一種組合式地鐵換乘站火災(zāi)煙氣擴(kuò)散研究模型裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究裝置，尤其是涉及一種具有多種工況組合系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)煙氣擴(kuò)散研究的地鐵換乘站模型的實(shí)驗(yàn)裝置，屬于地鐵安全實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地鐵具有載客量大，運(yùn)行快捷、安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，環(huán)境污染小，綜合經(jīng)濟(jì)效率高等特點(diǎn)，它是解決城市道路交通阻塞和居民乘車難等問(wèn)題有效的途徑。地鐵車站火災(zāi)是城市交通災(zāi)害中最具危害的一部分。由于地鐵車站環(huán)境的封閉性和逃生救援的困難性，使得車站一旦發(fā)生火災(zāi)，往往造成嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。地鐵火災(zāi)事故中煙氣是導(dǎo)致人員傷亡的主要因素。設(shè)計(jì)合適的地鐵防排煙系統(tǒng)、確定合理的防排煙系統(tǒng)運(yùn)行方案對(duì)于控制火災(zāi)煙氣的蔓延、減少煙氣的危害具有重要意義。
[0003]隨著地鐵交通線路建設(shè)，線路間的換乘樞紐數(shù)量在不斷增加。在兩條線的站臺(tái)與站臺(tái)之間進(jìn)行換乘的車站稱為點(diǎn)式換乘車站。在兩條線的站臺(tái)與站臺(tái)之間進(jìn)行換乘的車站稱為點(diǎn)式換乘車站，根據(jù)交叉形式和交叉點(diǎn)不同，分為“十”形、“T”形、“L”形等基本布置方式。與單個(gè)地鐵車站相比，換乘車站的由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素?zé)煔鈹U(kuò)散情況復(fù)雜，消防救援難度更大。主要特征包括:I)換乘站整體上設(shè)置防排煙風(fēng)機(jī)數(shù)量比單個(gè)地鐵站多，運(yùn)行方案復(fù)雜;2)換乘站消防設(shè)計(jì)中火災(zāi)場(chǎng)景遠(yuǎn)比單個(gè)車站復(fù)雜;3)換乘車站埋深大，排煙過(guò)程中通過(guò)車站出入口進(jìn)行有效補(bǔ)風(fēng)難度大。
[0004]現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范中都沒(méi)有專門針對(duì)地鐵換乘站通風(fēng)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的條款。這使得設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行換乘站防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)往往無(wú)所適從，往往是照搬現(xiàn)有的地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50187 — 2013)中單個(gè)車站防排煙的相關(guān)條款或借鑒現(xiàn)有建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)條款。由于換乘站的復(fù)雜性，這些條款對(duì)換乘站的適用性目前仍存在疑問(wèn)。
[0005]研究地鐵車站火災(zāi)手段主要有數(shù)值模擬、比例模型實(shí)驗(yàn)、和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究三大類。地鐵車站尤其是換乘站內(nèi)部結(jié)構(gòu)、環(huán)境、通風(fēng)形式不同，發(fā)生火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，影響因素眾多，而且數(shù)值計(jì)算本身就存在一定誤差，如果設(shè)置不合理會(huì)得出截然相反的結(jié)果。難以完全通過(guò)數(shù)值模擬和理論推導(dǎo)來(lái)研究地鐵換乘站內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律，
[0006]實(shí)驗(yàn)研究雖然存在研究費(fèi)用昂貴和試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，但是該方法仍是研究地鐵火災(zāi)最基本也是最重要的研究手段。為了保證地鐵系統(tǒng)的安全運(yùn)行，通過(guò)地鐵車站尤其是換乘站的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究地鐵車站煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0007]目前，針對(duì)地鐵單個(gè)車站火災(zāi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究主要有三種方式:(I)鹽水實(shí)驗(yàn)；(2)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(全尺寸試驗(yàn))研究及大尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)；(3)小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)研究。
[0008]天津大學(xué)那艷玲(2003)開展了地鐵車站縮尺模型的鹽水實(shí)驗(yàn)研究。鹽水實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究方法基本思想是用湍浮的鹽水在清水中運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散來(lái)模水中運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散來(lái)模擬火災(zāi)煙氣在空氣中的蔓延和熱量傳遞。但鹽水模擬實(shí)驗(yàn)方法忽略了化學(xué)反映以及壁面?zhèn)鳠?，模擬煙氣層較實(shí)體燃燒實(shí)驗(yàn)低。該實(shí)驗(yàn)方法且存在定量研究誤差大、難以模擬地鐵車站不同位置煙氣擴(kuò)散和出入口設(shè)置對(duì)火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的影響等問(wèn)題。
[0009]地鐵車站火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(全尺寸試驗(yàn))的結(jié)果具有直觀性、真實(shí)性和全面性。因此，測(cè)試結(jié)果(需進(jìn)行誤差分析)可以用來(lái)綜合評(píng)判車站煙氣控制系統(tǒng)的性能，解決消防系統(tǒng)“處方式”驗(yàn)收方法缺乏靈活性的問(wèn)題;根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通試運(yùn)營(yíng)前安全評(píng)價(jià)規(guī)范》(AQ8007-2013)，每條新開通的地鐵線路至少選擇一個(gè)車站進(jìn)行測(cè)試防災(zāi)安全熱煙測(cè)試。目前國(guó)內(nèi)廣州、北京、西安、深圳、港鐵(深圳)、昆明、成都、蘇州、哈爾濱、鄭州、寧波、南京、無(wú)錫、長(zhǎng)沙等城市的地鐵均在試運(yùn)營(yíng)前開展了全尺寸的熱煙測(cè)試工作。
[0010]國(guó)內(nèi)多家研究單位開展了地鐵單個(gè)車站的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。早期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)基本以冷煙為主，北京工業(yè)大學(xué)侯叢蘭(2009)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)顧正洪(2005)通過(guò)冷煙試驗(yàn)研究對(duì)地鐵車站通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行性能進(jìn)行了研究。2008年以來(lái)，隨著地鐵車站消防系統(tǒng)評(píng)價(jià)要求的提高，地鐵車站熱煙試驗(yàn)開始增多。中國(guó)科技大學(xué)鐘委(2007)在深圳地鐵會(huì)展中心站和崗廈站開展現(xiàn)場(chǎng)熱煙試驗(yàn)研究，測(cè)試車站防排煙系統(tǒng)性能以及站廳正壓送風(fēng)控制樓梯口煙氣擴(kuò)散的研究，并對(duì)普通樓梯相連車站以及中庭式車站的控?zé)熌Ｊ竭M(jìn)行對(duì)比。中國(guó)建筑科學(xué)研究院華高英(2010)在北京地鐵阜成門、白石橋等多個(gè)地鐵站開展熱煙試驗(yàn)研究，主要研究2號(hào)線通風(fēng)系統(tǒng)改造的效果。中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院史聰靈(2014)分別在廣州、無(wú)錫、鄭州、昆明、南京多處新建地鐵線路車站開展熱煙性能評(píng)價(jià)。天津消防研究所倪照鵬(2006)、四川消防研究所李樂(lè)(2011)、廣州大學(xué)趙相相(2006)、西安地下鐵道有限責(zé)任公司劉庚(2012)、北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所田家磊(2012)]等開展有限工況的地鐵系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)熱煙試驗(yàn)，取得了寶貴的地鐵車站火災(zāi)煙氣擴(kuò)散測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0011 ]關(guān)于地鐵換乘站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，目前報(bào)道的只有北京工業(yè)大學(xué)分別在北京地鐵建國(guó)門站(王魯鵬，2007)和東直門換乘站(侯叢蘭，2009)開展了冷煙試驗(yàn)并研究了換乘站整體通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行效果。
[0012]地鐵車站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)雖然具有測(cè)試數(shù)據(jù)可靠、結(jié)果直觀有點(diǎn)，但是準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、試驗(yàn)費(fèi)用昂貴，而且在地鐵車站內(nèi)開展火災(zāi)實(shí)驗(yàn)要受到場(chǎng)地、運(yùn)營(yíng)條件等因素限制，只能進(jìn)行有限工況的試驗(yàn)。建立全尺寸或大尺寸的地鐵車站實(shí)驗(yàn)臺(tái)開展火災(zāi)研究因占地面積巨大，費(fèi)用高昂、實(shí)施起來(lái)難度大。
[0013]采用適當(dāng)相似比建立縮尺寸模型進(jìn)行火災(zāi)試驗(yàn)測(cè)量是一種經(jīng)常采用的研究方法。該方法一方面可以降低實(shí)驗(yàn)成本，另一方面可以為數(shù)值模擬提供有效的邊界條件并檢驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的正確性。設(shè)計(jì)良好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)多種參數(shù)來(lái)開展不同火災(zāi)工況的實(shí)驗(yàn)研究。由于其操作難度低、實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性好以及測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，該方法具有較好的經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性。比例模型實(shí)驗(yàn)特別是縮尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)受到了地鐵火災(zāi)領(lǐng)域研究人員的重視。
[0014]目前已有多家單位開展單個(gè)地鐵車站的小尺寸比例模型實(shí)驗(yàn)的研究工作。Drysdale(1992)建立了比例為1: 15的模型來(lái)研究國(guó)王十字街地鐵站中自動(dòng)扶梯燃燒產(chǎn)生的溝槽效應(yīng)。M00diel(1992)人也利用小尺寸模型來(lái)研究金十字地鐵站火災(zāi)的發(fā)展過(guò)程。Dong-Ho Rie (2006)建立了一個(gè)比例為1:40的模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)地鐵站內(nèi)機(jī)械排煙模式進(jìn)行了模擬，并結(jié)合數(shù)值模擬提出了地鐵內(nèi)排煙口開啟的最佳模式。國(guó)內(nèi)中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院史聰靈(2006)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)鐘委(2007)、北京工業(yè)大學(xué)樊洪明(2010)、中南大學(xué)趙明橋(2011)、天津商業(yè)大學(xué)劉萬(wàn)福(2008)建立了不同比例的地鐵車站模型實(shí)驗(yàn)臺(tái)，開展了地鐵車站煙氣擴(kuò)散的模擬研究。
[0015]綜合目前已經(jīng)公布的有關(guān)地鐵車站相關(guān)的研究成果，上述比例模型實(shí)驗(yàn)裝置均是針對(duì)單個(gè)地鐵車站。目前國(guó)內(nèi)在換乘站火災(zāi)整體比例模型實(shí)驗(yàn)方面開展研究處于幾乎空白狀態(tài)。由于換乘站結(jié)構(gòu)形式、通風(fēng)排煙系統(tǒng)的復(fù)雜性，迫切需要開展換乘站的比例模型實(shí)驗(yàn)研究。
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