[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

摘要

本发明公开了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，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；由模拟火源系统模拟火源及其发生位置，由火灾探测系统感知火灾的发生及发出报警信号，由多特征参数测量系统获得火灾的多特征参数，由隧道半横向排烟控制和优化系统对隧道火灾进行排烟处理，由细水雾灭火系统对火灾火势进行控制。本发明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。

主权项

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(9)，下层结构包括地铁车道(8)；其特征是，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；其中：在所述汽车车道(9)一侧的扇形空间内设置逃生通道(7)；并在所述汽车车道(9)内设置障碍物(33)；在所述地铁车道(8)一侧的扇形空间内设置逃生楼梯(15)；所述逃生楼梯(15)与所述逃生通道(7)相连通；在地铁车道(8)上地铁乘客通过侧向平台(41)，侧向平台有5mm厚不锈钢钢板构成，沿着隧道纵向方向布置，地铁乘客经由下层逃生门(6)进入疏散平台(40)上，下层逃生门(6)采用防火门建造，在逃生门的上方各安装一个风幕机(22)，控制火灾烟气进入相邻隧道层，模拟逃生楼梯分为两段，两段楼梯高度之和略低于上下层车道高度，楼梯也是采用不锈钢板构成；在上层汽车车道(9)发生火灾事故时，乘客通过上层逃生门(5)进入逃生通道(7)，进而通过疏散楼梯(15)疏散到隧道下层疏散平台(40)上；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(1)、下层排烟通道(10)、上层排烟口(14)、下层排烟口(13)和风洞装置(18)；所述上层集中排烟通道(1)设置在所述汽车车道(9)的上方空间内，并通过顶隔板(25)与所述汽车车道(9)隔开；并通过所述上层排烟口(14)将所述上层集中排烟通道(1)内的烟雾向上排出；所述下层排烟通道(10)设置在所述地铁车道(8)另一侧的扇形空间内；并通过所述下层排烟口(13)将所述下层排烟通道(10)内的烟雾向外侧排出；下层地铁隧道火灾烟气采用半横向排烟模式，排烟口每隔一定距离设置在侧壁上端，隧道火灾烟气会受到排烟风机的抽吸作用，使得火灾烟气进入专用排烟管道输运到隧道外部；下层排烟口(13)上安装有自动排烟防火阀，同时根据实验需要对排烟口设置间距和数量进行调整，便于优化排烟效率；所述风洞装置(18)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(29)获得所述风源的风速；两台轴流通风机呈上下组合的简易的风洞装置(18)安装于隧道一端，它产生的风流通过紧邻风机的一段由蜂窝层结构组成蜂窝整流段到达隧道内部，形成稳定风速；所述模拟火源系统，包括燃烧器(24)、控制燃料流量的质量流量计(27)、燃料气瓶(28)和滑动小车(26)组成；由所述质量流量计(27)控制所述燃料气瓶(28)的气源大小并流向所述燃烧器(24)，形成模拟火源，并通过所述滑动小车(26)模拟火灾发生位置；其中，燃烧器(24)放置在小车上方；小车可在宽度1米隧道行车道轨道上滑行，可模拟隧道不同隧道处发生火灾事故情况；所述多特征参数测量系统，包含火灾烟气温度测量装置(30)、一氧化碳浓度测量装置(31)和烟气流速测量装置(32)；所述火灾烟气温度测量装置(30)、所述一氧化碳浓度测量装置(31)和所述烟气流速测量装置(32)分别交错设置在所述顶隔板(25)的下方中间位置处，用于采集多特征参数，所述多特征参数包括：烟雾的竖向温度和纵向温度、采集一氧化碳浓度，以及烟气流速和空气流速；利用皮托管可测量火灾烟气稳态情况下烟气蔓延速率和烟气层下层冷空气流速，进而实现烟气卷吸下层冷空气速率的计算；所述火灾探测系统，包括光纤光栅探测器(3)和隧道专用火灾探测器(2)；所述隧道专用火灾探测器(2)设置在所述顶隔板(25)的中间位置处，用于探测火灾的发生并发出报警信号；所述光纤光栅探测器(3)设置在所述顶隔板(25)的两侧位置处，也用于探测火灾的发生并发出报警信号；在模拟装置中放置有大小不同、高低不均匀的障碍物(33)，通过控制行车道纵向风速，集合上述的特征参数测量系统，测量不同纵向风速作用下隧道火灾烟气温度场的发展规律和一氧化碳浓度指标的增长特性，研究隧道内不同纵向风速作用下，对比有无障碍物来测量障碍物对火灾探测器的影响，以及光纤光栅探测器和隧道专用火灾探测器的响应特性及适用技术条件，对其阈值、判别算法进行改进，发展优化组合的公铁共用盾构隧道火灾复合探测方法；所述细水雾灭火系统，包括：细水雾喷头(4)、控制阀组和水泵；所述细水雾喷头(4)分别设置在所述汽车车道(9)和地铁车道(8)的两侧，用于控制所述双层盾构隧道内的火灾；所述模拟实验装置是由所述模拟火源系统模拟火源及其发生位置，由所述火灾探测系统感知火灾的发生及发出报警信号，由所述多特征参数测量系统获得火灾的多特征参数，由所述隧道半横向排烟控制和优化系统对隧道火灾进行排烟处理，由所述细水雾灭火系统对火灾火势进行控制。