[发明专利]一种公铁共用盾构隧道火灾通风排烟模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及公铁共用盾构隧道火灾安全领域，具体涉及一种公铁共用盾构隧道火灾通风排烟模拟实验装置。

背景技术

随着经济社会的快速发展，涌现出一大批长大隧道和各种大断面隧道，如上海复兴路隧道、军工路隧道等大断面双层隧道，与此同时兴起的是一种公铁共用盾构水下隧道，上层走汽车，下层走轻轨或地铁列车，给交通带来了极大便利。近年来隧道火灾事故频繁发生，造成了重大伤亡和财产损失。隧道火灾、烟气控制、火灾探测和灭火控制研究成为人们关心的焦点，通过模拟实验来研究隧道内火灾状况下的烟气蔓延和控制规律，用来指导隧道火灾烟气排烟控制模式的有效选择，对于保障隧道运营安全以及最重要的人员生命安全具有重要科学意义。

由于公铁共用盾构隧道结构相比于常规隧道的特殊性及巨大的长宽比特征，人们对这种特殊隧道发生火灾时烟气的蔓延和控制规律缺乏深入了解，急需建立相关试验平台展开研究，现有的大尺度隧道火灾数值模拟仿真存在一定的误差，而建造全断面或者大断面的隧道火灾实验平台是比较耗费财力和代价的，同时实验边界条件也难以精确控制。因此，小尺寸的公铁共用隧道烟气模拟试验平台在针对隧道火灾的研究方法中显得尤为重要且被广泛应用。

然而，目前研究中的小尺寸隧道火灾模拟实验平台普遍存在以下重要的缺陷：

(1)没有针对大断面双层盾构隧道烟气蔓延的控制的实验平台，例如，对比文件CN 203978442 U仅仅提供了一种适用于采用明挖法或明挖法与其他工法结合修建的公铁合建水下隧道的线路布置方式，不涉及盾构隧道烟气蔓延实验平台。同时对比文件CN103670437 A只对公铁合建盾构隧道的疏散通道布置结构做了说明，未对该类型隧道火灾通风排烟、排烟优化实验做具体介绍，更为重要的是，目前针对公铁共用双层盾构隧道的火灾烟气流动及其特征参数分布、火灾控制技术有效性的研究还几乎是空白，也还未见相关专门的试验研究平台，科学人员对此还缺乏相关的认识。如果不能合理排烟控制优化，会造成很大资源浪费。

(2)隧道断面尺寸有限并且存在一定缺陷。目前国内外隧道火灾实验台的长度大都在20m之内，横断面也比较狭小，和实际隧道有一定差异，很难扑捉到一些隧道火灾特征参数。在对比文件CN101726370B中，其隧道长度为60多米，但其隧道断面是方形的，隧道方形顶部会忽略弧形顶部所带来的烟气集聚作用会对烟气层特征参数分布造成重要影响。

(3)行车道火灾探测局限性。传统的隧道早期火灾探测未综合考虑车辆堵塞限制这一特殊边界条件，不能对其限制作用及该条件下的隧道火灾烟气输运和探测进行描述。

(4)隧道模拟火源不可控。传统的隧道火源模拟，采用油池火较常见，其火源功率不易调节控制，而火源功率的确定对隧道火灾动力学规律的研究具有重要作用。

发明内容

本发明为解决现有技术中的不足之处，提供一种公铁共用双层盾构隧道火灾通风排烟模拟实验装置，以期能模拟真实公铁共用隧道内发生火灾情况，提供烟气控制和优化、复杂情况下隧道火灾探测、火灾扑救控制及一氧化碳分布演化规律等全面系统研究的模拟实验台，从而为真实该类型隧道发生火灾进行人员疏散设计提供更好的实施方案；对采用公铁共用双层盾构隧道系统的火灾通风排烟控制、探测与扑救控制系统设计研究具有重要的应用前景和实际指导意义。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种基于公铁共用双层盾构隧道系统的火灾通风排烟实验模拟装置，所述公铁共用双层盾构隧道分为两层结构，上层结构包括汽车车道，下层结构包括地铁车道；其特点是，所述实验模拟装置包括隧道半横向排烟控制和优化系统、模拟火源系统、多特征参数测量系统、火灾探测系统和细水雾灭火系统；

在所述汽车车道一侧的扇形空间内设置逃生通道；并在所述汽车车道内设置障碍物；在所述地铁车道一侧的扇形空间内设置逃生楼梯；所述逃生楼梯与所述逃生通道相连通；

所述隧道半横向排烟控制和优化系统，包括上层集中排烟通道、下层排烟通道、上层排烟口、下层排烟口和风洞装置；

所述上层排烟通道设置在所述汽车车道的上方空间内，并通过顶隔板与所述汽车车道隔开；并通过所述上层排烟口将所述上层集中排烟通道内的烟雾向上排出；

所述下层排烟通道设置在所述地铁车道另一侧的扇形空间内；并通过所述下层排烟口将所述下层排烟通道内的烟雾向外侧排出；

所述风洞装置设置在所述双层盾构隧道一端，用于提供风源，并通过风速仪探头获得所述风源的风速；