本發(fā)明屬于消防技術領域，特別是一種列車消防一體化系統及方法。

背景技術：

列車，即具有多個連接車廂的軌道車輛，如火車、高鐵、地鐵等。這種車輛如果發(fā)生火災后果十分嚴重，因為這種車輛乘客較多，車廂封閉、車速快，不變于逃離，的車廂連為一體，火災極易蔓延擴大，通常一旦火起極難控制，而現有的列車火災報警系統只有在火災發(fā)生后，或者燃燒到一定的程度時才會發(fā)生報警，這對控制火災非常不利。對于火災來說最好的消防方法是能夠及時發(fā)現隱患，防止釀成火災，即進行火災預警，特別是對于列車這樣的車輛，如在火災發(fā)生前就能夠對潛在的危險進行預警，將會減少許多不必要的損失。列車火災大致可分為電器火災和乘客攜帶的可燃物火災，例如電器設備的火災大多是由于電流異常過大溫度上升造成的絕緣物起火，但是在起火之前，隨著溫度的升高，這些絕緣體會散發(fā)大量的熱解粒子，例如電線的聚氯乙烯（pvc）絕緣外皮及保護電器的絕緣護套（abs材料）受熱后均會散發(fā)熱解粒子，就像生活中有時聞到的焦味，這種熱解粒子在車廂內的出現或異常波動預示著燃燒發(fā)生的危險；另外火災有時是乘客違規(guī)帶上車的可燃物造成的，特別是一些易揮發(fā)的可燃氣體，如油、酒精等，這些物質剛起火時，由于燃燒不充分，燃燒會散發(fā)出大量的co等為充分燃燒的氣體，這種氣體不但有毒，也是燃燒發(fā)生的信號，可以利用這一特點及時的對剛發(fā)生的燃燒進行預警。

由于列車攜帶的水量較少，當火災發(fā)生時如果利用澆水的方式滅火，會浪費大量的水；還有列車車廂內的人員密度較大，用普通的泡沫滅火器會嚴重污染車廂物品及旅客，特別是容易迷住人的眼睛，不利于人員的逃離。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種列車消防一體化系統及方法，本列車消防一體化系統及方法能夠對火災隱患進行快速的預警及報警，采用細水霧滅火的方式達到迅速撲滅火災，同時降低對乘客的危害。

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現：一種列車消防一體化系統，包括火災預警系統、火災報警系統及滅火系統，所訴火災預警系統包括設置在車廂內的氣體探測器和熱解粒子探測器，氣體探測器用于探測可燃氣體或燃燒產生的有害氣體，如燃油、酒精或co的探測器。列車頭及列車尾均設置有車廂外氣體探測器，用于檢測車廂外的氣體。一旦車廂中的某種可燃氣體的量或熱解粒子的量超過安全警戒線時，即發(fā)出報警，以便乘務人員及時檢查處理，從而杜絕火災事故的發(fā)生。同時列車也設置火災報警器，用于火災發(fā)生的檢測，以便與火災預警系統配合，形成全方位的一體化監(jiān)控系統，提高列車的安全性。

滅火系統包括細水霧滅火器，將水箱內的水加壓后以霧狀噴出。細水霧滅火主要是靠霧化的細水霧滴群，通過噴嘴，覆蓋在著火點上方，火焰的熱量使水霧汽化、體積急劇膨脹，吸收大量熱量形成水汽簾，達到迅速降溫、隔絕氧氣、稀釋可燃氣體濃度，使火焰熄滅。由于細水霧滴尺寸很小，它的比表面積很大，因而細水霧滴的表面換熱系數增大，在環(huán)境溫度升高時，可以迅速汽化。水的汽化潛熱很大，約為2257千焦耳/千克，遠大于水的溫升吸熱量（387千焦耳/千克），因而可吸收大量熱量，降低火災溫度，使燃點周圍溫度下降。例如，有數據顯示，相對于二氧化碳滅火劑，細水霧對熱的吸收能力是前者的30倍。細水霧滴在汽化過程中吸收熱量同時，體積迅速膨脹，可擴大1700多倍。根據道爾頓分壓定律，對于封閉空間，在細水霧滴汽化前，氧氣在空氣中的比例為21%，氮氣為78%，相應的氧氣和氮氣的分壓力分別為2.06×104帕和7.75×104帕；隨著水的迅速汽化，水蒸汽分壓力迅速增大。對于30立方米的空間，5升水完全汽化形成的水蒸汽分壓力可達2.78×104帕，相應的氧氣的壓力降低到1.48×104帕，即氧氣的含量將降低到15.05%以下，從而隔絕氧氣，窒息滅火，當氧濃度低于16%時，燃燒不能維持，該氧濃度對人員無影響，這非常適合乘客及物品較多的列車火災滅火。

通過蒸發(fā)作用，增加1公升水的體積：1公升液體的水→1640公升的水蒸氣，幾乎充分發(fā)揮每一滴水的作用滅火，節(jié)省用水，極其適應列車使用。

同時，細水霧具有屏蔽輻射熱作用，降低火源對周圍物體的熱輻射，阻止火災的蔓延，減少熱輻射對人員的傷害作用，降低火災現場環(huán)境溫度，阻止火源輻射其他可燃物質，防止火焰的蔓延。

細水霧滅火裝置區(qū)別于其它滅火裝置，沒有任何污染，滅火后不存在有害物質；它既可以單獨使用，也可以多機聯網，配以智能噴頭、傳感器和控制裝置，能形成網絡化的滅火系統。

在上述的列車消防一體化系統中，兩車廂之間的儲水箱通過過度管路連接，所述過度管路上設置有水泵及管接頭，兩重連列車之間也設置有連接兩列車的儲水箱的過度管路，所述管接頭為可控自動分離管接頭。以便車廂的間的用水互通有無，保障車廂的滅火用水。

在上述的列車消防一體化系統中，車廂內頂上設置有沿車體長度方向分布的細水霧噴頭，在車廂地板上設置有與細水霧噴頭對應設置的車廂供氣系統的出氣口及吸氣口，出氣口與進氣泵聯通，用于向車廂內提供新鮮空氣，吸氣口與排氣泵的進氣口聯通，用于將車廂內的空氣排出車廂，排氣泵與進氣泵之間聯通有聯通管，聯通管上設置有控制閥，控制兩泵的聯通與斷開，排氣泵的出氣管設置有控制閥，每個細水霧噴頭及車廂供氣系統的出氣口、吸氣口均設置有控制閥。

在上述的列車消防一體化系統中，該系統還包括自動破玻器、火災報警器、火災疏散指示器，自動破玻器上設置有火焰?zhèn)鞲衅鳌Ａ熊囶^處的車廂外氣體探測器通過水平進氣管與車廂外聯通，水平進氣管的進氣口開在車頭的迎風弧形面上，垂直水平進氣管聯通有活塞管，活塞管的上端口開在車頭迎風弧形面與車頭頂面的結合處，活塞管的上端口固定有第一濾網，在活塞管內設置有沿活塞管自由滑動的柱形塞；列車尾處的車廂外氣體探測器與車尾的弧形面之間聯通有水平活塞管，垂直水平活塞管聯通有垂直進氣管，垂直進氣管的上端口開在車頭頂面上，與垂直進氣管交匯處的水平活塞管內滑動的設置塞子，水平活塞管內固定有第二濾網，塞子與濾網之間設置有復位彈簧。

一種列車消防方法，當氣體探測器或熱解粒子探測器檢測到相應氣體或粒子的量超過預定值時，火災報警器發(fā)出警報，列車員進一步檢查是否有火災隱患，決定是否開啟細水霧滅火器，當出現火焰時，獲取火焰信號強度最小的火焰?zhèn)鞲衅魈幍淖詣悠撇Ｆ鲉訉④嚧氨疲阌谌藛T逃離，又減小室外空氣對燃燒的助燃作用。

在上述的列車消防方法中，將車廂外氣體檢測器與車廂內氣體檢測器的檢測數據進行比較，如果車廂外的檢測物濃度高于車廂內的濃度，則提高車廂內的檢測物濃度報警閾值，實時比較車頭車尾處的車廂外氣體探測器的數據，如果車頭處的檢測物濃度先增加，說明列車駛入檢測物高濃度區(qū)，這時提高車廂內的報警濃度閾值，如果車尾處的檢測物濃度后減小，則說明列車正在駛離檢測物高濃度區(qū)，這時開始降低車廂內的報警濃度閾值。因為有時列車進入霧霾或燃燒秸稈等的地區(qū)時，可能會造成檢測器的誤報警。

在上述的列車消防方法中，當發(fā)生火災的車廂的儲水箱水量過低時，利用車廂之間聯通的過度管路為發(fā)生火災車廂的儲水箱供水以保證滅火用水的供應。如果該列車為兩列重連的列車組，則未發(fā)生火災的列車通過過度管路為發(fā)生火災的列車供水，當未發(fā)生火災的列車水用完后，兩列車的連接鉤與過度管路的管接頭均斷開。防止火焰蔓延到另一列車上。

在上述的列車消防方法中，如果熱解粒子探測器檢測到熱解粒子濃度異常增加，則降低車廂的用電功率，例如關掉幾盞燈光，如果熱解粒子濃度繼而減小，則說明是車廂電器系統存在火災隱患，及時對電器系統進行檢修。

在上述的列車消防方法中，如果燃燒發(fā)生在車廂下部，則控制距燃燒處最近的細水霧噴頭噴射水霧，并控制該細水霧噴頭下方對應的車廂供氣系統的出氣口關閉，控制吸氣口打開，而遠離燃燒處的車廂供氣系統的出氣口打開，控制吸氣口關閉，從而使細水霧向車廂下部集中；如果燃燒發(fā)生在車廂上部，則控制距燃燒處最近的細水霧噴頭噴射水霧，并控制該細水霧噴頭下方對應的車廂供氣系統的出氣口打開，控制吸氣口關閉，而遠離燃燒處的車廂供氣系統的出氣口關閉，控制吸氣口打開，從而使細水霧向車廂上部集中。

在上述的列車消防方法中，當燃燒發(fā)生的車廂內無人時，所有細水霧噴頭噴射水霧。

與現有技術相比，本列車消防一體化系統及方法具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明利用氣體探測器在燃燒發(fā)生之初即發(fā)出警報，便于將火災撲滅在萌芽的狀態(tài)，利用可燃粒子探測器，實現對電器設備火災的防范，同時列車也設置火災報警器，用于火災發(fā)生的檢測，以便與火災預警系統配合，形成全方位的監(jiān)控系統，選用細水霧滅火裝置作為列車的滅火系統，滅火速度快、節(jié)約用水，而且對物品及旅客的影響極小，組成了具有火災預警、火災報警及滅火疏散功能的一體化列車消防系統。具有深遠的社會意義及客觀的經濟效益，填補國內空白，國際領先。

附圖說明

圖1是列車消防一體化系統模塊組成示意圖；

圖2是細水霧滅火器及車廂供氣系統的示意圖；

圖3是重連列車連接處的示意圖；

圖4是可控自動分離管接頭的結構示意圖；

圖5是可控自動分離管接頭的截面示意圖；

圖6是列車頭處的車廂外氣體探測器的安裝示意圖；

圖7是列車尾處的車廂外氣體探測器的安裝示意圖；

圖8是細水霧控制方式流程圖。

圖中，硬質管1，撓性管2，錐形管腔3，伸縮部件4，箍緊片5，細水霧噴頭6，出氣口7，吸氣口8，進氣泵9，排氣泵10，車廂11，聯通管12，出氣管13，進氣管14，自動分離管接頭16，自動連接鉤17，車廂外氣體探測器18，水平進氣管19，活塞管20，第一濾網21，柱形塞22，水平活塞管23，垂直進氣管24，塞子25，復位彈簧26，列車頭27，列車尾28，第二濾網29。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例，并結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

如圖1所示，一種列車消防一體化系統，包括火災預警系統、火災報警系統及滅火系統，所訴火災預警系統包括設置在車廂內的氣體探測器和熱解粒子探測器，氣體探測器用于探測可燃氣體或燃燒產生的有害氣體，如co的濃度，熱解粒子探測器探測燃燒即將發(fā)生前的高溫造成的物質粒子脫離，特別是導線等電氣設備，當電流發(fā)熱較嚴重時，電器的絕緣體會產生大量的熱解粒子，例如電線的聚氯乙烯（pvc）絕緣外皮及保護電器的絕緣護套（abs材料）受熱后均會散發(fā)熱解粒子。列車頭及列車尾均設置有車廂外氣體探測器，用于檢測車廂外的氣體。該系統還包括自動破玻器、火災報警器、火災疏散指示器，防火隔離門，應急廣播及其他類型的火災傳感器，如感溫型、感煙型、感光型等傳感，以便進行更全面的檢測，特別的在自動破玻器上設置有火焰?zhèn)鞲衅鳌；馂念A警系統、報警系統、滅火系統及其他消防設備最好由車輛消防控制中心進行統一控制。

如圖2所示，滅火系統包括細水霧滅火器，將水箱內的水加壓后以霧狀噴出，當然也可以是具有預制高壓的細水霧滅火罐，以便于快速釋放細水霧。車廂11內頂上設置有沿車體長度方向分布的細水霧噴頭6，在車廂地板上設置有與細水霧噴頭對應設置的車廂供氣系統的出氣口7及吸氣口8，出氣口與進氣泵9聯通，用于向車廂內提供新鮮空氣，吸氣口與排氣泵的進氣口聯通，用于將車廂內的空氣排出車廂，排氣泵10與進氣泵之間聯通有聯通管12，聯通管上設置有控制閥，控制兩泵的聯通與斷開，排氣泵的出氣管13設置有控制閥，每個細水霧噴頭及車廂供氣系統的出氣口、吸氣口均設置有控制閥。細水霧控制流程如圖8所示。

如圖3所示，在上述的列車消防一體化系統中，兩車廂之間的儲水箱通過過度管路連接，所述過度管路上設置有水泵及管接頭，兩重連列車之間也設置有連接兩列車的儲水箱的過度管路，所述管接頭為可控自動分離管接頭16。如圖4、5所示，所述自動分離管接頭的一側管為硬質管1，一側管為撓性管2，在硬質管管端固定套有與硬質管同軸的錐形管腔3，錐形管腔內周向設置有沿徑向伸縮的六個可控伸縮部件4，如氣壓缸或電動缸，伸縮部件上設置有圓弧形的箍緊片5。將撓性管套在硬質管上，伸縮部件伸出箍緊片將撓性管緊箍在硬質管上。當需要斷開管接頭的連接時，只要控制伸縮部件收縮回箍緊片，使撓性管套脫離硬質管。

該列車消防一體化系統的使用方法為：當氣體探測器或熱解粒子探測器檢測到相應氣體或粒子的量超過預定值時，火災報警器發(fā)出警報，列車員進一步檢查是否有火災隱患，決定是否開啟細水霧滅火器，當出現火焰時，在列車停下或速度很慢時，控制火焰信號強度最小的火焰?zhèn)鞲衅魈幍淖詣悠撇Ｆ鲉訉④嚧氨啤?/p>

在上述的列車消防方法中，將車廂外氣體檢測器與車廂內氣體檢測器的檢測數據進行比較，如果車廂外的檢測物濃度高于車廂內的濃度，則提高車廂內的檢測物濃度報警閾值，實時比較車頭車尾處的車廂外氣體探測器的數據，如果車頭處的檢測物濃度先增加，說明列車駛入檢測物高濃度區(qū)，這時提高車廂內的報警濃度閾值，如果車尾處的檢測物濃度后減小，則說明列車正在駛離檢測物高濃度區(qū)，這時開始降低車廂內的報警濃度閾值。因為有時列車進入霧霾或燃燒秸稈等的地區(qū)時，可能會造成檢測器的誤報警。

在上述的列車消防方法中，當發(fā)生火災的車廂的儲水箱水量過低時，利用車廂之間聯通的過度管路為發(fā)生火災車廂的儲水箱供水以保證滅火用水的供應。如果該列車為兩列重連的列車組，則未發(fā)生火災的列車通過過度管路為發(fā)生火災的列車供水，當未發(fā)生火災的列車水用完后，兩列車的自動連接鉤17與過度管路的管接頭均斷開。防止火焰蔓延到另一列車上。

在上述的列車消防方法中，如果熱解粒子探測器檢測到熱解粒子濃度異常增加，則降低車廂的用電功率，例如關掉幾盞燈光，如果熱解粒子濃度繼而減小，則說明是車廂電器系統存在火災隱患，及時對電器系統進行檢修。

在上述的列車消防方法中，如果燃燒發(fā)生在車廂下部，則控制距燃燒處最近的細水霧噴頭噴射水霧，并控制該細水霧噴頭下方對應的車廂供氣系統的出氣口關閉，控制吸氣口打開，而遠離燃燒處的車廂供氣系統的出氣口打開，控制吸氣口關閉，從而使細水霧快速流向車廂下部的燃燒處，此時也可以關閉進氣泵的進氣管14，打開排氣泵與進氣泵之間聯通的聯通管，進氣泵將排氣泵排出來的含有細水霧的空氣再打入車廂，當然如果車廂內有人，則這個過程不可持續(xù)太長時間。

如果燃燒發(fā)生在車廂上部，則控制距燃燒處最近的細水霧噴頭噴射水霧，并控制該細水霧噴頭下方對應的車廂供氣系統的出氣口打開，控制吸氣口關閉，而遠離燃燒處的車廂供氣系統的出氣口關閉，控制吸氣口打開，從而使細水霧快速流向車廂上部燃燒處。

在上述的列車消防方法中，當燃燒發(fā)生的車廂內無人時，所有細水霧噴頭噴射水霧。

如圖6、7所示，列車頭27處的車廂外氣體探測器18通過水平進氣管19與車廂外聯通，水平進氣管的進氣口開在車頭的迎風弧形面上，垂直水平進氣管聯通有活塞管20，活塞管的上端口開在車頭迎風弧形面與車頭頂面的結合處，活塞管的上端口固定有第一濾網21，在活塞管內設置有沿活塞管自由滑動的柱形塞22。列車尾28處的車廂外氣體探測器與車尾的弧形面之間聯通有水平活塞管23，垂直水平活塞管聯通有垂直進氣管24，垂直進氣管的上端口開在車頭頂面上，與垂直進氣管交匯處的水平活塞管內滑動的設置塞子25，水平活塞管內固定有第二濾網29，塞子與第二濾網之間設置有復位彈簧26。根據空氣動力學，當列車高速行駛時，車頭的迎風面上的氣壓高，車頭迎風弧形面與車頭頂面的結合處氣壓低，使得柱形塞沿活塞管向上移動，打開水平進氣管，使外界空氣進入氣體探測器，活塞管內的第一濾網起到阻止柱形塞飛出的作用，當列車停止時，柱形塞落下堵住水平進氣管。當列車高速行駛時，車尾的弧形面上的氣壓低，車尾的弧形面與車尾頂面的結合處氣壓高，使得塞子壓縮復位彈簧，打開垂直進氣管，使外界空氣進入到氣體探測器，當列車停止時，復位彈簧使塞子復位將垂直進氣管堵住。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了一些術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。