本发明专利技术提供了一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台，包括模拟站厅层、模拟站台层、模拟隧道轨行区、模拟地铁列车、通风排烟系统、风幕系统以及火灾参数测量系统。该实验平台可开展地铁车站发生火灾时，站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位烟气流动特性与控制模式优化等一系列基础理论和工程实际问题的研究。本发明专利技术为研究地铁列车火灾停靠车站以及地铁车站站台火灾等多种场景下，地铁车站关键结合部位火灾烟气控制技术的有效性以及温度场、有毒气体浓度场等特征参数的演变规律提供了一整套解决方案。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台，包括模拟站厅层、模拟站台层、模拟隧道轨行区、模拟地铁列车、通风排烟系统、风幕系统以及火灾参数测量系统。该实验平台可开展地铁车站发生火灾时，站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位烟气流动特性与控制模式优化等一系列基础理论和工程实际问题的研究。本专利技术为研究地铁列车火灾停靠车站以及地铁车站站台火灾等多种场景下，地铁车站关键结合部位火灾烟气控制技术的有效性以及温度场、有毒气体浓度场等特征参数的演变规律提供了一整套解决方案。【专利说明】一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台
本专利技术属于火灾安全
，具体涉及对列车火灾停靠车站和地铁车站站台火灾等多种火灾场景情况下，火灾烟气在隧道轨行区、站台以及站厅关键结合部位的流动特性和烟气控制模式优化进行测试的模拟实验平台，可综合实现隧道轨行区轨顶排烟系统(Over Tunnel Exhaust, OTE)、隧道轨行区轨底排烟系统(Under Tunnel Exhaust, UPE)、隧道风机系统(Tunnel Ventilation Fan, TVF)、站台送排风系统、站厅送排风系统、风幕系统、挡烟垂壁阻烟等多种烟气控制系统的不同组合模式及参数调节；可实现温度场、有毒气体浓度、排烟量和送风量等关键参数的测量。
技术介绍
随着城市化进程的不断加快，城市人口日趋增长，尤其是大中型城市，交通运输的需求不断增长，地铁以其独有的优势成为解决城市交通拥挤的重要工具。地铁在给城市交通带来便利的同时，也给城市消防安全带来了新的挑战。受地下空间的限制，地铁发生火灾时人员只能通过地铁车站疏散至地面安全区域。站台火灾时，人员可由站台层直接疏散至站厅层，再到地面；而地铁列车火灾时，列车停靠车站后人员要先疏散至站台层，继而再到站厅层和地面。研究表明地铁火灾时人员疏散过程中导致人员伤亡的主要原因是火灾产生的热烟气，因此，研究地铁车站发生火灾时火灾烟气在地铁车站站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位的蔓延规律以及相应的烟气控制对于防治地铁火灾具有重要意义。国内外对于地铁火灾已开展了大量研究，这方面的实验研究主要以实验室内的缩尺度实验研究为主。Drysdale等人建立了 1:15模型实验台，对伦敦金十字地铁站中自动扶梯燃烧开展研究，实验模型由9.5mm厚的胶合板构成,模型总成2468mm,沟槽两边高200mm,间距280mm，模型横截面与火灾中自动扶梯呈比例。韩国的Kim建立了缩尺度的地铁隧道模型，模型隧道长39m,高250mm,宽210mm,模型列车长3m,高225mm,宽156mm,实验可通过控制电机转速使模拟列车以不同速度行驶，依此研究地铁车辆运行所产生的活塞风。由于国内地铁建设晚于发达国家，因此国内地铁火灾方面的实验研究开展的相对较晚。钟委、纪杰等建立1:8的小尺寸地铁站台实验台,在此实验台研究了站台火灾顶棚射流最高温度，并对地铁站台内不同烟气蔓延阶段的烟气层质量卷吸速率开展了研究。赵明桥等搭建了 1:10的地铁车站模型，在此小实验台开展地铁车站垂帘分区烟气控制试验，通过开展临界排烟量和复杂火情的试验，获得卷帘距地面不同高度时不同火灾规模的临界排烟量试验值。朱伟等在地铁车站出入口的缩尺度模型实验台中进行模拟实验，采用温度相对值，分析地铁火灾沿车站出入口烟气温度下降的规律及其影响因素；通过对气体成分测量结果进行分析，得出出口处烟气中CO的质量分数存在阶梯状变化的规律。钟茂华等设计了 1:5尺度的地铁灾害事故模拟实验平台，用于对地铁车站火灾等事故的发生发展以及相应的控制进行研究，但该实验台也未考虑地铁车站火灾时隧道轨行区和站台区关键结合部位屏蔽门设置形式，以及站台与站厅关键结合部位挡烟垂壁、风幕等系统的设置对地铁车站火灾时烟气流动特性以及烟气控制系统该如何优化控制和参数设置方面的研究。通过对已有技术的调研分析可以看出，现有的地铁火灾模拟实验平台在结构和功能上都具有一定的局限性，往往单独针对站台火灾或者隧道火灾，而对火灾烟气在站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位的流动特性和控制开展的研究较少，尤其对于地铁列车火灾停靠站台后，火灾烟气在这些关键结合部位的流动特性、及多个烟气控制系统应该如何优化控制及参数设置，这方面缺乏基础实验研究平台支撑。一方面，地铁列车自身也会对烟气在隧道轨行区与站台关键结合部位的流动行为、乃至整个地铁车站的烟气控制流场都产生显著影响；另一方面，针对站台与站厅的结合部位，站台火灾时设置挡烟垂壁后，由于其对烟气的阻隔作用，站台层和站厅层的烟气分布都将产生一定的影响；采用站厅正压送风系统和风幕系统对火灾烟气从站台往站厅的蔓延进行抑制时，这些烟气控制系统的参数该如何设置，以达到优化的烟气控制效果，也缺乏相应的基础实验研究平台支撑，而这些方面的研究对于开展地铁火灾时的烟气控制和人员疏散具有非常重要的意义。因此，建立一种地铁车站关键结合部位火灾烟气流动及控制模式优化模拟实验平台，开展相应的实验来研究地铁车站火灾时烟气在地铁车站关键结合部位的蔓延及其控制技术具有非常重要的意义。为此，本专利技术设计和研制了一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台，实现可在实验室中开展列车火灾停靠车站和站台火灾等多个场景情况下的火灾模拟实验研究，为研究地铁车站火灾时烟气在车站关键结合部位的蔓延规律和烟气控制技术的有效性与控制模式和参数优化，以及温度场和有毒气体浓度特征参数的演变规律提供了解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台，能够在实验室开展地铁车站火灾情况下烟气在站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位的蔓延和烟气控制模拟，可实现温度场、有毒气体成分关键参数的测量。本专利技术实现上述目的的技术解决方案如下:一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台，其特征在于:包括地铁车站主体模型以及布设在该主体模型中的模拟地铁列车模型、火源系统、通风排烟系统、风幕系统以及火灾参数测量系统；所述地铁车站主体模型包括站厅层、站台层和隧道轨行区以及布设在隧道轨行区的模拟地铁列车模型，为便于开展地铁火灾模拟实验:(I)站厅层、站台层和隧道轨行区均采用钢框架结构，站厅层、站台层和隧道轨行区顶棚和地面均用钢板覆盖，防火板作为内衬，站台层和隧道轨行区靠外一侧在钢框架上焊接侧开门，侧开门上装有钢化玻璃并进行密封处理，便于实验过程中观察实验现象，侧开门可实现上下翻开，便于实验前布设测量装置；(2)站台层端部采用钢化玻璃制成的推拉门，便于观察实验现象。站厅层四周采用钢化玻璃，也便于观察实验现象；(3)在隧道轨行区和站台区设有屏蔽门系统，屏蔽门系统设有平开门，可实现屏蔽门系统的开关，屏蔽门系统可模拟实际地铁车站安装全封闭式屏蔽门、全高安全门、半高安全门和无安全门模式；(4)在站台层设有楼梯通往站厅层，并在楼梯口处设有挡烟垂壁，其距离顶棚的高度可自由调节。所述模拟地铁列车模型包括与实际地铁列车相似的缩尺度列车车厢模型，用钢板焊接而成，模拟列车车厢靠近屏蔽门一侧开有与屏蔽门一一对应的列车车门，可模拟地铁列车停靠车站车门打开时的场景。所述通风排烟系统的排烟口和送风口通过横向排烟(送排风)管、竖向排烟本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台，其特征在于：包括地铁车站主体模型以及布设在该主体模型中的模拟地铁列车模型、火源系统、通风排烟系统、风幕系统以及火灾参数测量系统；所述地铁车站主体模型包括站厅层、站台层和隧道轨行区；在隧道轨行区和站台区关键结合部位设有屏蔽门系统，屏蔽门系统设有平开门，能实现屏蔽门系统的开关；屏蔽门系统能实现全封闭式屏蔽门、全高安全门、半高安全门和无安全门四种形式的模拟；在站台层和站厅层关键结合部位设有楼梯通往站厅层，并在楼梯口处站台顶棚下方设有挡烟垂壁和风幕系统；所述模拟地铁列车模型包括与实际地铁列车相似的缩尺度列车车厢模型，模拟列车车厢靠近屏蔽门一侧开有与屏蔽门一一对应的列车车门；所述火源系统包括多孔燃烧器、熏香、转子流量计和燃料储罐，可通过转子流量计控制燃料流量实现对火源功率的调节；所述通风排烟系统包括站厅送排风系统、站台送排风系统和隧道轨行区轨顶排烟系统、隧道轨行区轨底排烟系统和隧道风机系统；所述火灾参数测量系统，包括烟气温度测量系统、烟气成分测量系统和风速测量系统；烟气温度测量系统包括布置于站台层顶棚下方的水平方向热电偶串、站台层纵向中心截面竖向热电偶串、隧道轨行区隧道顶棚下方的水平方向热电偶串以及与热电偶串电信号连接的烟气温度数据采集装置；烟气成分测量系统包括布置于站台层纵向中心截面的电化学气体成分测量探头、布置于站台层楼梯口的电化学气体成分探头，电化学气体成分测量探头通过电信号连接烟气成分数据采集装置；风速测量系统包括布置于竖向排烟管道中和风幕出口处的风速探头，及与风速探头电信号连接的风速数据采集装置。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡隆华，孟娜，祝实，唐飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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