和升降杆组成；所述凹槽横截面为正方形，大小等于隧道主体底板上的开口；凹槽下方有一圆孔；所述底座套筒上有一穿孔内螺纹和一配套的螺纹杆；所述升降杆固定在凹槽的下表面。

所述通风系统包括外部风洞以及与模型相连的小变频风机以及整流管段；其中外部风洞的左侧设置有变频风机（外部）以及和风机相连的整流管段（外部）。其中，所述整流管至少长1m，位于整体隧道模型前端，且完全填充于隧道模型中。外部风洞中的整流管段（外部）至少长2m，且完全填充于风洞中。

所述监测系统主要包括温度测试系统、烟气流动测试系统、数码相机记录系统和与之相连的计算机。其中，所述监测系统中的温度测试系统包括热电偶和数据采集设备，热电偶放置在隧道主体顶板上表面的铁架上，热电偶选取普通市售k型热电偶；所述监测系统中的烟气流场监测系统包括激光片光源，放置在隧道主体的一侧，所述激光片光源采用dr-532cp型科研类扇形片状连续激光器；所述数码像机放于隧道主体防火玻璃面的一侧，数码相机型号选取索尼fdr-ax40高清数码摄像机；所述的数据采集设备采用数据采集模块，将热电偶和数据采集模块相连，并同时将计算机连接上数据采集模块，数据采集模块采用市售安捷伦34972a数据采集模块；所述计算机采用惠普omen15-dc0004tx（4le29pa）型计算机。

一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的实验方法，其特征在于，本实验平台能研究地铁隧道坡度、隧道阻塞、火源大小及其位置、纵向风速以及隧道两端阻塞程度对隧道火灾行为影响，下面将对以上实验进行说明，以下实验均在实验前准备完成之后进行

一、地铁隧道坡度对隧道火灾行为的影响实验

1)根据实验要求，调整隧道底部铁架支柱高度，改变整体隧道坡度到预期角度；

2)、根据实验要求安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的高度；

3)、打开激光片光源和数码相机，调试角度，打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4)、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，将燃烧器设置到实验要求位置，打开气瓶，开始点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5)、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6)、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门，关闭数码相机和激光片光源记录设备，并打开隧道中风机进行吹扫，打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置，

7)、重复实验三次以上以保障实验数据的完整性和可信性；

二、隧道阻塞对隧道火灾行为的影响实验

1）、根据实验要求在隧道模型中的具体位置放置列车模型，以模拟阻塞情况；

2）、根据具体阻塞位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的高度;

3）、连接电源，打开变频风机，调整风机角度，使之经过蜂窝形整流管段之后吹出平稳的纵向风。通过调节变频器调节变频风机以及观察安装在隧道中心线上的风速仪调整风速到预期值。然后暂时关闭风机；

4）、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

5）、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，将燃烧器设置到列车模型右端，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定。并打开风机；

6）、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，然后关闭数据采集模块，完成数据采集；

7）、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门，保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

8）、改变列车模型位置和长度，重复实验步骤1-7，每个工况重复实验三次以上；

三、火源大小及其位置对隧道火灾行为的影响实验

1）、根据实验设置，将燃烧器设置到实验要求位置，并调整燃烧器高度使之顶部和模型底部持平;

2）、根据具体火源位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的测量高度;

3）、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备;

4）、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定;

5）、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集;

6）、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置;

7）、改变火源大小和位置，重复实验步骤1-6。每个工况重复实验三次以上;

四、纵向风速大小对隧道火灾行为的影响实验

1）、根据实验要求安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的高度；

2）、连接电源，打开变频风机，调整风机角度，使之经过蜂窝形整流管段之后吹出平稳的纵向风，通过调节变频器调节变频风机以及观察安装在隧道中心线上的风速仪调整风速到预期值，然后关闭风机；

3）、打开激光片光源和数码相机，调试角度，打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4）、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，将燃烧器设置到实验要求位置，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5）、开风机，待火焰燃烧稳定之后，打开风机，并观察隧道中心线上的风速仪，若是和之前调整的预期值有偏差，通过变频器微调；

6）、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

7）、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门，保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

8）、改变纵向风速，并重复以上操作2-7直至完成预期工况；

五、隧道两端阻塞程度对隧道火灾行为的影响实验

1）、根据实验设置，通过调整隧道模型两端的开口大小至实验要求，并使用搭扣固定；

2）、根据实验设置，将燃烧器设置到实验要求位置，并调整燃烧器高度使之顶部和模型底部持平，并根据具体火源位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的测量高度；

3）、打开激光片光源和数码相机，调试角度，打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4）、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5）、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6）、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门，保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

7）、按照工况，改变隧道两端的开口大小，重复实验步骤1-6，每个工况重复实验三次以上；

六、外界风对隧道火灾行为的影响实验

1）、根据实验设置，将燃烧器设置到实验要求位置，并调整燃烧器高度使之顶部和模型底部持平，并根据具体火源位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的测量高度；

2）、按照实验设计，打开隧道模型顶部的竖井开口，并打开外部风洞变频风机，调整风机角度，使之经过蜂窝形整流管段之后吹出平稳的纵向风，通过调节外部风洞中的变频器调节变频风机，以及观察安装在隧道中心线上的风速仪调整风速到预期值，然后暂时关闭外部风机；

3）、打开激光片光源和数码相机，调试角度，打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4）、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定，然后打开外部风机，观察实验过程；

5）、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6）、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门，保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

7）、改变外部风机大小和竖井开口位置，重复实验步骤1-6，每个工况重复实验三次以上。

小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台及其实验方法优点：

（1）本发明一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的模型尺寸比一般的实验平台尺寸更大，和实际的地铁更接近，可以获得和真实情况更加接近的实验数据;

（2）隧道模型的底板与顶板的宽度，以及侧板的高度都是可以调节的，可以根据实验的需求调整列车的尺寸大小。可以通过调整各个板材的宽度或者高度，进而在模型作为隧道模型时可以构造公路隧道模型、地铁隧道模型等，在作为列车模型的时候可以研究隧道中不同阻塞比的情况;

（3）隧道底部的支柱可以升降，通过操作改变不同的支柱高度，从而可研究隧道坡度对内部烟气运动的影响;

（4）隧道两侧的手动门均可开启或封闭。手动门放于的隧道两侧，平时处于封闭状态，研究一端封闭或两端全封闭的腔室火灾情景时，通过开启侧门进行实验;

（5）全体列车模型采用透明耐火材料，研究火源在列车内部燃烧时，可以全面观察内部烟气情况;

（6）车顶和车底的竖井开口以及燃烧器开口均可以开启。封口平时处于封闭状态，在使用过程中按照需求开启;

（7）车顶的热电偶布置高度可以手动调节，在顶部板上设置有可以调节高度的铁架台，通过手动调节热电偶高度可以测量较高高度处烟气温度;

（8）多孔气体燃烧器伸出隧道底板的高度可手动调节。多孔气体燃烧器通过底板开孔进入隧道主体，通过调节升降杆来控制多孔气体燃烧器高度，进而可根据实际火灾情景设置火焰燃烧面高度;

（9）隧道一侧的通风系统和隧道顶棚竖井可以分别或同时使用，用来研究隧道火灾烟气控制方法;

（10）在本发明中的实验台设置安装在一个外部风洞中，并且隧道模型本身自带风机，所以可以通过双风机的设计特点研究外部风速对隧道内部烟气运动的影响。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明:

图1是一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台与外部风洞的总体结构示意图;

图2是一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的结构示意图;

图3是图1中所示的小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的外部风洞;

图4是图1中所示的小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的底座;

图5是图1中所示的小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的车底部构造;

图6是图1中所示的小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的车顶部构造;

图7是图1中所示的小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的火源模拟系统。

其中，1、外部风洞，2、隧道主体，3、铁架，4、火源模拟系统（多孔气体燃烧器），5、数码相机，6、激光片光源，7、变频风机，8、整流段，9、子隧道，10、车门，11、顶部开口，12、顶部铁架，13、底部开口，14、底部热电偶预留口，15、变频风机（外），16、整流端（外），17、底座，18、支架，19、顶板，20、顶部热电偶预留口，21、底板，22、气体流量计23、燃气瓶，24、供气管，25、凹槽，26、底座套筒，27、升降杆，28、圆孔，29、穿孔内螺纹，30、螺纹杆。

具体实施方式

参照附图1-7，本发明提供一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台，包括隧道主体、铁架、火源模拟系统（燃烧设备）、通风系统、监测系统，并且整体实验平台安装放置在一个外部风洞中。所述隧道主体由多节相同的并可以水平拆卸的子隧道拼接而成，可以方便调节隧道长度，前后设有挡板，模型宽度和高度均可调节；隧道主体两侧的车门，所述车门为透明耐火材料，平时处于封闭状态，研究一侧开启或两侧开启的腔室火灾情景时，通过推拉打开车门，使之处于开启状态；所述铁架于每一子隧道下独立安装，铁架由底座和支柱组成，底座的四支柱分别布置在底座的四角处；隧道顶板上的开口，其横截面为矩形；隧道底板上的燃烧器预留口，位于隧道底板上，为矩形开口；通风系统包括大风洞的通风系统以及设置在隧道主体一侧的通风系统，所述通风系统均包括变频风机和相邻的整流管；火源模拟系统，所述火源模拟系统即多孔气体燃烧器，包括气体流量计，燃气瓶以及供气管等；隧道主体配套的监测系统，所述监测系统包括温度测试系统，烟气流场监测系统以及数码相机记录系统。

另外，所述一种小尺寸多功能隧道火灾实验平台，还包括如下附加技术特征：

所述子隧道包括支撑框架，两个侧壁、顶板和底板。其中，

所述支撑框架采用金属材料；侧壁使用防火透明材料；顶板和底板均使用防火透明材料，便于观察内部试验情况。

所述底板由一块主板和两块副板组成，两块副板设置在主板两侧，通过拉伸装置结合成底板，使底板尺寸可调。在主板设有3个开口，以供燃烧器进入，开口平时处于封闭状态。在主板的纵向中心线上设置有热电偶预留口，预留口上设置有孔塞。

所述顶板总体的设置方式与底板类似，由一块主板和两块副板组成。顶板的中部设有开口，一般处于封闭状态。顶板的纵向中心线上设置有热电偶预留孔，预留口上设置有孔塞。

所述侧板由两部分组成，可以分为主板和副板，主副板间通过滑轮拉伸装置结合成可以调节高度的侧板。主板设有两个车门，平时处于关闭状态。

其中，所述侧板主板上的车门采用防火透明材料，通过推拉门的方式打开或关闭，平时处于封闭状态。

所述底座支柱为液压式自动升降柱，具有升降功能。通过调节支柱高度，可以改变隧道主体的坡度，进而研究坡度对隧道火灾的影响。

所述变频风机与主隧道连接，通过调节频率大小来改变纵向通风速度，进而研究纵向通风对隧道火灾的影响。

所述整流管长1.5m，位于风洞中，起到稳定并均匀分布速度场的作用。

所述通风系统（变频风机和整流段），通过拼接和子隧道连接，可拆卸。

所述外部风洞包括变频风机（外）与整流段（外）；所述变频风机位（外）于外部风洞的左侧；所述整流端长两米位于外部风洞中，起到稳定并均匀分布速度场的作用。

所述多孔气体燃烧器具有升降功能，由凹槽，底座套筒和升降杆组成。所述凹槽横截面为正方形，大小等于隧道主体底板上的开口；所述凹槽下方有一圆孔，用以接通供气管，所述凹槽内用细石子均匀填充，保证燃气均匀稳定燃烧；所述底座套筒上有一穿孔内螺纹和一个配套的螺纹杆；所述升降杆固定在凹槽的下表面。

所述多孔气体燃烧器底座套筒位于地面，凹槽通过隧道主体底板上的开口进入隧道主体。

所述温度测试系统包括热电偶和数据采集设备。其中热电偶放置在隧道主体顶板下表面1-2cm处的纵向中心线上，间距根据实际需要布置；所述烟气流场监测系统包括激光片光源，放置在隧道主体的一侧，用于观测烟气层的运动轨迹；数码像机放于隧道主体防火玻璃面的一侧，用于记录实验结果。

为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本发明所述的一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台以及外部风洞，包括外部风洞1、主体隧道2，铁架3，火源模拟系统（多孔气体燃烧器）4，数码相机5，激光片光源6，设置在外部风洞左侧的通风系统，包括变频风机（外）15和整流端（外）16。

如图2所示，隧道主体由5节完全相同子隧道9密封拼接而成，拆卸方便，可以根据需要选取隧道长度。隧道的顶板19和底板21都是为0.5cm厚防火玻璃板。可以全方位的准确观察并记录隧道火灾实验过程中的现象。在本发明的一个示例中，隧道主体2全长16m,宽1.2~1.6m,高度:1.2m~2m,分为5段，一侧有10个车门,每个车门10尺寸为0.8*0.8,间隔0.8m.每一节车厢底部有4个支柱18，支柱的高度可在0~0.4m的范围内进行调节。

如图5所示，隧道主体2的顶板19沿纵向中心线方向包括一系列正方形开口11和热电偶预留口20，热电偶可以设置在顶部热电偶铁架台上12，可以测量到模型至顶棚任意高度的温度。

如图6所示，隧道主体2的底板21沿纵向中心线方向包括一系列正方形开口13和热电偶预留口14，多孔气体燃烧器4燃烧面通过开口13进入隧道主体内2，无关的开口用可拆卸的封板封堵。在本发明的一个示例中，在隧道底板不同位置设置多孔气体燃烧器4，用来研究不同纵向火源位置对腔室火灾的影响。

如图2所示，隧道主体2分为5段，一侧有10个车门,每个车门10尺寸为0.8*0.8,，平时处于关闭状态，用来模拟传统隧道火灾实验。当研究一端封闭或两端全封闭的腔室火灾情景时，通过推拉车门，向两侧展开。

如图4所示，底座17为金属钢架，独立放置于每一子隧道的下面。底座17的四个支柱18分别位于其四个角，为液压式自动升降柱，具有升降功能。在本发明的一个示例中，调节每一子隧道9下底座支柱18的高度，改变隧道主体2的坡度，进而研究坡度对隧道火灾的影响。

如图6所示，火源模拟系统由气体流量计22，燃气瓶23以及供气管24组成。升降杆27固定在凹槽25的下表面。凹槽25横截面为正方形，大小略小于于隧道主体底板上的底部开口13。凹槽25内用细石子均匀填充，保证燃气均匀稳定燃烧。

底座套筒26上有一穿孔内螺纹29和一个配套的螺纹杆30，升降杆27嵌入底座套筒26内，手动调整升降杆27在底座套筒26中的竖向位置，然后将螺纹杆30插入穿孔内螺纹29内紧固升降杆，进而完成多孔气体燃烧器高度的设定。在本发明的一个示例中，底座套筒26放于地面上，凹槽25通过底板开口13进入隧道主体2内，调节升降杆27的竖向位置使凹槽25上表面与隧道底板21平齐。

如图2所示，热电偶放置在隧道主体2顶板置于纵向中心线上的铁架台12上，用于测试顶板下最高烟气温升以及温降规律等。热电偶间距根据实际需要布置，测试数据通过数据采集模块传输到电脑上。激光片光源6放置在隧道主体2的一侧，通过打出的绿光，可以更加清晰地观测烟气层的运动轨迹，如烟气层的蔓延距离，蔓延速度和沉降速度等。数码像机5放于隧道主体1防火玻璃19面的一侧，用于记录实验结果。

小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台的实验方法步骤如下：

实验前准备：

1、吹扫：

首先开启外部风洞以及模型左侧变频风机，检查风机能否正常运行，持续吹扫1min-2min，将隧道内部气体吹扫净;

2、稳固性检查：

本实验稳固性检查包括车门、顶部、底部开口等是否打开或者封闭完全；顶部热电偶铁架台和顶板是否连接稳固；底板和底部支架之间连接是否牢固三方面的检查;

检查方法，从底板和底部支架之间连接开始，首先检查底板和底座之间的连接螺栓是否紧实，若出现松动的情况立即紧实螺栓。若出现连接装置损坏的情况，立即进行更换。在此项检查结束之后，对底部支架的液压自动升降柱进行检查，开启液压升降柱，检查坡度调整是否正常，能否按照设计要求调整坡度;

在底板和底部支架之间连接检查合格之后，对两侧车门进行连接检查，检查车门是否通过推拉装置紧闭，两侧车门开关是否关闭。此项检查合格之后进行顶部铁架台检查，保障顶部铁架台连接稳固，不出现松动等情况;

3、火源模拟系统检查：

本实验平台采用的火源模拟系统由多孔气体燃烧器12，气体流量计13，燃气瓶14以及供气管15组成。火源模拟系统检查的过程中，首先进行气密性检查，通过对阀门和连接处检查确保装置的气密性。然后进行升降杆的检查，检查螺纹杆21与孔内螺纹紧固升降杆20是否可以正常使用。在气密性检查与升降检查完毕之后，开启阀门，释放丙烷气体，并点火。在此过程中观察气体流量计是否正常使用，并通过调节气体流量计调节流量大小，观察火焰变化是否正常。若以上步骤均正常，火源模拟系统检查完毕。若其中有步骤出现问题，立即进行处理和修复;

4、监测设备检查：

监测设备主要包括热电偶和数据采集设备以及激光片光源和数码像机，此大项检查主要针对监测设备的布置位置和正常使用情况。首先检查热电偶是否按照

需要位置设置，并检查热电偶连接是否固定稳固。其次打开检查数据采集模块，连接电源，看是否能正常采集数据。最后开启激光片光源和数码相机，检查激光片光源开启后激光位置是否合适，并根据实验要求进行调整；检查数码相机拍摄功能是否正常。设备是否可以正常工作和开启。

根据实验目的进行实验操作，下面选取典型研究方式简要介绍

本实验平台可研究地铁隧道坡度、隧道阻塞、火源大小及其位置、纵向风速以及隧道两端阻塞程度等对隧道火灾行为影响，下面将对以上实验一一进行说明，以下实验均在实验前准备完成之后进行

一、地铁隧道坡度对隧道火灾行为的影响实验:

1、根据实验要求，调整隧道底部铁架支柱高度，改变整体隧道坡度到预期角度;

2、根据实验要求安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的高度；

3、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备;

4、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，将燃烧器设置到实验要求位置，打开气瓶，开始点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。关闭数码相机和激光片光源等记录设备。并打开隧道中风机进行吹扫，打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置;

7、重复实验三次以上以保障实验数据的完整性和可信性。

二、隧道阻塞对隧道火灾行为的影响实验：

1、根据实验要求在隧道模型中的具体位置放置列车模型，以模拟阻塞情况；

2、根据具体阻塞位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的高度；

3、连接电源，打开变频风机，调整风机角度，使之经过蜂窝形整流管段之后吹出平稳的纵向风。通过调节变频器调节变频风机以及观察安装在隧道中心线上的风速仪调整风速到预期值。然后暂时关闭风机；

4、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

5、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，将燃烧器设置到列车模型右端，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定。并打开风机；

6、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，然后关闭数据采集模块，完成数据采集；

7、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置;

8、改变列车模型位置和长度，重复实验步骤1-7。每个工况重复实验三次以上。

三、火源大小及其位置对隧道火灾行为的影响实验：

1、根据实验设置，将燃烧器设置到实验要求位置，并调整燃烧器高度使之顶部和模型底部持平；

2、根据具体火源位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的测量高度；

3、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

7、改变火源大小和位置，重复实验步骤1-6。每个工况重复实验三次以上。

四、纵向风速大小对隧道火灾行为的影响实验：

1、根据实验要求安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的高度；

2、连接电源，打开变频风机，调整风机角度，使之经过蜂窝形整流管段之后吹出平稳的纵向风。通过调节变频器调节变频风机以及观察安装在隧道中心线上的风速仪调整风速到预期值。然后关闭风机；

3、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，将燃烧器设置到实验要求位置，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5、开风机，待火焰燃烧稳定之后，打开风机，并观察隧道中心线上的风速仪，若是和之前调整的预期值有偏差，通过变频器微调；

6、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

7、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置;

8、改变纵向风速，并重复以上操作2-7直至完成预期工况。

五、隧道两端阻塞程度对隧道火灾行为的影响实验：

1、根据实验设置，通过调整隧道模型两端的开口大小至实验要求，并使用搭扣固定；

2、根据实验设置，将燃烧器设置到实验要求位置，并调整燃烧器高度使之顶部和模型底部持平。并根据具体火源位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的测量高度；

3、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备;

4、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定；

5、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

7、按照工况，改变隧道两端的开口大小，重复实验步骤1-6。每个工况重复实验三次以上。

六、外界风对隧道火灾行为的影响实验：

1、根据实验设置，将燃烧器设置到实验要求位置，并调整燃烧器高度使之顶部和模型底部持平。并根据具体火源位置安装热电偶，并调整铁架台高度，使之处于合适的测量高度；

2、按照实验设计，打开隧道模型顶部的竖井开口。并打开外部风洞变频风机，调整风机角度，使之经过蜂窝形整流管段之后吹出平稳的纵向风。通过调节外部风洞中的变频器调节变频风机，以及观察安装在隧道中心线上的风速仪调整风速到预期值。然后暂时关闭外部风机；

3、打开激光片光源和数码相机，调试角度。打开数据采集模块、连接热电偶，做好数据采集和记录准备；

4、以上设备调试结束之后，可以正式开展实验，打开气瓶，点火，调节气体流量计使火焰燃烧稳定。然后打开外部风机，观察实验过程；

5、通过透明侧板观察模型内部烟气运动情况，并观察数据采集模块的温度显示，待烟气和热电偶采集的温度基本稳定之后，再采集数据30s，关闭数据采集模块，完成数据采集；

6、实验完成之后，先切断气瓶之后再关闭火源系统的阀门。保持隧道中风机打开，并打开室内排烟设施，待烟气排尽之后，持续打开5min之后关闭装置；

7、改变外部风机大小和竖井开口位置，重复实验步骤1-6。每个工况重复实验三次以上。

安全性保障：

1、实验地点：本次实验地点选取为校园消防实验楼，房间内部空旷，足够放置实验平台并留存有充足空间供人员操作。并配备有防排烟设置、可人工控制的喷水灭火系统、感烟探测报警系统。一旦发生危险，如实验平台出现燃烧无法控制的情况，可立即打开水喷淋灭火系统和排烟系统并通过联动装置报警。人员可通过疏散出口迅速撤离现场；

2、个人防护装备：从实验设备调试到试验结束的过程中，实验操作人员必须穿戴好实验防火服以及防火防毒面罩，防止实验过程中受到燃烧受伤。在进行实验操作的过程中，操作人员还需佩戴石棉手套，防止高温烫伤；

3、防火灭火设施：在进行本次实验的过程中，除了上面提到过的房间自带的防排烟设施以及自动水喷淋系统和联动报警系统，必须在实验台周围配别有两个及以上手提式灭火器，控制意外发生的小型火灾。

本发明一种小尺寸多功能尺寸可调隧道列车两用火灾实验平台，主要包括隧道主体、可开关车门、铁架、顶部竖井、底部燃烧开口、燃烧设备、通风系统、监测系统。隧道主体由多节车厢拼接而成，可以通过拆卸方便的调节隧道长度。通过改变隧道侧板的高度以及顶板与底板的宽度，可以调节模型的尺寸。通过调节每节车厢底部的铁架台可以调节隧道坡度。隧道两侧车门可以通过推拉开启。

本发明模型台的是为了解决目前一般的隧道和列车模型台实验功能单一的缺陷，用一种多功能隧道列车合一的实验平台来解决上述问题。相比以往的的小尺寸模型，本发明可以研究不同尺寸，不同坡度下火灾的燃烧特点，烟气的行为等。