一種含多條疏散橫通道的鐵路隧道救援站火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)用新型涉及鐵路隧道火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含多條疏散橫通道鐵路隧道救援站火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置，用于對(duì)特長(zhǎng)鐵路隧道內(nèi)列車(chē)火災(zāi)后停靠在救援站時(shí)煙氣控制效果進(jìn)行模擬，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)的測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路是國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，作為國(guó)家的大動(dòng)脈、大眾化的交通工具，在綜合交通體系中處于骨干地位，而隧道作為鐵路的重要組成部分之一，近些年其數(shù)量不斷增多并且單座隧道長(zhǎng)度也不斷增長(zhǎng)。盡管相比于公路隧道，鐵路隧道發(fā)生火災(zāi)的概率較小，但是，由于其深埋地下，環(huán)境封閉，在通風(fēng)、客流快速疏散等方面都受到了極大的限制，一旦發(fā)生火災(zāi)，濃煙和熱氣很難自然排除，如果火勢(shì)不能得到有效的控制，其后果將不堪設(shè)想。
[0003]鑒于隧道火災(zāi)的隨機(jī)性與危害性，在鐵路隧道特別是特長(zhǎng)鐵路隧道中，做好隧道防災(zāi)救援和疏散設(shè)計(jì)工作非常重要，對(duì)于特長(zhǎng)鐵路隧道，設(shè)置救援站是防災(zāi)救援中優(yōu)先考慮的方案。救援站的工作機(jī)理是:當(dāng)列車(chē)在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，及時(shí)將列車(chē)開(kāi)往救援站，乘客及列車(chē)人員迅速下車(chē)，通過(guò)橫通道疏散至另一隧道，等待救援。因此，研究著火列車(chē)?？烤仍竞蟛煌艧煼绞较聹囟葓?chǎng)的分布規(guī)律、煙氣蔓延規(guī)律及煙氣控制效果對(duì)于長(zhǎng)大鐵路隧道救援站防災(zāi)救援具有重要的指導(dǎo)意義。
[0004]基于小尺寸模型試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)易行，已成為現(xiàn)在研究鐵路隧道火災(zāi)試驗(yàn)的常用手段，國(guó)內(nèi)外已有一些研究人員開(kāi)展了不同形式的火災(zāi)模型試驗(yàn)。國(guó)外方面，Lee等人(1979)建立了一條長(zhǎng)為13.7m、橫截面積為0.27m2的小尺寸試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并?duì)抑制隧道火災(zāi)煙氣逆流的臨界風(fēng)速進(jìn)行了研究。之后，Chaiken等人(1979)、Vantelon等人(1990)、Kwack等人(1990)、Xue等人(1993)、Oka等人(1996)相繼建立了一系列比例大小不一的小尺寸試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并進(jìn)行了隧道火災(zāi)的相關(guān)研究。Hwang和Wargo (1996)研究了隧道縱坡度對(duì)煙氣流動(dòng)的影響。G.T.Atkinson與Y.Wu (1996)研究了縱坡度對(duì)臨界送風(fēng)風(fēng)速的影響，并提出了考慮隧道縱坡度的臨界送風(fēng)風(fēng)速的預(yù)測(cè)關(guān)系式。Y.Wu和Μ.Z.A.Bakar (2000)、HitoshiKur1ka等人(2002)分別對(duì)縱向風(fēng)速對(duì)隧道火羽流傾角、頂棚最高煙氣溫度及所在位置進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并提出了自己的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。Vauquelin (2006)通過(guò)1:20的模型試驗(yàn)，研究了隧道寬度對(duì)臨界風(fēng)速的影響。Jae Seongroh (2008)建立了一個(gè)1:20的小尺寸試驗(yàn)臺(tái)，并研究了通風(fēng)風(fēng)速對(duì)火源燃燒速率的影響。國(guó)內(nèi)方面，西南交通大學(xué)的閆治國(guó)(2002)建立了內(nèi)徑為1.8m，壁厚為15cm，長(zhǎng)為100m的鋼筋混凝土管段模型隧道，通過(guò)隧道模型的火災(zāi)試驗(yàn)，對(duì)火災(zāi)發(fā)生時(shí)隧道內(nèi)溫度場(chǎng)以及壓力場(chǎng)的分布、煙霧的性態(tài)進(jìn)行了研究。西南交通大學(xué)的王明年等(2003)建立了一條直徑為2m，長(zhǎng)度為120m，坡度為1%的模型隧道，對(duì)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的溫度變化規(guī)律進(jìn)行了研究。中南大學(xué)的李冬(2010)以獅子洋水下隧道為依托，建立了比例為1:9，長(zhǎng)度為52.5m的模型隧道，對(duì)水下盾構(gòu)隧道的防災(zāi)設(shè)計(jì)及防災(zāi)救援進(jìn)行了研究。
[0005]通過(guò)對(duì)一些資料調(diào)研可知，目前對(duì)于隧道火災(zāi)的研究，多集中于火災(zāi)發(fā)生在單管隧道的情形，如中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 102306459 B也只是公開(kāi)了單管鐵路隧道救援站火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；對(duì)于設(shè)有疏散橫通道連接雙洞隧道的救援站內(nèi)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)的研究還幾乎是空白。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)特長(zhǎng)雙洞隧道無(wú)法完整模擬火災(zāi)時(shí)煙氣控制效果，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)的測(cè)量，目的在于提供一種含多條疏散橫通道鐵路隧道救援站火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置，解決對(duì)特長(zhǎng)鐵路隧道內(nèi)列車(chē)火災(zāi)后停靠在救援站時(shí)煙氣控制效果進(jìn)行模擬，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)測(cè)量的問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種含多條疏散橫通道鐵路隧道救援站火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)隧道主體及數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)隧道主體包括火災(zāi)隧道、疏散橫通道、未火災(zāi)隧道、列車(chē)模型、火源及排煙系統(tǒng)；所述的火災(zāi)隧道通過(guò)疏散橫通道與未火災(zāi)隧道連通，所述的列車(chē)模型、火源和排煙系統(tǒng)設(shè)置在火災(zāi)隧道內(nèi)，具體實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)封堵橫通道口的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)含不同橫通道數(shù)救援站內(nèi)的火災(zāi)場(chǎng)景。
[0008]所述的排煙系統(tǒng)包括排煙道、排煙閥、排煙口、離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)，所述排煙道由排煙道隔墻在火災(zāi)隧道內(nèi)遠(yuǎn)離通道一側(cè)隔出，所述排煙閥為預(yù)留在排煙道隔墻上小孔；所述排煙口設(shè)置在排煙道中部，所述的離心風(fēng)機(jī)布置在排煙口向外抽煙，起到向外抽煙的作用，所述軸流風(fēng)機(jī)布置在火災(zāi)隧道與未火災(zāi)隧道四個(gè)洞口向隧道內(nèi)提供新鮮的低溫空氣并引導(dǎo)煙流，在排煙方式方面，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以研究獨(dú)立側(cè)向排煙道下的半橫向排煙方式以及橫通道關(guān)閉情況下的縱向排煙方式下的高溫區(qū)域控制及煙氣蔓延控制效果。
[0009]所述數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)采集器及分析模塊，所述數(shù)據(jù)測(cè)量裝置包括溫度測(cè)量裝置和風(fēng)速測(cè)量裝置，數(shù)據(jù)測(cè)量裝置通過(guò)溫度測(cè)量裝置和風(fēng)速測(cè)量裝置將采集到的溫度、壓強(qiáng)值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出至數(shù)據(jù)采集器，所述的數(shù)據(jù)采集器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)傳送到上位機(jī)PC，所述的上位機(jī)PC通過(guò)分析模塊中的溫度和流速計(jì)算程序換算成對(duì)應(yīng)的溫度值和速度值，并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器里。
[0010]進(jìn)一步的，所述的排煙閥為10個(gè)，取每個(gè)排煙閥所在斷面為測(cè)試斷面，共10個(gè)測(cè)試斷面，每各斷面內(nèi)拱頂下部、疏散站臺(tái)上方、疏散站臺(tái)中線(xiàn)人眼特征高度(即0.16m)處各布置一個(gè)風(fēng)速測(cè)點(diǎn)，所述風(fēng)速測(cè)點(diǎn)設(shè)置有用于測(cè)量火災(zāi)隧道內(nèi)不同位置風(fēng)速大小的風(fēng)速測(cè)量裝置。所述風(fēng)速測(cè)量裝置由布置于火災(zāi)隧道內(nèi)的皮托管和微差壓傳感器組成。
[0011]進(jìn)一步的，所述實(shí)驗(yàn)隧道主體與實(shí)際隧道主體采用1:10的縮比例模型，隧道長(zhǎng)60m，火災(zāi)隧道與未火災(zāi)隧道由9條疏散橫通道連通；采用1:10的縮比例模型的設(shè)計(jì)，在完全能滿(mǎn)足得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下，盡量節(jié)約實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建造成本。
[0012]進(jìn)一步的，所述實(shí)驗(yàn)隧道主體的火災(zāi)隧道采用防火磚砌筑，所述的未火災(zāi)隧道及疏散橫通道采用普通磚砌筑；所述實(shí)驗(yàn)隧道主體的內(nèi)表面用水泥砂漿抹面，火源區(qū)采用耐火水泥抹面，外表面鋪設(shè)一層鋼絲網(wǎng)后用水泥砂漿抹面，在火源區(qū)采用耐火材料，在非火源區(qū)采用普通材料，在滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)性能的情況下可以節(jié)約成本。
[0013]進(jìn)一步的，所述列車(chē)模型由鋼筋作為框架，采用鐵皮分節(jié)制作，一節(jié)車(chē)廂的長(zhǎng)、寬、高分別為255cm、31cm、44cm，列車(chē)模型長(zhǎng)度為17節(jié)車(chē)廂長(zhǎng)度加機(jī)車(chē)長(zhǎng)度，即2.03+2.55 X 17=45.38m，火源位置一節(jié)車(chē)廂長(zhǎng)度內(nèi)不布置車(chē)廂模型，列車(chē)放置于火災(zāi)隧道中部，完全模擬列車(chē)基本結(jié)構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
[0014]進(jìn)一步的，火源為池火，在距離火災(zāi)隧道兩端洞口及中部各布置一處火源，共三個(gè)火源區(qū)位置，根據(jù)工況需要選用一處火源位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，火源燃料采用汽油。
[0015]進(jìn)一步的，所述的火源區(qū)每隔lm布置一個(gè)溫度測(cè)試斷面，非火源區(qū)每隔2m布置一個(gè)溫度測(cè)試斷面，共45個(gè)測(cè)試斷面，每個(gè)測(cè)試斷面的拱頂位置設(shè)置一個(gè)火災(zāi)隧道中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)，所述的火災(zāi)隧道中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)布置有風(fēng)速測(cè)量裝置，每個(gè)測(cè)試斷面的疏散站臺(tái)中線(xiàn)位置設(shè)置一個(gè)疏散站臺(tái)中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)，所述的疏散站臺(tái)中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)布置有風(fēng)速測(cè)量裝置。
[0016]進(jìn)一步的，所述的火災(zāi)隧道中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)上布置的風(fēng)速測(cè)量裝置為一個(gè)熱電偶樹(shù)，該熱電偶樹(shù)包括兩個(gè)熱電偶，距拱頂豎直距離分別為0cm、15cm ;所述的疏散站臺(tái)中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)上布置的風(fēng)速測(cè)量裝置為一個(gè)熱電偶樹(shù)，該熱電偶樹(shù)包括3個(gè)熱電偶，距主隧道地面高度分別為16Cm、33Cm、50.4Cm用于測(cè)試火災(zāi)隧道內(nèi)的溫度場(chǎng)分布。對(duì)不同橫通道條數(shù)的救援站火災(zāi)場(chǎng)景、不同火源位置的火災(zāi)場(chǎng)景、不同排煙方式的火災(zāi)場(chǎng)景、不同通風(fēng)工況的火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行組合，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)情況下鐵路隧道救援站多種火災(zāi)場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)的分析研究工作。
[0017]進(jìn)一步的，所述排煙閥為預(yù)留在排煙道隔墻上20cmX25cm的矩形小孔，便于研究獨(dú)立側(cè)向排煙道下的半橫向排煙方式以及橫通道關(guān)閉情況下的縱向排煙方式下的高溫區(qū)域控制及煙氣蔓延控制效果。
[0018]進(jìn)一步的，所述軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)通過(guò)變頻器控制轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的調(diào)節(jié)。以實(shí)現(xiàn)不同的通風(fēng)工況。
[0019]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0020](1)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方面，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是目前第一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)雙洞隧道火列車(chē)?？烤仍具M(jìn)行人員疏散時(shí)，特長(zhǎng)鐵路隧道救援站內(nèi)溫度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)及煙氣蔓延規(guī)律等進(jìn)行系統(tǒng)研究的縮尺寸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可為相似情形下救援站內(nèi)的排煙方案及人員疏散研究提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支持；
[0021](2)在排煙方式方面，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以研究獨(dú)立側(cè)向排煙道下的半橫向排煙方式以及橫通道關(guān)閉情況下的縱向排煙方式下的高溫區(qū)域控制及煙氣蔓延控制效果；
[0022](3)在數(shù)據(jù)采集方面，先進(jìn)的溫度測(cè)量裝置、風(fēng)速測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)采集器及分析模塊可以對(duì)救援站內(nèi)各處火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄與分析研究；
[0023](4)在實(shí)驗(yàn)范圍方面，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可對(duì)不同橫通道條數(shù)的救援站火災(zāi)場(chǎng)景、不同火源位置的火災(zāi)場(chǎng)景、不同排煙方式的火災(zāi)場(chǎng)景、不同通風(fēng)工況的火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行組合，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)情況下鐵路隧道救援站多種火災(zāi)場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)的分析研究工作。
【附圖說(shuō)明】
[0024]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0025]圖1為本實(shí)用新型一種含多條疏散橫通道鐵路隧道救援站火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1中所示的含多條疏散橫通道鐵路隧道救援站火災(zāi)實(shí)驗(yàn)裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中風(fēng)速測(cè)點(diǎn)布置的正視圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中溫度測(cè)點(diǎn)布置的俯視圖；
[0029]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中溫度測(cè)點(diǎn)布置的正視圖；
[0030]圖6為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)示意圖；
[0031]圖中標(biāo)號(hào):1_火災(zāi)隧道；2_未火災(zāi)隧道；3_疏散橫通道；4_側(cè)方排煙道；5-排煙口 ；6_排煙閥；7_排煙道隔墻；8_離心風(fēng)機(jī)；9_軸流風(fēng)機(jī)；10-列車(chē)模型；11_火源；12_風(fēng)速測(cè)點(diǎn)；13_火災(zāi)隧道中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)；14_疏散站臺(tái)中線(xiàn)溫度測(cè)點(diǎn)；15_數(shù)據(jù)測(cè)量裝置；16-數(shù)據(jù)采集器；17_分析模塊。
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