[发明专利]一种地铁站火灾实验模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于火灾安全技术领域，具体涉及一种地铁站火灾实验模拟装置，其用于对地铁站火灾时烟气的流动情况和烟气控制系统进行模拟测试。

背景技术

近年来越来越多的地铁交通系统及其火灾安全问题引起人们的广泛关注。我国北京、上海、广州、深圳等大型城市目前都有多条线路投入运行，并正在继续建设，杭州、重庆、沈阳、成都、合肥、哈尔滨等城市近些年来也均启动了城市轨道交通建设项目。在地铁交通系统的火灾问题中，地铁站火灾及其烟气控制、火灾探测及扑救都成为人们关心的焦点，因为地铁站内发生火灾后，人员在受限空间内都会受到燃烧及燃烧产生的烟气带来的危害。因此，研究地铁站内烟气流动规律，发展其烟气控制系统和探测与扑救系统对于保证地铁交通系统的总体火灾安全很有必要。

对于地铁站内烟气流动规律，国内外已有一些研究人员开展不同形式的实验研究，他们分别根据特定地铁系统的特点和某些预定的目的，开展了不同尺度的实验研究。2003年大邱地铁火灾后，韩国在地铁火灾研究方面进行了大量的投入，其中必不可少的包括小尺寸实验台的建设。韩国建筑技术协会的Kim等人建立了1:20的地铁隧道模型来研究由列车运行造成的活塞风。该实验台由一个39m长的通道、一个3m长、0.225m高的列车模型及列车传送装置组成，通过控制电机转速可使列车以不同速度运行，并可测量不同速度下长通道内的压力变化。仁川大学的Rie等人建立了一个l:40的模型实验台，主要用于研究地铁站内的机械排烟模式，但其选择的相似比例过小，实验结果的准确性有待商榷。美国国家消防协会的研究表明模拟尺寸模型中各方向上的尺度不小于0.3m才能保证流动达到充分发展的湍流流动，确保流动的相似性。而当今多数研究由于条件限制，模型尺度过小，无法精确的展开研究。随着国内地铁建设的飞速发展，地铁火灾防治已成为当前研究的热点问题，天津大学的那艳玲将盐水模拟实验引入地铁站火灾研究中，采用l:50的相似比例，建造了尺寸为1.8m×0.4m×0.17m、双层带自动扶梯结构的小尺寸地铁站盐水模拟实验台。那艳玲在模拟尺寸实验中考虑了排烟问题，模拟了列车起火和站台起火两种情况，比较分析了CFD模拟与盐水实验得出的烟气层无量纲高度、无量纲温度和无量纲时间。但由于盐水实验忽略了壁面传热的影响，所以盐水实验的烟气层高度比CFD模拟值低，温度比模拟值高。

由于全尺寸火灾实验需要调动大量的人力物力，经济耗费大，条件难以控制，且影响地铁运营，因此全尺寸地铁站实验不易开展。而开展满足相似性理论的小尺寸实验研究以揭示地铁站内火灾的烟气流动规律，是一种较好的选择。同时，小尺寸实验具有易操控性、良好的可再现性以及测量结果的可信度高等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小尺寸地铁站火灾实验台，能够在实验室模拟地铁站火灾燃烧情况，研究地铁站火灾时的烟气流动规律，发展合适的烟气控制系统。

本发明采用的技术方案为：一种地铁站火灾实验模拟装置，包括实验台主体、通风系统以及配套测控系统；

所述实验台主体，包括与实际地铁站断面尺寸成一定比例的单一地铁站构造，实验台框架采用角钢搭建，实验台主体顶棚和底板由防火板（石膏）构成，防火板与角钢之间作密封处理；地铁站竖向一侧由防火板构成，另一侧由钢化玻璃构成，方便观察地铁站内部实验过程和现象；实验台内部横向中间设置了轨道，方便模拟火源位置的移动；实验台端部是采用防火玻璃制成的双开式推拉门，可以在实验中改变通风口大小和观察烟气流动；

所述通风系统，包括实验台主体顶部设置排烟（送风）管道，管道与风机相连；风机的转速通过变频控制器实现控制，排烟口风速与风机频率之间存在线性关系；管道内设置自动控制阀，可控制管道开闭；

所述配套测控系统，包括烟气温度测量系统、烟气成分量系统、风速测量系统、烟气流场显示系统；烟气温度测量系统包括三串竖向热电偶、一串横向热电偶、10个可根据实验需求任意调整位置的铠装热电偶及与其电信号连接的数据处理装置；烟气成分测量系统包括布置于实验台内的电化学气体成分测量探点及与其电信号连接的数据处理装置；风速测量系统包括布置于实验台内部的高温风速探点阵列及与其电信号连接的数据处理装置；烟气流场显示系统包括布置于实验台右侧开口的激光片光源及对烟气流场进行记录的摄像机。

上述实验模拟装置的实验燃料可置于实验台内底板任一位置。

上述实验模拟装置的在实际地铁站的结构下做了必要的简化，主要省略了地铁站顶部的设备空间并将地铁站竖向界面简化为矩形。