本發(fā)明涉及長(zhǎng)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傳送帶式地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)縮尺寸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國(guó)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(zhǎng)大隧道一旦發(fā)生火災(zāi)造成的影響及對(duì)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(zhǎng)大化，火災(zāi)發(fā)生后列車往往會(huì)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(huì)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(huì)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(huì)隨著列車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化。而活塞風(fēng)會(huì)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(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，蔓延整列列車。因此有必要研究列車發(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。而且這種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的長(zhǎng)度通常是固定的，只能反映某一具體長(zhǎng)度的隧道發(fā)生火災(zāi)的情形。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)，測(cè)溫系統(tǒng)，風(fēng)速測(cè)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)。而且，如何?；鹪丛谶\(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的安全、穩(wěn)定是一個(gè)亟待解決的實(shí)際問題。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(zhǎng)度的地鐵隧道火災(zāi)情形也是一個(gè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種模塊化傳送帶式地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)縮尺寸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中不能保證火源在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的安全、穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種模塊化傳送帶式地鐵隧道運(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(cè)試系統(tǒng)、溫度測(cè)試系統(tǒng)、煙氣分析系統(tǒng)和活塞風(fēng)速測(cè)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，列車模型被置于傳送帶上，通過放置于列車模型前后的列車模型位置固定器保證列車模型與傳送帶的相對(duì)位置始終不變，傳送帶連接列車模型運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)和列車模型運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)。

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、外置傳送帶托輥支架、外置傳送帶托輥，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。

列車模型包括帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型和不帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型，帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型車頂部設(shè)置有燃燒器槽位和燃燒器蓋板。

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(duì)應(yīng)，燃燒盤內(nèi)分隔成多個(gè)小格。

所述傳送帶位于內(nèi)置傳送帶托輥上。

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)、傳送帶漲緊裝置、與隧道主體連接的法蘭盤、速度控制電機(jī)與傳送帶漲緊裝置利用聯(lián)軸器連接。

所述列車模型運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)包括傳送帶漲緊裝置和與隧道主體連接的法蘭盤，從動(dòng)系統(tǒng)、主動(dòng)系統(tǒng)、傳送帶一起形成一個(gè)閉環(huán)連接。

所述隧道耐高溫火焰觀察窗外，設(shè)置有兩至多臺(tái)高清數(shù)碼攝像機(jī)。

所述隧道主體入口處設(shè)置有隧道風(fēng)機(jī)，緊鄰隧道風(fēng)機(jī)出口設(shè)置有送風(fēng)均流格柵。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的傳送帶控制可拼接式的地鐵或鐵路隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)縮尺寸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將傳送帶系統(tǒng)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。內(nèi)置于隧道主體內(nèi)的傳送帶按照指定規(guī)律帶動(dòng)模型列車運(yùn)動(dòng)，保證列車模型的安全平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模塊化具有可拼接性，可根據(jù)需要，增加或減少隧道以及列車模型的長(zhǎng)度，從而模擬不同長(zhǎng)度地鐵或鐵路隧道的運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)特性、煙氣擴(kuò)散特性及活塞風(fēng)規(guī)律。本發(fā)明為運(yùn)動(dòng)體隧道火災(zāi)的實(shí)驗(yàn)研究提供平臺(tái)支撐，同時(shí)也為地鐵或鐵路隧道防災(zāi)減災(zāi)提供解決方案。本專利具有良好的社會(huì)效益。

附圖說明

圖1地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖；

圖2隧道主體拼裝示意圖；圖2(a)是隧道主體拼裝示意圖，圖2(b)是隧道截面連接法蘭處斷面圖；

圖3列車模型圖；圖3(a)是列車模型斷面圖，圖3(b)是列車模型側(cè)視圖；

圖4燃燒盤側(cè)視圖及俯視圖；圖4(a)是燃燒盤側(cè)視圖，圖4(b)是燃燒盤俯視圖；

圖5列車模型與傳送帶結(jié)合方式圖；

圖6列車運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)側(cè)視圖；圖6(a)是列車運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)沿隧道方向的側(cè)視圖，圖6(b)是列車運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)垂直于隧道方向的側(cè)視圖；

圖7列車運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)側(cè)視圖；圖7(a)是列車運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)垂直于隧道方向的側(cè)視圖，圖7(b)是列車運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)沿隧道方向的側(cè)視圖；

圖8攝像系統(tǒng)與隧道主體的相對(duì)位置關(guān)系俯視圖；

其中：1.隧道主體；2.壓力測(cè)試系統(tǒng)；3.溫度測(cè)試系統(tǒng)；4.煙氣分析系統(tǒng)；5.活塞風(fēng)速測(cè)試系統(tǒng)；6.列車模型運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)；7.列車模型運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)；8.傳送帶；9.列車模型；10.列車位置固定器；11.送風(fēng)均流格柵；12.外置傳送帶托輥；13.燃燒器；14.速度控制電機(jī)；15.隧道風(fēng)機(jī)；16.內(nèi)置傳送帶托輥；17.隧道主體支架；18.高清數(shù)碼攝像機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，地鐵隧道運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括隧道主體1、壓力測(cè)試系統(tǒng)2、溫度測(cè)試系統(tǒng)3、煙氣分析系統(tǒng)4、活塞風(fēng)速測(cè)試系統(tǒng)5、列車模型運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)6、列車模型運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)7、傳送帶8、列車模型9、列車位置固定器10、送風(fēng)均流格柵11、外置傳送帶托輥12、燃燒器13、速度控制電機(jī)14、隧道風(fēng)機(jī)15、內(nèi)置傳送帶托輥16、隧道主體支架17。

如圖2所示，隧道主體1有多段縮尺寸模型實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)段拼裝組成，包括耐高溫隧道主體標(biāo)準(zhǔn)段1-1、耐高溫火焰觀察窗1-2、外置傳送帶托輥支架12-1、外置傳送帶托輥12-2。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17上。

如圖3所示，實(shí)驗(yàn)列車模型也采用標(biāo)準(zhǔn)段拼接組合的方式連接。有利于研究列車長(zhǎng)度對(duì)活塞風(fēng)的影響，及其對(duì)煙氣擴(kuò)散、火災(zāi)特性等的影響。列車模型包括帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型9-1和不帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型9-2組成。帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型9-1車頂部設(shè)置有燃燒器槽位13-1和燃燒器蓋板13-2。通過調(diào)整帶燃燒槽的標(biāo)準(zhǔn)列車模型9-1在整列車所處的位置，模擬列車不同位置發(fā)生火災(zāi)時(shí)的火災(zāi)特性和煙氣擴(kuò)散特性?？梢圆贾迷诹熊嚨那岸巍⒅胁炕蛭膊?。

圖4分別展示了燃燒盤側(cè)視圖和俯視圖。燃燒盤的尺寸與列車模型的燃燒器槽位13-1的尺寸對(duì)應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將燃燒盤放置于燃燒器槽位13-1中。同時(shí)，燃燒盤內(nèi)分隔成多個(gè)小格。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過控制燃燒器內(nèi)注入燃料的小格數(shù)，來控制火災(zāi)強(qiáng)度。適用于研究不同強(qiáng)度的火災(zāi)的運(yùn)動(dòng)體火災(zāi)特性及煙氣擴(kuò)散特性。

圖5列車模型與傳送帶結(jié)合方式，其中，傳送帶8位于內(nèi)置傳送帶托輥16上，防止傳送帶8與隧道主體1摩擦，保證傳送帶8的使用耐久性。列車模型9被置于傳送帶上，通過放置于列車模型9前后的列車模型位置固定器10保證列車模型9與傳送帶8的相對(duì)位置始終不變。內(nèi)置傳送帶托輥16與隧道主體1之間采用螺絲固定。

圖6展示了列車運(yùn)動(dòng)主動(dòng)系統(tǒng)的側(cè)視圖。主動(dòng)系統(tǒng)包括速度控制電機(jī)14、傳送帶漲緊裝置6-1、與隧道主體1連接的法蘭盤6-2、速度控制電機(jī)14與傳送帶漲緊裝置6-1利用聯(lián)軸器6-3連接。速度控制電機(jī)14通過聯(lián)軸器6-3將動(dòng)力傳遞給傳送帶漲緊裝置6-1，傳送帶漲緊裝置6-1轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)傳送帶8運(yùn)動(dòng)，傳送帶8拖著模型列車9按照指定運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。得益于模型列車9的前后都設(shè)置有位置固定器10，保證列車模型9始終與傳送帶8的相對(duì)位置不變。所以傳送帶8既可以控制模型列車9加速運(yùn)動(dòng)，又可以控制模型列車9減速制動(dòng)。

圖7展示了列車運(yùn)動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)的側(cè)視圖，從動(dòng)系統(tǒng)包括傳送帶漲緊裝置7-1和與隧道主體1連接的法蘭盤7-2。從動(dòng)系統(tǒng)7、主動(dòng)系統(tǒng)6、傳送帶8一起形成一個(gè)閉環(huán)連接，整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)模型列車的加速、減速、勻速控制。

圖8展示了實(shí)驗(yàn)圖像采集系統(tǒng)與隧道主體1的相對(duì)位置關(guān)系，從圖8中也可以看出，主動(dòng)系統(tǒng)6、從動(dòng)系統(tǒng)7，隧道主體1的連接關(guān)系，各組件之間都是利用法蘭連接。攝像系統(tǒng)18采用分段采集的辦法，每臺(tái)攝像機(jī)負(fù)責(zé)一個(gè)模型隧道標(biāo)準(zhǔn)段的圖像采集工作，相鄰的兩臺(tái)攝像機(jī)的圖像采集會(huì)有小范圍的重疊。圖中虛線表示的是每臺(tái)攝像機(jī)的圖像采集范圍。圖像采集結(jié)束后，利用專業(yè)軟件將各臺(tái)攝像機(jī)18-1、18-2、18-3的圖像拼接成一個(gè)圖像整體。

本發(fā)明的工作過程如下：

1)將高速攝像機(jī)(2～3臺(tái))置于耐高溫火焰觀察窗1-2外側(cè)，攝像機(jī)距離觀察窗約1.5m，攝像機(jī)的位置在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中固定不動(dòng)，然后在實(shí)驗(yàn)開始前統(tǒng)一各攝像機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間(誤差在±1s內(nèi))，并調(diào)整其處于拍攝狀態(tài)，拍攝過程由實(shí)驗(yàn)人員操作。

2)檢查各測(cè)試系統(tǒng)(2～5)的工作狀態(tài)。啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并檢查各通道數(shù)據(jù)采集是否正常。經(jīng)確認(rèn)無問題后，開始各數(shù)據(jù)采集儀記錄功能。

3)按照熱煙實(shí)驗(yàn)規(guī)范中指定的燃料重量，為燃料稱重，并注入到列車模型的燃燒盤中。

4)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)15，并根據(jù)速度測(cè)試系統(tǒng)5的測(cè)試數(shù)據(jù)調(diào)整風(fēng)機(jī)15的風(fēng)速，使隧道內(nèi)的機(jī)械通風(fēng)風(fēng)速達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定的風(fēng)速。在無風(fēng)工況下，風(fēng)機(jī)15應(yīng)關(guān)閉。

5)使用長(zhǎng)柄火把點(diǎn)燃列車模型中的燃燒盤。

6)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主動(dòng)系統(tǒng)6中的控制電機(jī)14，通過傳送帶8帶動(dòng)列車模型9以設(shè)定的速度在隧道內(nèi)運(yùn)行。

7)重復(fù)實(shí)驗(yàn)及調(diào)整參數(shù)實(shí)驗(yàn)。上述過程為實(shí)驗(yàn)的完整過程，列車運(yùn)行完行程后，利用燃燒器盤蓋板13-2熄滅燃燒盤，并稱重。待實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)冷卻至初始狀態(tài)后，準(zhǔn)備下輪實(shí)驗(yàn)，重復(fù)過程1～7。

盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。