[发明专利]一种模拟隧道内列车火灾燃烧及烟气蔓延特性测试装置

说明书

本发明提供一种模拟隧道内列车火灾燃烧及烟气蔓延特性测试装置，主要包括一条由若干直轨道模块和若干弯曲轨道模块组成的模拟轨道，一段由若干直隧道模块和弯曲隧道模块组成的模拟隧道，一列由若干列车火源车厢和若干列车非火源车厢组成的可遥控运动列车，以及相应的热电偶及风速传感器阵列；所述列车火源车厢内部设置有一个带支架燃料盘、燃料及电子天平等，通过灵活自由且快捷的隧道运动列车场景搭建，从而研究边界条件突变、隧道活塞风、隧道受限燃烧等特殊效应对列车火灾的燃烧过程影响，并为相关测试及标准建立提供依据。

技术领域

本发明涉及隧道场景下的列车火灾、燃烧与公共交通安全领域，更具体的说，涉及一种模拟隧道内列车火灾燃烧及烟气蔓延特性测试装置。

背景技术

近年来，我国在高速列车(如动车、高铁和地铁)等重大公共交通领域的建设中取得长足进步，为国计民生的发展提供了重要支撑。但由于列车上可燃物众多，且具有随机性潜在引火源(如乘客违规吸烟、电气线路短路等)，再考虑到列车系统本身具有人员密度高、环境封闭等特点，一旦发生意外引燃导致火灾发生，其破坏性及后续损失将极为严重。

列车行驶时发生火灾，火势将在风速的影响下迅速蔓延，火焰和烟气运动过程与静态情况有着显著区别；同时，如在隧道内起火，还会受到“隧道活塞风”及隧道受限燃烧等特殊效应的影响。此前已有文献对隧道内的列车火灾做过一定研究，例如“地铁隧道列车火灾的火焰顶棚射流温度特性研究”(发表于《土木工程学报》2010年第43卷第2期)一文中便提到了一种用缩尺模型试验方法，用于研究地铁列车发生火灾后在隧道顶棚发生的火羽流扩散及温度场演化。然而对于全面研究隧道场景下的列车火灾燃烧特性而言，此类方法存在明显局限性：首先，隧道场景单一，通常是截选一段直隧道作为边界条件，不能完全反映现实中的复杂情况；其次，通常只探讨列车在静止状态时发生的火灾过程，这与真实列车火灾事故具有较大差异；同时，对于列车火灾过程中，列车从“隧道外”到“进入隧道”再到“出隧道”等一系列边界突变对燃烧影响的探讨尤为缺乏，因此，现有的测试方法并不能满足对隧道场景下列车火灾行为的深入分析。

发明内容

本发明的目的是提出一种模拟隧道内列车火灾燃烧及烟气蔓延特性测试装置，通过灵活便捷的拼接构件，快速搭建出各种模拟轨道、隧道场景，用于研究列车意外着火后在通过隧道时的火灾及烟气发展特性。

为了解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种模拟隧道内列车火灾燃烧及烟气蔓延特性测试装置，包括一条由若干直轨道模块和若干弯曲轨道模块组成的模拟轨道；还包括一段由若干直隧道模块和弯曲隧道模块组成的模拟隧道；所属模拟隧道架设在所述模拟轨道的一个区间段上；以及模拟列车；

在所述各个隧道模块的侧壁面和顶部开有若干传感器插孔，用于插入热电偶传感器或热线风速仪传感器，且插孔内径与所述各种传感器探头外径一致；

所述模拟列车由若干列车火源车厢和若干列车非火源车厢组成，其中，所述列车火源车厢包含一个金属材质的火源车厢车体，且顶部为开口、内部为中空，并由电池提供驱动能量；在所述火源车厢车体的底板安装一台电子天平，电子天平的采集工作与所述车体的速度、启停状态均通过一个无线传输与控制模块进行远程遥控，在所述电子天平上方放置一个带支架燃料盘，该燃料盘中预先填装一定燃料，该燃料的点火过程也通过所述无线传输与控制模块配合一个高压点火装置进行遥控放电点火；

所述列车非火源车厢包含一个非火源车厢车体，该车体同样由电池提供动能，其速度、启停状态通过无线传输与控制模块进行远程遥控，其外部尺寸与所述火源车厢车体完全一致，但车体顶部为密闭状态；测试时，列车火灾及烟气蔓延过程通过一个摄像机配合下方的旋转云台作跟踪拍摄记录。

在一较佳实施例中：每一个所述弯曲轨道模块和每一个所述弯曲隧道模块的弯曲半径相互匹配，当所述弯曲轨道模块置于弯曲隧道模块内时，两者共圆心，两边的边距间隙一致、且整体弯曲弧度为一定值，通过数段的拼接以模拟出不同弧度及长度的轨道与隧道弯曲段。