專利名稱：一種地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)地鐵車站火災(zāi)煙氣蔓延與控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的設(shè)備，具體
是一種地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
針對(duì)于特定空間內(nèi)的災(zāi)害事故采用全尺寸的實(shí)體模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，存在一定的 困難，采用一定比例尺的模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)開(kāi)展研究是一種必要、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)而又切實(shí)可行的 手段，現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)都是基于尺度模擬技術(shù)，結(jié)合特定的需求 而設(shè)計(jì)研制的。例如在建筑物內(nèi)火災(zāi)事故研究方面，Thomas等人采用1/10縮小尺寸模型 來(lái)研究大空間建筑內(nèi)的煙氣蔓延現(xiàn)象，Morgan采用1/10縮小尺寸的商場(chǎng)和中庭式大空間 模型研究中廳火災(zāi)煙氣控制規(guī)律，W. K. Chow在1/7比例尺內(nèi)的中廳建筑模型內(nèi)對(duì)火災(zāi)煙氣 流動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行了模擬研究。在地下工程方面，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制了 2000X2030X2030mm三 維加載的地下工程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模擬箱，可以對(duì)地鐵工程、隧道及地下洞室工程、基礎(chǔ)工程、特 殊地下施工方法、邊坡工程、擋土結(jié)構(gòu)等地下工程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；北京交通大學(xué)建立了國(guó)內(nèi) 唯一的雙層地下工程實(shí)驗(yàn)隧道，進(jìn)行工程的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)靜力測(cè)試和監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究；北京工業(yè) 大學(xué)采用l : 42的小比例尺地鐵模型開(kāi)展地鐵洞內(nèi)氣流組織及傳熱效應(yīng)的研究。然而， 現(xiàn)有的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的適用對(duì)象和適用功能都較為單一，僅能滿足某類工程的特定需 求；或是模型比例尺過(guò)小，在實(shí)驗(yàn)研究中會(huì)帶來(lái)較大的相似性誤差，無(wú)法滿足災(zāi)害事故模擬 實(shí)驗(yàn)深入研究的需要。 目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)地鐵車站實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ推脚_(tái)用于模擬地鐵火災(zāi)煙氣蔓延及控制等實(shí)驗(yàn) 研究，因此，如何針對(duì)于地鐵火災(zāi)事故，建立多功能大比例尺的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)，開(kāi)展地鐵空 間火災(zāi)蔓延、毒氣擴(kuò)散等的實(shí)驗(yàn)?zāi)M以及事故通風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究，是城市軌道交通領(lǐng)域迫切 需要解決的一個(gè)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于提供一種可以對(duì)地鐵車站火災(zāi)事故的發(fā)生發(fā)展機(jī)理、控 制與防治技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的地鐵火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用一種1 : 5比例的地鐵車站火災(zāi)
模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括地鐵車站實(shí)體模型以及設(shè)在該實(shí)體模型中的火源系統(tǒng)、通風(fēng)排煙系統(tǒng)、 火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其中地鐵車站實(shí)體模型為模擬
地鐵結(jié)構(gòu)的l : 5大比例尺模型，用于模擬火災(zāi)發(fā)生的三維限定空間；火源系統(tǒng)用于模擬不
同的火災(zāi)場(chǎng)景，產(chǎn)生接近于真實(shí)的火災(zāi)熱煙氣；通風(fēng)排煙系統(tǒng)用于模擬地鐵正常模式和災(zāi) 害模式下的通風(fēng)排煙；火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)用于進(jìn)行地鐵模型內(nèi)部火災(zāi)的自動(dòng)識(shí)別與報(bào)警； 實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)用于地鐵災(zāi)害事故模擬實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)測(cè)量、采集和處理；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比、分析、驗(yàn)證以及事故后果的預(yù)測(cè)評(píng)估， 所述地鐵車站實(shí)體模型依據(jù)實(shí)際地鐵建筑結(jié)構(gòu)，采用相似性理論分析建立的多層建筑結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行拆卸和組合； 所述火源系統(tǒng)包括燃?xì)馊紵?、熱煙發(fā)生箱和火源系統(tǒng)控制器，其火源功率和發(fā) 煙量可以調(diào)節(jié)。 其中，所述地鐵車站實(shí)體模型包含有車站隧道、站臺(tái)、站廳、設(shè)備房，所述站廳、站
臺(tái)、車站隧道均采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)體模型整體可進(jìn)行拆卸組合，可以模擬不同車站形式的
地鐵結(jié)構(gòu)，包括具有四層結(jié)構(gòu)的深埋地鐵車站、具有二層結(jié)構(gòu)的淺埋地鐵車站、或站臺(tái)層在
上、站廳層在下的高架地鐵車站、或車站隧道在站臺(tái)兩側(cè)的島式地鐵車站、或車站隧道兩側(cè)
分布著站臺(tái)的側(cè)式地鐵車站、或站臺(tái)與站廳間具有開(kāi)放共享空間的中廳式地鐵車站。 其中，所述地鐵車站實(shí)體模型主體采用防火材料構(gòu)建，并且在模型內(nèi)部不同的考
察位置設(shè)有玻璃觀測(cè)窗。 其中，所述火源系統(tǒng)的燃?xì)馊紵骱蜔釤煱l(fā)生箱采用比例控制，并且火源系統(tǒng)可 以移動(dòng)。 其中，所述火源系統(tǒng)含有流量計(jì)，以控制燃燒器的氣體流量從而控制氣體火源的 功率；所述燃燒器的燃燒爐頭的火源側(cè)翼放置有示蹤煙氣發(fā)生箱，所產(chǎn)生的熱煙無(wú)毒。 其中，所述通風(fēng)排煙系統(tǒng)包括站臺(tái)公共區(qū)通風(fēng)排煙子系統(tǒng)、軌頂通風(fēng)排煙子系統(tǒng)、 軌底通風(fēng)排煙子系統(tǒng)以及區(qū)間隧道通風(fēng)排煙子系統(tǒng)，各通風(fēng)排煙子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可分別 進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，其各個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量由模型相似性分析確定。 其中，所述通風(fēng)排煙子系統(tǒng)各由不同數(shù)目的風(fēng)機(jī)組構(gòu)成，采用風(fēng)流量罩對(duì)每個(gè)風(fēng) 機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行標(biāo)定，并通過(guò)變速調(diào)解器自動(dòng)集中控制每個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，使每個(gè)風(fēng)口的流量 與實(shí)驗(yàn)規(guī)定值相符。 其中，所述地鐵車站實(shí)體模型內(nèi)布置有屏蔽門(mén)、樓扶梯和列車模型，所述屏蔽門(mén)沿 車站站臺(tái)邊緣設(shè)置以使站臺(tái)空間與區(qū)間隧道空間相互隔開(kāi)，屏蔽門(mén)的長(zhǎng)度與站臺(tái)長(zhǎng)度相 同。 其中，所述實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)為多通道采集系統(tǒng)，包括多點(diǎn)布置的測(cè)量探頭和攝 像頭，用于對(duì)地鐵災(zāi)害事故模擬實(shí)驗(yàn)中的空間溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、流速場(chǎng)、氣體濃度、可見(jiàn)度進(jìn) 行多點(diǎn)多功能的信號(hào)測(cè)量、采集和實(shí)時(shí)處理，以及進(jìn)行動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程的視頻采集與處理。 本實(shí)用新型的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn) 1、本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)可以模擬不同車站形式的地鐵結(jié)構(gòu) 站廳、站臺(tái)、車站隧道均采用了模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)體模型整體可進(jìn)行拆卸組合，四層 結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著深埋地鐵車站，二層結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著淺埋地鐵車站，站臺(tái)層在上、站廳層在下的結(jié)構(gòu) 對(duì)應(yīng)著高架地鐵車站，車站隧道在站臺(tái)兩側(cè)的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著島式地鐵車站，車站隧道兩側(cè)分 布著站臺(tái)的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著側(cè)式地鐵車站，站臺(tái)與站廳間具有開(kāi)放共享空間的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著中廳 式地鐵車站。 2 、大比例尺的多功能地鐵模型 基于適用于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)、煙氣流動(dòng)的相似準(zhǔn)則系數(shù)的相似理論分析，確定了 1 : 5 的大比例尺地鐵實(shí)體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這是目前軌道交通領(lǐng)域開(kāi)展火災(zāi)事故分析的最大的多功能 地鐵模型。同時(shí)，在此模型內(nèi)部可以開(kāi)展火蔓延與煙氣擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)研究、通風(fēng)排煙研究、有毒 有害氣體擴(kuò)散研究等。 3 、模擬不同功率火災(zāi)熱煙氣的火源系統(tǒng)[0022] 這是整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的核心部分之一，采用的燃?xì)馊紵骺梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)氣體流量達(dá)到 控制燃燒功率的效果，以產(chǎn)生不同的火災(zāi)功率增長(zhǎng)曲線，功率的設(shè)置基于不同火災(zāi)場(chǎng)景的 相似性理論分析而確定，小型熱煙發(fā)生箱放置于燃燒器爐頭的側(cè)翼，產(chǎn)生示綜煙氣顆粒，通 過(guò)注入火羽流加以混和巻吸，產(chǎn)生可觀測(cè)的火災(zāi)熱煙氣，該系統(tǒng)產(chǎn)生的熱煙氣體毒性小、模 擬真實(shí)，裝置移動(dòng)方便，火源功率易調(diào)節(jié)、控制，最為重要的是，火源系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好、 成本低。 4、通風(fēng)排煙系統(tǒng)的自動(dòng)控制性 各通風(fēng)排煙系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可分別進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。各系統(tǒng)由不同數(shù)目的風(fēng)機(jī)組構(gòu) 成，采用風(fēng)流量罩對(duì)每個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行標(biāo)定，以保證風(fēng)量的準(zhǔn)確，再通過(guò)變速調(diào)解器自動(dòng) 集中控制每個(gè)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，使得每個(gè)風(fēng)口的流量與實(shí)驗(yàn)規(guī)定值相符，系統(tǒng)的自動(dòng)控制性與準(zhǔn) 確性給地鐵內(nèi)部事故通風(fēng)的模擬提供了極大的便利，提高了系統(tǒng)的可操控性。

圖1為本實(shí)用新型模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的具有兩層結(jié)構(gòu)的地鐵模型的站臺(tái)平面圖； 圖2為本實(shí)用新型模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的具有兩層結(jié)構(gòu)的地鐵模型的站廳平面圖； 圖3為圖2的A-A截面的剖面圖； 圖4為本實(shí)用新型的火源系統(tǒng)原理圖； 圖5為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的布置圖。 圖中1、隧道；2、站臺(tái)；3、軌頂通風(fēng)排煙系統(tǒng)；4、軌底通風(fēng)排煙系統(tǒng)；5、隧道通風(fēng) 排煙系統(tǒng)；6、屏蔽門(mén)；7、結(jié)構(gòu)支撐柱；8、9、扶梯；10、設(shè)備房；11、站廳；12、出入口 ；13、夾 層；14、站臺(tái)公共區(qū)通風(fēng)排煙系統(tǒng)；15、火源系統(tǒng)控制器；16、燃燒器氣源連線；17、熱煙發(fā)生
箱；18、燃燒器爐頭；19、20、21、隧道內(nèi)溫度測(cè)量探頭；22、23、24、25、26、站臺(tái)內(nèi)速度、溫度、 壓力、氣體成分測(cè)量探頭；27、28、29、站廳內(nèi)速度、溫度、壓力、氣體成分測(cè)量探頭；30、31、 隧道內(nèi)視頻采集攝像頭；32、33、站臺(tái)內(nèi)視頻采集攝像頭；34、站廳內(nèi)視頻采集攝像頭；35、 36 、模型外部視頻采集攝像頭。
具體實(shí)施方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。 本實(shí)用新型的模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)主要包括地鐵車站實(shí)體模型、火源系統(tǒng)、通風(fēng)排
煙系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。下面，結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)
用新型模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 (a)、地鐵車站實(shí)體模型 圖l至3僅給出最常用的二層島式地鐵結(jié)構(gòu)的示意圖，明示出了站廳層、站臺(tái)層、 樓扶梯、設(shè)備房、排煙/風(fēng)口、出入口的基本結(jié)構(gòu)與分布，其它不同建筑結(jié)構(gòu)形式的地鐵車 站即在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 如圖l至3所示，地鐵車站實(shí)體模型是模擬火災(zāi)事故發(fā)生的三維限定空間，是一 個(gè)長(zhǎng)X寬X高為20mX4mX2. 2m的二層結(jié)構(gòu)(相似比例1 : 5)，主體結(jié)構(gòu)下部代表地下 二層的站臺(tái)層(長(zhǎng)X寬X高為16mX2mXlm)，上部代表地下一層的站廳層(長(zhǎng)X寬X 高為17mX3. 6mX lm)。站廳層通過(guò)4個(gè)出入口 12與外界相連通( 一般設(shè)有直通地面的樓扶梯，由于對(duì)本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究意義不大，因此出入口與外界連通的細(xì)節(jié)在平臺(tái)中省略)， 出入口 12尺寸1.5mX0. 8m;站廳層與站臺(tái)層之間通過(guò)兩組(共四個(gè))扶梯相連通，這也即 是站臺(tái)層與外界相連的唯一出入口，其單個(gè)扶梯開(kāi)口連通部位的凈空尺寸為O. 6mX0. 4m。 在島式站臺(tái)的兩側(cè)分別是兩段車站隧道1 (長(zhǎng)X寬X高為20mX lmX 1. lm)，隧道1的地 面位置低于站臺(tái)2的地面位置0. 2m ;本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)采用具有屏蔽門(mén)的閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方 案，車站沿站臺(tái)邊緣設(shè)有屏蔽門(mén)6，使站臺(tái)空間與區(qū)間隧道空間相互隔開(kāi)，屏蔽門(mén)6的長(zhǎng)度 與站臺(tái)2的長(zhǎng)度相同，屏蔽門(mén)6總高為0. 6m ;設(shè)備房10分別位于站臺(tái)區(qū)域的兩側(cè)，尺寸為 1. 6mX 1. 2mX 0. 6m。站臺(tái)層與站廳層除了上述的特定出入口外，可視為密閉結(jié)構(gòu)；區(qū)間隧道 的兩端留有開(kāi)口，開(kāi)口高度與寬度可由設(shè)置的遮擋裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便使實(shí)驗(yàn)中的邊界條 件盡可能地與實(shí)際相符。用多層耐火板搭建列車模型，列車尺寸為14.4mX0.6mX0.6m，可 以根據(jù)需要放置在隧道1內(nèi)，也可移出隧道1，用于模擬地鐵內(nèi)部有車、無(wú)車的情形。 地鐵車站實(shí)體模型主體由耐火磚、耐火板、耐火玻璃以及鋼構(gòu)件等建筑材料組成， 其中模型地基采用耐火磚鋪墊；站臺(tái)區(qū)域的屏蔽門(mén)6采用耐火玻璃和鋼構(gòu)件構(gòu)成；站臺(tái)2 與站廳11中間的夾層13(厚度為20cm)采用耐火板；區(qū)間隧道的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用耐火磚；設(shè) 備房10采用耐火板分割而成；站臺(tái)、站廳的一些圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用多層加厚耐火板。 (b)、通風(fēng)排煙系統(tǒng) 本實(shí)用新型的通風(fēng)排煙系統(tǒng)包括站臺(tái)公共區(qū)通風(fēng)排煙系統(tǒng)14、軌頂通風(fēng)排煙系統(tǒng) 3、軌底通風(fēng)排煙系統(tǒng)4以及車站隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)5，正常情況下做通風(fēng)用，事故情況下做 排煙用，各通風(fēng)排煙系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可分別進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。系統(tǒng)總共有50臺(tái)小風(fēng)機(jī)(最大 風(fēng)量100mVh)、4臺(tái)大風(fēng)機(jī)(最大風(fēng)量1000mVh)構(gòu)成。在列車正常停車范圍的車站隧道 內(nèi)，每側(cè)設(shè)置15個(gè)軌頂排煙/風(fēng)口 ， 15個(gè)軌底(在站臺(tái)下)排煙/風(fēng)口 ，排煙風(fēng)口尺寸為 0. 3mX0. 4m，具體布置詳見(jiàn)圖1 ;車站兩端設(shè)有隧道通風(fēng)系統(tǒng)5，每端配置有互相備用的隧 道風(fēng)機(jī)2臺(tái)，風(fēng)口尺寸為0. 8mX0. 9m，具體布置詳見(jiàn)圖1 ;車站站臺(tái)公共區(qū)域兩側(cè)各設(shè)有10 個(gè)排煙/風(fēng)口 ，排煙/風(fēng)口尺寸為0. 3mX 0. 2m，具體布置詳見(jiàn)圖3。 為了保障每個(gè)風(fēng)口流量的均勻性與可控性，各系統(tǒng)分布式布置風(fēng)機(jī)，并通過(guò)變速 調(diào)解器自動(dòng)控制。采用風(fēng)流量罩對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)中，各系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量依據(jù) 地鐵原有設(shè)計(jì)以及模型相似性理論分析來(lái)確定。同時(shí)，可開(kāi)展不同風(fēng)量下的實(shí)驗(yàn)，從而指導(dǎo) 防排煙優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)。 (c)、火源系統(tǒng) 如圖4所示，本實(shí)用新型的火源系統(tǒng)由燃?xì)馊紵饕约盁釤煱l(fā)生箱17構(gòu)成。燃?xì)?燃燒器通過(guò)火源系統(tǒng)控制器15實(shí)現(xiàn)燃?xì)饬髁康木_控制，從而控制火源功率，產(chǎn)生滿足實(shí) 驗(yàn)所要求的特定功率分布，可較為真實(shí)地模擬地鐵特定火災(zāi)場(chǎng)景的火源功率增長(zhǎng)曲線，最 大穩(wěn)定功率可達(dá)500KW，實(shí)驗(yàn)中所采用的具體功率增長(zhǎng)曲線可依據(jù)地鐵原有設(shè)計(jì)以及模型 相似比例分析來(lái)確定。燃?xì)馊紵鞯狞c(diǎn)火方式為電子自動(dòng)點(diǎn)火，燃?xì)庵饕捎锰烊粴?、?化石油氣等燃燒較潔凈的氣體。燃燒器的燃燒器爐頭18移動(dòng)方便，可根據(jù)需要任意放置。 由于天然氣、液化石油氣在燃燒時(shí)發(fā)煙量很小，為了跟蹤煙氣的運(yùn)動(dòng)情況，需加入示蹤煙氣 顆粒，熱煙發(fā)生箱17即是基于此目的而與燃燒器爐頭18配合使用的，其參照澳大利亞熱 煙測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)AS1391設(shè)計(jì)，尺寸為0. 2mX0. 2mX0. 15m，熱煙發(fā)生箱底部放置煙餅，其燃點(diǎn)很 低，發(fā)煙效果良好，實(shí)驗(yàn)中用內(nèi)置小電爐將其點(diǎn)燃，煙餅陰燃發(fā)出大量的白煙，煙氣聚集擴(kuò)
6散至側(cè)翼，通過(guò)側(cè)翼噴口對(duì)著燃燒爐頭的火羽流區(qū)噴放，羽流巻吸煙氣并帶著煙氣顆粒運(yùn) 動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)煙氣的示蹤效果，因而，在火源的加熱下，采用這種方式即形成了特定功率的熱 煙氣，該煙氣接近于真實(shí)火災(zāi)熱煙氣。本實(shí)用新型提出的火源系統(tǒng)可真實(shí)模擬實(shí)際火災(zāi)燃 燒物，其優(yōu)點(diǎn)在于該火源功率可電子調(diào)節(jié)控制，功率增長(zhǎng)曲線可重復(fù)；產(chǎn)生的熱煙氣體毒 性小、模擬真實(shí)；火源系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好、成本低；系統(tǒng)裝置移動(dòng)方便，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要， 放置在地鐵模型內(nèi)部不同位置來(lái)模擬不同場(chǎng)景的火災(zāi)事故。 (d)、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng) 本實(shí)用新型的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)用于進(jìn)行地鐵模型內(nèi)部火災(zāi)的探測(cè)識(shí)別與報(bào)警， 包括探測(cè)器和報(bào)警控制器兩部分，在站廳層設(shè)置4個(gè)感煙探測(cè)器，在站臺(tái)層設(shè)置4個(gè)感煙探 測(cè)器，當(dāng)模擬的火災(zāi)煙氣濃度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，產(chǎn)生的響應(yīng)電壓便驅(qū)動(dòng)報(bào)警器，進(jìn)而與防排 煙系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)中，可根據(jù)需要人為的適時(shí)關(guān)閉或啟動(dòng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。
(e)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)用地鐵災(zāi)害事故模擬實(shí)驗(yàn)中的多點(diǎn)、多方位、多 參數(shù)、多功能的信號(hào)測(cè)量、采集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)主要測(cè)量隧道、站臺(tái)、站廳以及疏散樓 梯間的煙氣溫度、流速、壓力、氣體成分等，另外通過(guò)目測(cè)、攝像、感煙報(bào)警來(lái)確定煙氣的蔓 延情況，圖5為實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的布置圖。 如圖5所示，在站臺(tái)2內(nèi)設(shè)置速度、溫度、壓力、氣體成分測(cè)量探頭22、23、24、25、 26 ;在站廳1內(nèi)設(shè)置速度、溫度、壓力、氣體成分測(cè)量探頭27、28、29。 溫度傳感器采用K型鎧裝熱電偶，溫度探頭除站臺(tái)(包括樓扶梯開(kāi)口處)2、站廳1 之外，還設(shè)置在隧道內(nèi)，如溫度測(cè)量探頭17、 18、 19。 速度測(cè)量采用熱球風(fēng)速儀以及雙向壓差皮托管，速度探頭除站臺(tái)(包括樓扶梯開(kāi) 口處)2、站廳1之外，還設(shè)在隧道內(nèi)。 空間壓力的測(cè)量通過(guò)微壓傳感器進(jìn)行，對(duì)不同建筑空間內(nèi)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè) 氣體濃度如火災(zāi)環(huán)境中的C0、C02、02等氣體成分，及毒氣泄漏濃度，通過(guò)煙氣分析 儀和紅外氣體分析儀測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的圖像通過(guò)分布式圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)捕捉動(dòng)態(tài)圖像，由多點(diǎn) 布置的CCD攝像系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圖像捕捉，由分頻多方位切換高清晰數(shù)字顯示器進(jìn)行后端顯 示。攝像頭包括隧道內(nèi)視頻采集攝像頭30、31，站臺(tái)內(nèi)視頻采集攝像頭32、33，站廳內(nèi)視頻 采集攝像頭32、33，模型外部視頻采集攝像頭35、36。可以根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整攝像頭的 具體位置。 由于實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的信號(hào)類型多，傳感器多點(diǎn)多方位布置，因此需要多通 道采集系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集，采集系統(tǒng)采用National Instruments的多通道采集儀器NI SCXH102。 本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)用于對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得火災(zāi)事故的實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，并采用FDS、 FLUENT等軟件開(kāi)展火災(zāi)流體動(dòng)力學(xué)的三維數(shù)值模擬，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 分析，對(duì)火災(zāi)事故后果進(jìn)行合適的預(yù)測(cè)評(píng)估，提出有針對(duì)性的災(zāi)害放置措施，為地鐵建設(shè)的 工程設(shè)計(jì)、地鐵運(yùn)營(yíng)的防災(zāi)減災(zāi)提供合理、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。 下面簡(jiǎn)述本實(shí)用新型的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的使用過(guò)程(1)將火源系統(tǒng)的燃燒器爐頭18和熱煙發(fā)生箱17(內(nèi)有煙餅)放置于地鐵模型內(nèi)部需要進(jìn)行火災(zāi)模 擬的位置，例如站臺(tái)2、站廳11、列車或隧道1內(nèi)；(2)根據(jù)火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)以及相似性理論 分析，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)火源功率增長(zhǎng)曲線，以在實(shí)驗(yàn)中調(diào)整；(3)同樣，根據(jù)地鐵原有設(shè)計(jì)和相似 性理論分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)中通風(fēng)排煙系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)；(4)根據(jù)模式，設(shè)置屏幕門(mén)6的打開(kāi)方 式(一側(cè)開(kāi)、兩側(cè)開(kāi)、全關(guān)閉)；(5)根據(jù)需要，布置或移走列車模型；(6)根據(jù)需要，啟動(dòng)或 關(guān)閉火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；(7)開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)，校驗(yàn)，標(biāo)定；(8)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，啟動(dòng)火源 的電點(diǎn)火，排煙系統(tǒng)進(jìn)入災(zāi)害模式，數(shù)據(jù)采集；(9)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，結(jié)束采集，關(guān)閉燃燒器，開(kāi)啟 實(shí)驗(yàn)環(huán)境排煙，處理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 以上為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)地想到一些雷同、替代方案，這些雷同、替代方案均應(yīng)落入本實(shí)用新 型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求一種地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括地鐵車站實(shí)體模型以及設(shè)在該實(shí)體模型中的火源系統(tǒng)、通風(fēng)排煙系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其中地鐵車站實(shí)體模型為模擬地鐵結(jié)構(gòu)的1∶5大比例尺模型，用于模擬火災(zāi)發(fā)生的三維限定空間；火源系統(tǒng)用于模擬不同的火災(zāi)場(chǎng)景，產(chǎn)生接近于真實(shí)的火災(zāi)熱煙氣；通風(fēng)排煙系統(tǒng)用于模擬地鐵正常模式和災(zāi)害模式下的通風(fēng)排煙；火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)用于進(jìn)行地鐵模型內(nèi)部火災(zāi)的自動(dòng)識(shí)別與報(bào)警；實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)用于地鐵火災(zāi)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)測(cè)量、采集和處理；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比、分析、驗(yàn)證以及事故后果的預(yù)測(cè)評(píng)估，其特征在于，所述地鐵車站實(shí)體模型依據(jù)實(shí)際地鐵建筑結(jié)構(gòu)，采用相似性理論分析建立的多層建筑結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要能夠?qū)Φ罔F實(shí)驗(yàn)實(shí)體模型進(jìn)行拆卸和組合；所述火源系統(tǒng)包括燃?xì)馊紵?、熱煙發(fā)生箱和火源系統(tǒng)控制器，其火源功率和發(fā)煙量可以調(diào)節(jié)。
2. 如權(quán)利要求1所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述地鐵車站實(shí)體 模型包含有車站隧道、站臺(tái)、站廳、設(shè)備房，所述站廳、站臺(tái)、車站隧道均采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí) 體模型整體可進(jìn)行拆卸組合，可以模擬不同車站形式的地鐵結(jié)構(gòu)，包括具有四層結(jié)構(gòu)的深 埋地鐵車站、具有二層結(jié)構(gòu)的淺埋地鐵車站、或站臺(tái)層在上、站廳層在下的高架地鐵車站、 或車站隧道在站臺(tái)兩側(cè)的島式地鐵車站、或車站隧道兩側(cè)分布著站臺(tái)的側(cè)式地鐵車站、或 站臺(tái)與站廳間具有開(kāi)放共享空間的中廳式地鐵車站。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述地鐵車站實(shí) 體模型主體采用防火材料構(gòu)建，并且在模型內(nèi)部不同的考察位置設(shè)有玻璃觀測(cè)窗。
4. 如權(quán)利要求1所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述火源系統(tǒng)的燃 氣燃燒器和熱煙發(fā)生箱采用比例控制，并且火源系統(tǒng)可以移動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1 、2或4所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述火源系統(tǒng) 含有流量計(jì)，以控制燃燒器的氣體流量從而控制氣體火源的功率；所述燃燒器的燃燒爐頭 的火源側(cè)翼放置有示蹤煙氣發(fā)生箱，所產(chǎn)生的熱煙無(wú)毒。
6. 如權(quán)利要求1 、2或4所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述通風(fēng)排煙 系統(tǒng)包括站臺(tái)公共區(qū)通風(fēng)排煙子系統(tǒng)、軌頂通風(fēng)排煙子系統(tǒng)、軌底通風(fēng)排煙子系統(tǒng)以及區(qū) 間隧道通風(fēng)排煙子系統(tǒng)，各通風(fēng)排煙子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可分別進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，其各個(gè)風(fēng)口的 風(fēng)量由模型相似性分析確定。
7. 如權(quán)利要求6所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述通風(fēng)排煙子系 統(tǒng)各由不同數(shù)目的風(fēng)機(jī)組構(gòu)成，采用風(fēng)流量罩對(duì)每個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行標(biāo)定，并通過(guò)變速調(diào) 解器自動(dòng)集中控制每個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，使每個(gè)風(fēng)口的流量與實(shí)驗(yàn)規(guī)定值相符。
8. 如權(quán)利要求1所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述地鐵車站實(shí)體 模型內(nèi)布置有屏蔽門(mén)、樓扶梯和列車模型，所述屏蔽門(mén)沿車站站臺(tái)邊緣設(shè)置以使站臺(tái)空間 與區(qū)間隧道空間相互隔開(kāi)，屏蔽門(mén)的長(zhǎng)度與站臺(tái)長(zhǎng)度相同。
9. 如權(quán)利要求1所述的地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集 系統(tǒng)為多通道采集系統(tǒng)，包括多點(diǎn)布置的測(cè)量探頭和攝像頭，用于對(duì)地鐵車站火災(zāi)模擬實(shí) 驗(yàn)中的空間溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、流速場(chǎng)、氣體濃度、可見(jiàn)度進(jìn)行多點(diǎn)多功能的信號(hào)測(cè)量、采集和 實(shí)時(shí)處理，以及進(jìn)行動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程的視頻采集與處理。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種地鐵車站內(nèi)部火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，涉及對(duì)地鐵車站火災(zāi)事故的發(fā)生發(fā)展機(jī)理、控制與防治技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的地鐵火災(zāi)事故模擬的設(shè)備，包括大比例尺地鐵車站實(shí)體模型、火源系統(tǒng)、通風(fēng)排煙系統(tǒng)、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量采集系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其中，大比例尺地鐵車站實(shí)體模型采用防火材料構(gòu)建而成，是包含區(qū)間隧道、站臺(tái)、站廳、設(shè)備房等的多層建筑結(jié)構(gòu)；實(shí)體模型整體可進(jìn)行拆卸組合；火源系統(tǒng)可模擬不同的火災(zāi)場(chǎng)景，并產(chǎn)生接近于真實(shí)的火災(zāi)熱煙氣。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)解決了城市軌道交通地鐵火災(zāi)事故難以開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)不同車站結(jié)構(gòu)如地下、深埋、高架、島式、側(cè)式、中廳等地鐵火害事故的三維實(shí)驗(yàn)?zāi)M。
文檔編號(hào)G09B25/00GK201465406SQ20092011010
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者劉鐵民, 史聰靈, 符泰然, 鐘茂華 申請(qǐng)人:中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院