一種地鐵列車車廂火災實驗臺的製作方法

2023-05-12 21:44:26 1

專利名稱：一種地鐵列車車廂火災實驗臺的製作方法
一種地鐵列車車廂火災實驗臺技術領域
本發明屬於火災安全技術領域，具體涉及對地鐵列車車廂的火災熱釋放速率、煙 氣流動及控制系統、列車車廂火災探測與撲救系統進行測試的實驗模擬裝置。
背景技術：
近年來越來越多的地鐵交通系統及其火災安全問題引起人們的廣泛關注，我國北 京、上海、廣州、深圳等大型城市目前都有有多條線路投入運行，並在繼續建設，杭州、重慶、 瀋陽、成都、合肥、哈爾濱等城市近些年來也均啟動了城市軌道交通建設項目。在地鐵交通 系統的火災問題中，列車車廂的火災及其煙氣控制、火災探測及撲救都成為人們關心的焦 點，因為車廂內發生火災後，車廂內的人員在受限空間內都會受到燃燒及燃燒產生的煙氣 帶來的危害。因此，研究地鐵列車車廂的火災熱釋放速率、煙氣流動規律、發展其煙氣控制 系統和探測與撲救系統對於保證地鐵交通系統的總體火災安全非常有意義和有必要。
對於地鐵列車車廂的火災熱釋放速率和煙氣流動規律，國內外已有一些研究人員 開展不同形式的試驗研究，他們分別根據特定地鐵系統的特點和某些預定的目的，開展了 不同尺度的試驗研究。1984年，美國國家標準局的R. D. Peacock和E. Braun受美國聯邦 跌路局和美國運輸部門的委託，在美國華盛頓附近的國家標準局實驗室針對美鐵公司當時 使用的地鐵車輛進行了火災試驗研究，他們所用的試驗車廂模型尺寸為3. 6m (長)X2. 4m (寬)Χ2.^ι (高)，是一種局部性的試驗研究，試驗的主要目的是研究地鐵車廂內部裝飾材 料和幾何結構對內部火災蔓延的影響。上世紀90年代，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織 (CSIRO)的V. P. Dowling等人採用一輛報廢的列車車廂進行了一次較大規模的火災試驗， 主要測量了車廂座椅著火後的火災功率。2009年，瑞典的SP技術研究所利用BF4型號列 車開展了研究列車火災功率的試驗。在具體實施火災試驗時，受尺寸和經費的限制，只對列 車車廂的某個包廂進行了研究。21世紀初，我國四川消防研究所開展了一次關於列車火災 特性的試驗研究，他們使用的模型尺寸為5. 5m (長)X2.8m (寬)X2. 4m (高)，同樣屬於局 部模型。以上研究由於尺度限制，多集中於局部模型研究，無法真正開展列車車廂熱釋放速 率、煙氣流動規律的實驗研究，而Dowling等人的實際列車火災試驗也僅僅開展了一次，不 具有可重複性，無法全面系統展開研究，因此，對於開展大量全尺寸實驗研究，找出其中存 在的規律，全尺寸模型實驗裝置，是一種很好的選擇。發明內容
為了能夠在實驗室模擬列車車廂火災燃燒、煙氣運動和控制、火災探測及撲救，並 能進行有關實驗和研究，本發明的目的在於提供一種全尺寸地鐵列車車廂火災實驗臺。
本發明實現上述目的的技術解決方案如下一種地鐵列車車廂火災實驗臺包括車廂實驗臺1，車廂實驗臺1與實際地鐵列車車 廂結構相同，左右兩側分別設有對開的側邊車門3和車窗4 ；其橫截面為六邊形，內部高 度為2. ^m，頂部寬度為2. 80m，底部寬度2. 96m，在距底部0. 6m高處的車廂實驗臺寬度為3. 26m ；車廂實驗臺1長度方向兩端分別設有前端門2和後端門6，前端門2和後端門6均為兩 扇的對開門；車廂實驗臺1內頂部均布設有三個以上的車廂內溫度探頭串7 ； 所述前端門2處上部分別設有前門溫度探頭串8、前門速度探頭串11、前門氧氣濃度探 頭12、前門一氧化碳濃度探頭13 ；前門外部一側設有直立的標尺9 ；所述車廂實驗臺內中間上部設有車廂內氧氣濃度探頭19和車廂內一氧化碳濃度探頭20 ；車廂實驗臺1內兩側分別設有座椅15，座椅15上方設有照明燈14 ；車廂實驗臺1內長 度方向的中心線上設有四個以上扶手16，由30cm不鏽鋼管制作；車廂實驗臺1內上方設有 電纜槽17，電纜槽17內設採集及供電電纜；車廂實驗臺1的一側車窗外部設有攝像機21，通過攝像機21可以清晰地觀測並記錄到 車廂實驗臺1內煙氣的流動狀況。
所述車廂內溫度探頭串7和前門溫度探頭串8均由8個熱電偶探頭組成，相鄰熱 電偶探頭之間的間距為20cm。
所述前門速度探頭串11由4個高溫熱線風速探頭組成，相鄰高溫熱線風速探頭之 間的間距為30cm。
所述車廂實驗臺左右兩側分別設有5對對開的側邊車門3，相鄰車門之間設有車窗4。
所述車廂實驗臺1內的座椅15上方設有照明燈14，所述照明燈14為冷光燈。
模擬火源為甲醇油池火和香炷，分別位於車廂實驗臺1內，甲醇油池火和香 炷之間的間距為400-500毫米；先點燃香炷使其發生陰燃，利用陰燃的香炷產生的煙氣模 擬火災煙氣，然後點燃甲醇，甲醇燃燒時卷吸空氣，產生的浮力作用驅使香炷的煙氣在實驗 臺內流動，即可較為清晰地模擬火災煙氣在列車車廂模型內的蔓延流動。
所述車廂實驗臺1內的座椅15上方設有照明燈14。為了不影響攝像效果，採用光 強較柔的冷光燈，用於攝像和照相時補光，且能夠耐受200°C的溫度。
本實驗臺的模擬火源可採用甲醇油池火，利用陰燃的香炷產生的煙氣模擬火災煙 氣，香炷與甲醇油盤保持一定距離，不致被引燃，實驗時，先點燃香炷使其發生陰燃，然後點 燃甲醇，甲醇燃燒時卷吸空氣，產生的浮力作用驅使香炷陰燃煙氣在實驗臺內流動，即可較 為清晰地模擬火災煙氣在列車車廂模型內的蔓延流動。
本實驗臺的模擬火源可採用實際列車車廂內的存在的一切可燃物，也可採用正庚 烷或者木垛等標準燃料模擬實際可燃物。
本發明的有益技術效果體現在下述幾個方面(1)在安全性和環境友好方面，採用甲醇油池火作為火源，燃燒充分完全，產物清潔；同 時，利用陰燃的香炷產生的煙氣模擬火災煙氣，環境友好，無汙染，對人體無不良刺激；(2)在煙氣運動模擬實驗效果方面，實驗臺可以完整地模擬真實列車車廂內可燃物燃 燒產生煙氣車廂內的蔓延，並能通過玻璃車窗清晰地清晰監測到實驗過程和現象；(3)在火災熱釋放速率的模擬實驗效果方面，實驗臺通過測量端門溢流出的火災煙氣 特徵參數進行計算。
(4)在實驗測量系統方面，先進完備的測溫系統、速度和成分測量系統、觀測系統 等可以對煙氣流動參數和煙控效果進行全方位的觀測和研究。
因此，本實驗裝置按照1:1尺度設計，是首個專門對地鐵列車車廂火災熱釋放速 率、煙氣運動、火災探測及撲救等進行全面系統研究的大型實驗臺。在前人試驗基礎上克服 了縮尺度和局部模型實驗臺帶來的實驗誤差，又保證了實驗的可重複性，對於開展實驗室 科學研究和實際地鐵列車車廂煙氣控制、探測與撲救系統模擬測試都有很大的應用價值。 對地鐵列車車廂煙氣控制、探測與撲救系統系統設計和測試評價研究具有廣闊的應用前景 和重要的實際指導意義。


圖1為本發明所述地體列車車廂火災實驗臺一種。
圖2為本發明所述地體列車車廂火災實驗臺一種實施例的A-A剖面示意圖。
圖3為本發明所述地體列車車廂火災實驗臺一種實施例的B-B剖面示意圖。
圖4為本發明所述地體列車車廂火災實驗臺一種實施例的C-C剖面示意圖。
圖中標號1-車廂實驗臺；2-前端門；3-側邊車門；4-車窗；5-模擬火源；6_後 端門；7-車廂內溫度探頭串；8-前門溫度探頭串；9-前端門處的標尺；10-火災溢流煙氣； 11-前門速度探頭串；12-前門氧氣濃度探頭；13-前門一氧化碳濃度探頭；14-照明燈； 15-座椅；16-扶手；17-電纜槽；18-火災煙氣；19-車廂內氧氣濃度探頭；20-車廂內一氧 化碳濃度探頭；21-攝像機。
具體實施方式
下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地說明。
實施例參見圖1和圖2，一種地鐵列車車廂火災實驗臺包括車廂實驗臺1，車廂實驗臺1與實 際地鐵列車車廂結構相同，車廂實驗臺左右兩側分別安裝有5對對開的側邊車門3，相鄰車 門之間安裝有車窗4，側邊車門3和車窗4與實際地鐵列車車廂的車門和車窗尺寸相同。車 廂實驗臺1的橫截面為六邊形，內部高度為2. ^m，頂部寬度為2. 80m，底部寬度2. 96m，在距 底部0. 6m高處的車廂實驗臺寬度為3. 26m0
車廂實驗臺1長度方向兩端分別安裝有前端門2和後端門6，前端門2和後端門6 均為兩扇的對開門。
車廂實驗臺1使用30mmX30mm的角鋼作為支撐骨架，使用1. 5mm鋼板製作側壁和 頂板，使用2mm厚鋼板製作地板，整體外表面採用彩鋼蒙皮。車窗使用耐火玻璃(耐火溫度 300°C)製作，用於實驗觀察。
車廂實驗臺1內頂部均布安裝有五個車廂內溫度探頭串7 ；參見圖3，前端門2處上部分別安裝有前門溫度探頭串8、前門速度探頭串11、前門氧 氣濃度探頭12、前門一氧化碳濃度探頭13 ；前門速度探頭串11由4個高溫熱線風速探頭組 成，相鄰高溫熱線風速探頭之間的間距為30cm ；前端門2外部一側安裝有直立的標尺9 ；通 過標尺9可以清晰的顯示煙氣層的高度。
車廂內溫度探頭串7和前門溫度探頭串8均由8個熱電偶探頭組成，相鄰熱電偶探頭之間的間距為20cm。
參見圖4，車廂實驗臺1內中間上部安裝有車廂內氧氣濃度探頭19和車廂內一氧 化碳濃度探頭20。車廂實驗臺1內兩側分別安裝有座椅15，座椅15上方安裝有照明燈14， 照明燈14為冷光燈。車廂實驗臺1內長度方向的中心線上設有四個以上扶手16，扶手16 由直徑30cm的不鏽鋼管制作；車廂實驗臺1內上方設有電纜槽17，電纜槽17內安裝有採 集及供電電纜。車廂實驗臺1的一側車窗外部安裝有攝像機21，通過攝像機21可以清晰地 觀測並記錄到車廂內煙氣18的流動狀況。
模擬火源5為甲醇油池火和香炷，甲醇油池火和香炷之間的間距為400-500毫米； 先點燃香炷使其發生陰燃，利用陰燃的香炷產生的煙氣模擬火災煙氣，然後點燃甲醇，甲醇 燃燒時卷吸空氣，產生的浮力作用驅使香炷的煙氣在實驗臺內流動，即可較為清晰地模擬 火災煙氣在列車車廂模型內的蔓延流動。
參見圖2，燃料布置在車廂實驗臺內縱向中心線上，靠近封閉的前端門2 —側，點 燃燃料後，車廂內產生高溫火災煙氣18，高溫火災煙氣通過開敞的前端門2流出形成高溫 火災溢流煙氣10。實驗可通過車窗外的攝像機21清晰地記錄煙氣在車廂實驗臺內的流動 狀況，通過五個車廂內溫度探頭串7測量車廂實驗臺內火災高溫煙氣的溫度場分布，通過 前門溫度探頭串8、前門速度探頭串11、前門氧氣濃度探頭12、前門一氧化碳濃度探頭13記 錄高溫火災溢流煙氣的特徵參數。
權利要求
1.一種地鐵列車車廂火災實驗臺，包括車廂實驗臺(1)，其特徵在於所述車廂實驗臺 (1)與實際地鐵列車車廂結構相同，左右兩側分別設有對開的側邊車門(3)和車窗(4)；其 橫截面為六邊形，內部高度為2. ^m，頂部寬度為2. 80m，底部寬度2. 96m，在距底部0. 6m高 處的車廂實驗臺寬度為3. 26m ；車廂實驗臺(1)長度方向兩端分別設有前端門(2)和後端門(6)，前端門(2)和後端門 (6)均為兩扇的對開門；車廂實驗臺(1)內頂部均布設有三個以上的車廂內溫度探頭串(7)；所述前端門(2)處上部分別設有前門溫度探頭串(8)、前門速度探頭串(11)、前門氧氣 濃度探頭(12)、前門一氧化碳濃度探頭(13)；前門外部一側設有直立的標尺(9)；所述車廂實驗臺內中間上部設有車廂內氧氣濃度探頭(19)和車廂內一氧化碳濃度探 頭(20)；車廂實驗臺(1)內兩側分別設有座椅(15)，座椅(15)上方設有照明燈(14)；車廂實驗 臺(1)內長度方向的中心線上設有四個以上扶手(16)，由30cm不鏽鋼管制作；車廂實驗臺 (1)內上方設有電纜槽(17 )，電纜槽(17 )內設採集及供電電纜；車廂實驗臺(1)的一側車窗外部設有攝像系統(21 )，通過攝像系統(21)可以清晰地觀 測並記錄到車廂實驗臺(1)內煙氣的流動狀況。
2.根據權利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災實驗臺，其特徵在於所述車廂內溫 度探頭串(7)和前門溫度探頭串(8)均由8個熱電偶探頭組成，相鄰熱電偶探頭之間的間距 為 20cmo
3.根據權利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災實驗臺，其特徵在於所述前門速度 探頭串(11)由4個高溫熱線風速探頭組成，相鄰高溫熱線風速探頭之間的間距為 30cm。
4.根據權利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災實驗臺，其特徵在於所述車廂實驗 臺左右兩側分別設有5對對開的側邊車門(3)，相鄰車門之間設有車窗(4)。
5.根據權利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災實驗臺，其特徵在於所述車廂實驗 臺(1)內的座椅(15)上方設有照明燈(14)，所述照明燈(14)為冷光燈。
6.一種地鐵列車車廂火災實驗臺的實驗操作方法，其特徵在於模擬火源為甲醇油池 火和香炷，分別位於車廂實驗臺(1)內，甲醇油池火和香炷之間的間距為400-500毫米；先 點燃香炷使其發生陰燃，利用陰燃的香炷產生的煙氣模擬火災煙氣，然後點燃甲醇，甲醇燃 燒時卷吸空氣，產生的浮力作用驅使香炷的煙氣在實驗臺內流動，即可較為清晰地模擬火 災煙氣在列車車廂模型內的蔓延流動。
全文摘要
本發明涉及一種地鐵列車車廂火災實驗臺。該實驗臺與實際地鐵列車車廂結構相同，左右兩側分別設有車門和車窗；其長度方面兩端分別設有前端門和後端門；車廂實驗臺內頂部均布設有三個以上的車廂內溫度探頭串；前端門處上部分別設有溫度探頭串、速度探頭串、氧氣濃度探頭、一氧化碳濃度探頭；前端門外部一側設有標尺；車廂實驗臺內中間上部設有氧氣濃度探頭和一氧化碳濃度探頭；實驗臺一側車窗外部設有攝像系統。本實驗裝置是首個專門對地鐵列車車廂火災熱釋放速率、煙氣運動、火災探測及撲救等進行全面系統研究的大型實驗臺，克服了縮尺度和局部模型實驗臺帶來的實驗誤差，又保證了實驗的可重複性。
文檔編號G01M17/08GK102032994SQ20101059882
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者毛少華, 王浩波, 祝實, 胡隆華, 鄧志華, 霍然 申請人:中國科學技術大學