專利名稱：一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及對地鐵列車車廂的火災(zāi)熱釋放速率、煙氣流動及控制系統(tǒng)、列車車廂火災(zāi)探測與撲救系統(tǒng)進(jìn)行測試的實驗?zāi)M裝置。
背景技術(shù)：
近年來越來越多的地鐵交通系統(tǒng)及其火災(zāi)安全問題引起人們的廣泛關(guān)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(yùn)行，并在繼續(xù)建設(shè)，杭州、重慶、 沈陽、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(shè)項目。在地鐵交通系統(tǒng)的火災(zāi)問題中，列車車廂的火災(zāi)及其煙氣控制、火災(zāi)探測及撲救都成為人們關(guān)心的焦點，因為車廂內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后，車廂內(nèi)的人員在受限空間內(nèi)都會受到燃燒及燃燒產(chǎn)生的煙氣帶來的危害。因此，研究地鐵列車車廂的火災(zāi)熱釋放速率、煙氣流動規(guī)律、發(fā)展其煙氣控制系統(tǒng)和探測與撲救系統(tǒng)對于保證地鐵交通系統(tǒng)的總體火災(zāi)安全非常有意義和有必要。對于地鐵列車車廂的火災(zāi)熱釋放速率和煙氣流動規(guī)律，國內(nèi)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(jù)特定地鐵系統(tǒng)的特點和某些預(yù)定的目的，開展了不同尺度的試驗研究。1984年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的R. D. Peacock和E. Braun受美國聯(lián)邦跌路局和美國運(yùn)輸部門的委托，在美國華盛頓附近的國家標(biāo)準(zhǔn)局實驗室針對美鐵公司當(dāng)時使用的地鐵車輛進(jìn)行了火災(zāi)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(nèi)部裝飾材料和幾何結(jié)構(gòu)對內(nèi)部火災(zāi)蔓延的影響。上世紀(jì)90年代，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織 (CSIRO)的V. P. Dowling等人采用一輛報廢的列車車廂進(jìn)行了一次較大規(guī)模的火災(zāi)試驗， 主要測量了車廂座椅著火后的火災(zāi)功率。2009年，瑞典的SP技術(shù)研究所利用BF4型號列車開展了研究列車火災(zāi)功率的試驗。在具體實施火災(zāi)試驗時，受尺寸和經(jīng)費的限制，只對列車車廂的某個包廂進(jìn)行了研究。21世紀(jì)初，我國四川消防研究所開展了一次關(guān)于列車火災(zāi)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)，同樣屬于局部模型。以上研究由于尺度限制，多集中于局部模型研究，無法真正開展列車車廂熱釋放速率、煙氣流動規(guī)律的實驗研究，而Dowling等人的實際列車火災(zāi)試驗也僅僅開展了一次，不具有可重復(fù)性，無法全面系統(tǒng)展開研究，因此，對于開展大量全尺寸實驗研究，找出其中存在的規(guī)律，全尺寸模型實驗裝置，是一種很好的選擇。
發(fā)明內(nèi)容為了能夠在實驗室模擬列車車廂火災(zāi)燃燒、煙氣運(yùn)動和控制、火災(zāi)探測及撲救，并能進(jìn)行有關(guān)實驗和研究，本實用新型的目的在于提供一種全尺寸地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺。本實用新型實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下一種地鐵列車車廂火災(zāi)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(jié)構(gòu)相同，左右兩側(cè)分別設(shè)有對開的側(cè)邊車門3和車窗4 ；其橫截面為六邊形，內(nèi)部高
3度為2. 26m,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(shè)有前端門2和后端門6，前端門2和后端門6均為兩扇的對開門；車廂實驗臺1內(nèi)頂部均布設(shè)有三個以上的車廂內(nèi)溫度探頭串7 ；所述前端門2處上部分別設(shè)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(cè)設(shè)有直立的標(biāo)尺9 ；所述車廂實驗臺內(nèi)中間上部設(shè)有車廂內(nèi)氧氣濃度探頭19和車廂內(nèi)一氧化碳濃度探頭20 ；車廂實驗臺1內(nèi)兩側(cè)分別設(shè)有座椅15，座椅15上方設(shè)有照明燈14 ；車廂實驗臺1 內(nèi)長度方向的中心線上設(shè)有四個以上扶手16，由30cm不銹鋼管制作；車廂實驗臺1內(nèi)上方設(shè)有電纜槽17，電纜槽17內(nèi)設(shè)采集及供電電纜；車廂實驗臺1的一側(cè)車窗外部設(shè)有攝像機(jī)21，通過攝像機(jī)21可以清晰地觀測并記錄到車廂實驗臺1內(nèi)煙氣的流動狀況。所述車廂內(nèi)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?zé)峋€風(fēng)速探頭組成，相鄰高溫?zé)峋€風(fēng)速探頭之間的間距為30cm。所述車廂實驗臺左右兩側(cè)分別設(shè)有5對對開的側(cè)邊車門3，相鄰車門之間設(shè)有車窗4。所述車廂實驗臺1內(nèi)的座椅15上方設(shè)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，分別位于車廂實驗臺1內(nèi)，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(fā)生陰燃，利用陰燃的香炷產(chǎn)生的煙氣模擬火災(zāi)煙氣，然后點燃甲醇，甲醇燃燒時卷吸空氣，產(chǎn)生的浮力作用驅(qū)使香炷的煙氣在實驗臺內(nèi)流動，即可較為清晰地模擬火災(zāi)煙氣在列車車廂模型內(nèi)的蔓延流動。所述車廂實驗臺1內(nèi)的座椅15上方設(shè)有照明燈14。為了不影響攝像效果，采用光強(qiáng)較柔的冷光燈，用于攝像和照相時補(bǔ)光，且能夠耐受200°C的溫度。本實驗臺的模擬火源可采用甲醇油池火，利用陰燃的香炷產(chǎn)生的煙氣模擬火災(zāi)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(fā)生陰燃，然后點燃甲醇，甲醇燃燒時卷吸空氣，產(chǎn)生的浮力作用驅(qū)使香炷陰燃煙氣在實驗臺內(nèi)流動，即可較為清晰地模擬火災(zāi)煙氣在列車車廂模型內(nèi)的蔓延流動。本實驗臺的模擬火源可采用實際列車車廂內(nèi)的存在的一切可燃物，也可采用正庚烷或者木垛等標(biāo)準(zhǔn)燃料模擬實際可燃物。本實用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在下述幾個方面( 1)在安全性和環(huán)境友好方面，采用甲醇油池火作為火源，燃燒充分完全，產(chǎn)物清潔；同時，利用陰燃的香炷產(chǎn)生的煙氣模擬火災(zāi)煙氣，環(huán)境友好，無污染，對人體無不良刺激。(2)在煙氣運(yùn)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(nèi)可燃物燃燒產(chǎn)生煙氣車廂內(nèi)的蔓延，并能通過玻璃車窗清晰地清晰監(jiān)測到實驗過程和現(xiàn)象。[0024](3)在火災(zāi)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(zāi)煙氣特征參數(shù)進(jìn)行計算。(4)在實驗測量系統(tǒng)方面，先進(jìn)完備的測溫系統(tǒng)、速度和成分測量系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)等可以對煙氣流動參數(shù)和煙控效果進(jìn)行全方位的觀測和研究。因此，本實驗裝置按照1:1尺度設(shè)計，是首個專門對地鐵列車車廂火災(zāi)熱釋放速率、煙氣運(yùn)動、火災(zāi)探測及撲救等進(jìn)行全面系統(tǒng)研究的大型實驗臺。在前人試驗基礎(chǔ)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復(fù)性，對于開展實驗室科學(xué)研究和實際地鐵列車車廂煙氣控制、探測與撲救系統(tǒng)模擬測試都有很大的應(yīng)用價值。 對地鐵列車車廂煙氣控制、探測與撲救系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計和測試評價研究具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的實際指導(dǎo)意義。

圖1為本實用新型所述地體列車車廂火災(zāi)實驗臺一種。圖2為本實用新型所述地體列車車廂火災(zāi)實驗臺一種實施例的A-A剖面示意圖。圖3為本實用新型所述地體列車車廂火災(zāi)實驗臺一種實施例的B-B剖面示意圖。圖4為本實用新型所述地體列車車廂火災(zāi)實驗臺一種實施例的C-C剖面示意圖。圖中標(biāo)號1-車廂實驗臺；2-前端門；3-側(cè)邊車門；4-車窗；5-模擬火源；6_后端門；7-車廂內(nèi)溫度探頭串；8-前門溫度探頭串；9-前端門處的標(biāo)尺；10-火災(zāi)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(zāi)煙氣；19-車廂內(nèi)氧氣濃度探頭；20-車廂內(nèi)一氧化碳濃度探頭；21-攝像機(jī)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進(jìn)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(zāi)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(jié)構(gòu)相同，車廂實驗臺左右兩側(cè)分別安裝有5對對開的側(cè)邊車門3， 相鄰車門之間安裝有車窗4，側(cè)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(nèi)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和后端門6，前端門2和后端門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鋼板制作側(cè)壁和頂板，使用2mm厚鋼板制作地板，整體外表面采用彩鋼蒙皮。車窗使用耐火玻璃(耐火溫度 300°C)制作，用于實驗觀察。車廂實驗臺1內(nèi)頂部均布安裝有五個車廂內(nèi)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?zé)峋€風(fēng)速探頭組成，相鄰高溫?zé)峋€風(fēng)速探頭之間的間距為30cm ；前端門2外部一側(cè)安裝有直立的標(biāo)尺9 ；通過標(biāo)尺9可以清晰的顯示煙氣層的高度。車廂內(nèi)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(nèi)中間上部安裝有車廂內(nèi)氧氣濃度探頭19和車廂內(nèi)一氧化碳濃度探頭20。車廂實驗臺1內(nèi)兩側(cè)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(nèi)長度方向的中心線上設(shè)有四個以上扶手16，扶手16 由直徑30cm的不銹鋼管制作；車廂實驗臺1內(nèi)上方設(shè)有電纜槽17，電纜槽17內(nèi)安裝有采集及供電電纜。車廂實驗臺1的一側(cè)車窗外部安裝有攝像機(jī)21，通過攝像機(jī)21可以清晰地觀測并記錄到車廂內(nèi)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(fā)生陰燃，利用陰燃的香炷產(chǎn)生的煙氣模擬火災(zāi)煙氣，然后點燃甲醇，甲醇燃燒時卷吸空氣，產(chǎn)生的浮力作用驅(qū)使香炷的煙氣在實驗臺內(nèi)流動，即可較為清晰地模擬火災(zāi)煙氣在列車車廂模型內(nèi)的蔓延流動。參見圖2，燃料布置在車廂實驗臺內(nèi)縱向中心線上，靠近封閉的前端門2 —側(cè)，點燃燃料后，車廂內(nèi)產(chǎn)生高溫火災(zāi)煙氣18，高溫火災(zāi)煙氣通過開敞的前端門2流出形成高溫火災(zāi)溢流煙氣10。實驗可通過車窗外的攝像機(jī)21清晰地記錄煙氣在車廂實驗臺內(nèi)的流動狀況，通過五個車廂內(nèi)溫度探頭串7測量車廂實驗臺內(nèi)火災(zāi)高溫?zé)煔獾臏囟葓龇植?，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(zāi)溢流煙氣的特征參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺，包括車廂實驗臺(1)，其特征在于所述車廂實驗臺 (1)與實際地鐵列車車廂結(jié)構(gòu)相同，左右兩側(cè)分別設(shè)有對開的側(cè)邊車門(3)和車窗；其橫截面為六邊形，內(nèi)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(shè)有前端門( 和后端門(6)，前端門( 和后端門 (6)均為兩扇的對開門；車廂實驗臺(1)內(nèi)頂部均布設(shè)有三個以上的車廂內(nèi)溫度探頭串(7)；所述前端門⑵處上部分別設(shè)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(cè)設(shè)有直立的標(biāo)尺(9)；所述車廂實驗臺內(nèi)中間上部設(shè)有車廂內(nèi)氧氣濃度探頭(19)和車廂內(nèi)一氧化碳濃度探頭 00)車廂實驗臺(1)內(nèi)兩側(cè)分別設(shè)有座椅(15)，座椅(15)上方設(shè)有照明燈(14)；車廂實驗臺⑴內(nèi)長度方向的中心線上設(shè)有四個以上扶手(16)，由30cm不銹鋼管制作；車廂實驗臺 ⑴內(nèi)上方設(shè)有電纜槽(17)，電纜槽(17)內(nèi)設(shè)采集及供電電纜；車廂實驗臺(1)的一側(cè)車窗外部設(shè)有攝像系統(tǒng)(21)，通過攝像系統(tǒng)可以清晰地觀測并記錄到車廂實驗臺(1)內(nèi)煙氣的流動狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺，其特征在于所述車廂內(nèi)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺，其特征在于所述前門速度探頭串(11)由4個高溫?zé)峋€風(fēng)速探頭組成，相鄰高溫?zé)峋€風(fēng)速探頭之間的間距為30cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺，其特征在于所述車廂實驗臺左右兩側(cè)分別設(shè)有5對對開的側(cè)邊車門(3)，相鄰車門之間設(shè)有車窗0)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺，其特征在于所述車廂實驗臺(1)內(nèi)的座椅(15)上方設(shè)有照明燈(14)，所述照明燈(14)為冷光燈。
專利摘要本實用新型涉及一種地鐵列車車廂火災(zāi)實驗臺。該實驗臺與實際地鐵列車車廂結(jié)構(gòu)相同，左右兩側(cè)分別設(shè)有車門和車窗；其長度方向兩端分別設(shè)有前端門和后端門；車廂實驗臺內(nèi)頂部均布設(shè)有三個以上的車廂內(nèi)溫度探頭串；前端門處上部分別設(shè)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(cè)設(shè)有標(biāo)尺；車廂實驗臺內(nèi)中間上部設(shè)有氧氣濃度探頭和一氧化碳濃度探頭；實驗臺一側(cè)車窗外部設(shè)有攝像系統(tǒng)。本實驗裝置是首個專門對地鐵列車車廂火災(zāi)熱釋放速率、煙氣運(yùn)動、火災(zāi)探測及撲救等進(jìn)行全面系統(tǒng)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復(fù)性。
文檔編號G01M17/08GK201965029SQ20102067382
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)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(xué)技術(shù)大學(xué)