CN112943339B - 多匝道的隧道排烟试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道烟气控制技术领域，提供了一种多匝道的隧道排烟试验系统及试验方法。该试验系统包括第一匝道、第二匝道、第三匝道、第一主隧道和第二主隧道，第一匝道的出口和入口分别与第一主隧道的第一岔口和第二主隧道的第二岔口连接；第二匝道的出口与第一岔口连接，第三匝道的入口与第二岔口连接；第一主隧道和第二主隧道内均设有两端分别安装有排烟风机的排烟通道，第一匝道、第二匝道和第三匝道的入口处均设有射流风机；第一主隧道、第二主隧道、第一匝道、第二匝道和第三匝道内均安装有测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置。本发明不仅可以真实、客观地模拟多匝道隧道的火灾烟气扩散情况，而且还可以模拟主隧道和匝道的联动排烟。

Description

多匝道的隧道排烟试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及隧道烟气控制技术领域，尤其涉及一种多匝道的隧道排烟试验系统及试验方法。

背景技术

随着车辆的增多，交通隧道的结构越来越复杂，多匝道隧道的数量日益增加。目前，对多匝道隧道的火灾烟气模拟研究仍主要基于数值模拟方法，而数值模拟方法的主观性较强，缺少实地实验数据支撑，难以对实际设计方案提供指导。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多匝道的隧道排烟试验系统，以真实、客观地模拟多匝道隧道的火灾烟气扩散情况、为对实际设计方案提供指导。

根据本发明第一方面实施例的多匝道的隧道排烟试验系统，包括第一匝道、第二匝道、第三匝道以及车流方向相反的第一主隧道和第二主隧道，所述第一主隧道和所述第二主隧道相互平行，所述第一主隧道远离所述第二主隧道的一侧形成有第一岔口，所述第二主隧道远离所述第一主隧道的一侧形成有第二岔口；所述第一匝道的出口和入口分别与所述第一岔口和所述第二岔口连接；所述第二匝道的出口与所述第一岔口连接、入口朝远离所述第一主隧道的方向延伸；所述第三匝道的入口与所述第二岔口连接、出口朝远离所述第二主隧道的方向延伸；所述第一主隧道和所述第二主隧道内沿其长度方向均设有排烟通道，所述排烟通道的底部设有多个可开闭的排烟口，所述排烟通道的两端分别设有排烟风机；所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道的入口处均设有射流风机；所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内均安装有测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置，所述排烟风机、所述射流风机、所述测温装置、所述烟气成分检测装置和所述风速检测装置均与控制器电连接。

根据本发明实施例的多匝道的隧道排烟试验系统，不仅可以真实、客观地模拟多匝道隧道的火灾烟气扩散情况、为对实际设计方案提供指导，而且还可以利用设置在第一匝道、第二匝道和第三匝道内的射流风机以及排烟风道内的排烟风机模拟主隧道和匝道的联动排烟。

另外，根据本发明实施例的多匝道的隧道排烟试验系统，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一主隧道和所述第二主隧道内均设有多个沿其宽度方向依次间隔设置的所述排烟通道。

根据本发明的一个实施例，所述测温装置包括测温光纤和温度采集模块，所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的所述测温光纤分别沿其长度方向延伸，所述测温光纤通过对应的所述温度采集模块与所述控制器电连接。

根据本发明的一个实施例，所述烟气成分检测装置包括多个烟气采集探头和烟气分析模块，所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的所述烟气成分检测装置对应的多个所述烟气采集探头分别沿其长度方向间隔设置，所述烟气采集探头通过对应的所述烟气分析模块与所述控制器电连接，所述烟气分析模块用于分析所述烟气采集探头采集的烟气中各成分的浓度。

根据本发明的一个实施例，所述风速检测装置包括多个风速采集探头和风速分析模块，所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的所述风速检测装置对应的多个所述风速采集探头分别沿其长度方向间隔设置，所述风速采集探头通过所述风速分析模块与所述控制器电连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道的底面沿其长度方向均间隔设置有多个操作窗。

根据本发明第二方面实施例的所述多匝道的隧道排烟试验方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

在目标隧道上放置油盆，并在所述油盆下方放置称重器；其中，所述目标隧道为第一主隧道或所述第二主隧道；

将临近所述油盆的所述排烟口打开，并使其余所述排烟口保持关闭；

调节所述目标隧道的通风联动模式；其中，所述通风联动模式包括单向抽烟模式、双向抽烟模式和抽烟送风模式，所述单向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于关闭状态；所述双向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式；所述抽烟送风模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于吹风模式；

调节每种所述通风联动模式下所述排烟风机的风量，并将燃料放置于所述油盆中后点燃；

采集所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的烟气温度、烟气成分和风速以及所述油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量；

根据所述燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率；

根据所述烟气温度、所述烟气成分、所述风速和所述火源功率确定最优的通风联动模式以及与其对应的所述排烟风机的最优风量。

根据本发明的一个实施例，在所述目标隧道内设有两个所述排烟通道的情况下，所述通风联动模式还包括横向排烟模式，所述横向排烟模式是指与所述目标隧道对应的其中一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于吹风模式，另外一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式。

根据本发明的一个实施例，在执行所述调节所述目标隧道的通风联动模式的步骤之前，还包括以下步骤：

开启所述第一匝道入口和所述第二匝道入口处的射流风机并使其处于吹风模式。

根据本发明第三方面实施例的所述多匝道的隧道排烟试验方法，包括以下步骤：

在目标匝道上放置油盆，并在所述油盆下方放置称重器；其中，所述目标匝道为所述第一匝道、所述第二匝道或所述第三匝道；

将临近所述目标匝道出口和入口处的所述排烟口打开，并使其余所述排烟口保持关闭；

开启所述目标匝道入口处的射流风机，调节所述射流风机的风量，并将燃料放置于所述油盆中后点燃；

采集所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的烟气温度、烟气成分和风速以及所述油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量；

根据所述燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率；

根据所述烟气温度、所述烟气成分、所述风速和所述火源功率确定所述射流风机的最优风量。

根据本发明的一个实施例，还包括以下步骤：

在开启所述目标匝道入口处的射流风机后，调节与所述目标匝道的出口连接的目标隧道的通风联动模式；所述目标隧道为所述第一主隧道或所述第二主隧道，所述通风联动模式包括单向抽烟模式、双向抽烟模式、抽烟送风模式和横向排烟模式，所述单向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于关闭状态；所述双向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式；所述抽烟送风模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于吹风模式；所述横向排烟模式是指与所述目标隧道对应的其中一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于吹风模式，另外一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式；

调节每种所述通风联动模式下所述排烟风机的风量，并将燃料放置于所述油盆中后点燃；

根据所述烟气温度、所述烟气成分、所述风速和所述火源功率确定最优的通风联动模式以及与其对应的所述排烟风机的最优风量。

根据本发明的一个实施例，还包括以下步骤：

在每种所述通风联动模式下，开启除所述目标匝道以外，其余匝道入口处的射流风机并使其处于抽风模式或吹风模式，再将燃料放置于所述油盆中后点燃。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明通过设置第一主隧道和第二主隧道，并利用第一匝道连接第一主隧道和第二主隧道，同时分别利用第二匝道和第三匝道实现第一主隧道和第二主隧道的汇流或分流，不仅可以真实、客观地模拟多匝道隧道的火灾烟气扩散情况、为对实际设计方案提供指导，而且还可以利用设置在第一匝道、第二匝道和第三匝道内的射流风机以及排烟风道内的排烟风机模拟主隧道和匝道的联动排烟。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种多匝道的隧道排烟试验系统的俯视示意图之一；

图2是本发明实施例中一种多匝道的隧道排烟试验系统的俯视示意图之二；

图3是图2在A-A处的剖视示意图；

图4是图2在B-B处的剖视示意图；

图5是本发明实施例中测温光纤、烟气采集探头和风速采集探头在第一主隧道和第二主隧道上的安装示意图；

图6是本发明实施例中测温光纤、烟气采集探头和风速采集探头在第一匝道、第二匝道和第三匝道上的安装示意图；

图7是本发明实施例中排烟通道的局部示意图。

附图标记：

100、第一主隧道；110、第二主隧道；200、第一匝道；

210、第二匝道；220、第三匝道；300、排烟通道；

310、排烟口；320、挡板；330、导轨；400、测温光纤；

500、烟气采集探头；600、风速采集探头；700、排烟风机；

800、射流风机。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

结合图1至图4所示，本发明实施例提供了一种多匝道的隧道排烟试验系统，该试验系统包括第一匝道200、第二匝道210、第三匝道220以及车流方向相反的第一主隧道100和第二主隧道110，第一主隧道100和第二主隧道110相互平行，第一主隧道100远离第二主隧道110的一侧形成有第一岔口，第二主隧道110远离第一主隧道100的一侧形成有第二岔口；第一匝道200的入口与第二岔口连接，第一匝道200的出口与第一岔口连接；第二匝道210的出口与第一岔口连接、入口朝远离第一主隧道100的方向延伸；第三匝道220的入口与第二岔口连接、出口朝远离第二主隧道110的方向延伸，也就是说，第一匝道200和第二匝道210的车流汇入第一主隧道100，第二主隧道110的车流通过第一匝道200和第三匝道220实现分流；第一主隧道100和第二主隧道110内沿其长度方向均设有排烟通道300，排烟通道300的底部设有多个可开闭的排烟口310，排烟通道300的两端分别设有排烟风机700；第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220的入口处均设有射流风机800；第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内均安装有测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置，排烟风机700、射流风机800、测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置均与控制器电连接。其中，控制器可以但不限于是计算机或单片机。

需要说明的是，第一主隧道100和第二主隧道110内均可设置多个排烟通道300，第一主隧道100内的多个排烟通道300沿第一主隧道100的宽度方向间隔设置，第二主隧道110内的多个排烟通道300沿第二主隧道110的宽度方向间隔设置。

如图1和图2所示，第一匝道200从第一主隧道100和第二主隧道110的上方穿过，第二匝道210从第一主隧道100和第二主隧道110的下方穿过，第三匝道220位于第二主隧道110远离第一主隧道100的一侧，且第三匝道220可与第二主隧道110位于同一高度。第一主隧道100和第二主隧道110均被划分为四个车道，第一主隧道100和第二主隧道110内均设有两个排烟通道300，第一主隧道100内的排烟通道300位于第一主隧道100的顶部且其两端探出第一主隧道100，第二主隧道110内的排烟通道300位于第二主隧道110的顶部且其两端探出第二主隧道110，排烟通道300的底部沿其长度方向等间距设有多个排烟口310。为了实现排烟口310的开闭，排烟口310上既可以安装调节风阀，也可以安装挡板。例如，如图7所示，排烟口310的两侧均设有导轨330，挡板320的两侧与对应的导轨330滑动连接，以使挡板320可开闭于对应的排烟口310。

试验前，在第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内安装测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置。例如，如图5所示，测温装置包括测温光纤400和温度采集模块时，第一主隧道100内安装有三根测量量程为0℃～127℃、测量精度为0.125℃、测量误差为±0.1％的测温光纤400，测温光纤400沿第一主隧道100的长度方向延伸并靠近第一主隧道100的顶面设置，每根测温光纤400上具有25个测温点。同理，与第一主隧道100类似，第二主隧道110内也安装有三根测温光纤400。如图6所示，第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的沿其长度方向均安装有一根测温光纤400。第一匝道200上的测温光纤400具有30个测温点，第二匝道210上的测温光纤400具有20个测温点，第三匝道220上的测温光纤400具有11个测温点。每根测温光纤400通过温度采集模块与控制器电连接，温度采集模块可选用型号为LTM-8000的采集模块。如图5所示，烟气成分检测装置包括多个烟气采集探头500和烟气分析模块，第一主隧道100内设有两排烟气采集探头，每排烟气采集探头包括多个沿第一主隧道100的长度方向间隔设置的烟气采集探头500，烟气采集探头500的安装高度与人眼高度相适应，也就是说，烟气采集探头500的安装高度等于、略低于或略高于人眼高度。同理，与第一主隧道100类似，第二主隧道110内也安装有两排烟气采集探头。如图6所示，第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的沿其长度方向均安装一排烟气采集探头。每个烟气采集探头500通过烟气分析模块与控制器电连接，烟气分析模块用于分析烟气采集探头500采集的烟气中各成分的浓度。如图5所示，风速检测装置优选采用型号为KIMO-CTV115、测量量程为0m/s～30m/s、测量精度为0.01m/s、测量频率为1Hz、测量误差为±0.05％的热线式风速温度变送器，具体地，风速检测装置包括多个风速采集探头600和风速分析模块，第一主隧道100内两排烟气采集探头之间设有一排风速采集探头，这一排风速采集探头包括多个沿第一主隧道100的长度方向间隔设置的风速采集探头600。同理，与第一主隧道100类似，第二主隧道110内也安装有一排风速采集探头。图6所示，第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的沿其长度方向均安装一排风速采集探头。每个风速采集探头600通过风速分析模块与控制器电连接。

为了便于测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置的安装，第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220的底面沿其长度方向均间隔设置有多个操作窗。其中，操作窗优选为40cm×40cm的正方形操作窗。

考虑到火灾既可能发生在主隧道内，也能发生在匝道内，因此针对上述两种情况，下面采用本实施例中多匝道的隧道排烟试验系统分别进行隧道排烟试验：

情况一、火灾发生在主隧道内的情况下，该多匝道的隧道排烟试验方法包括以下步骤：

S1、选择目标隧道即第一主隧道100或第二主隧道110中的其中一个车道作为设置火源的车道，将油盆放置在该车道上，并在油盆下方放置称重器。其中，称重器可以但不限于是数字天平，数字天平可连接至控制器。此外，为了避免油盆烧坏称重器，油盆与称重器之间还可以设置防火板。

S2、将临近油盆的排烟口310打开，并使其余排烟口310保持关闭。这样操作的好处在于可以实现集中排烟、提升排烟效率。如图7所示，排烟口310的开闭可通过滑动与其对应的挡板320来实现，也即朝远离排烟口310的方向滑动挡板320就可逐渐打开排烟口310，朝趋近排烟口310的方向滑动挡板320就可利用挡板320逐渐遮挡排烟口310，进而将其关闭。

S3、调节目标隧道的通风联动模式；其中，通风联动模式包括单向抽烟模式、双向抽烟模式、抽烟送风模式和横向排烟模式，单向抽烟模式是指与目标隧道对应的排烟通道300中的其中一个排烟风机700处于抽风模式，另外一个排烟风机700处于关闭状态；双向抽烟模式是指与目标隧道对应的排烟通道300中的两个排烟风机700均处于抽风模式；抽烟送风模式是指与目标隧道对应的排烟通道300中的其中一个排烟风机700处于抽风模式，另外一个排烟风机700处于吹风模式；横向排烟模式是指与目标隧道对应的其中一个排烟通道300中的两个排烟风机700均处于吹风模式，另外一个排烟通道300中的两个排烟风机700均处于抽风模式。在目标隧道处于单向抽烟模式、双向抽烟模式、抽烟送风模式或横向排烟模式时，调节对应排烟风机700的风量，同时将甲醇、乙醇、汽油或液化气等至少一种燃料放置于油盆中并利用油池火或者气体火点燃。

以目标隧道为第一主隧道100为例：若第一主隧道100处于单向抽烟模式，例如，如图2所示，与第一主隧道100对应的排烟通道300中左侧的排烟风机700处于抽风模式，右侧排烟风机700处于关闭状态，那么将左侧排烟风机700的风量调节至一定值以后，随着燃料被点燃，第一主隧道100内燃料燃烧产生的烟气就会通过油盆上方的排烟口310进入排烟通道300。与此同时，在左侧排烟风机700的驱动下进入排烟通道300的烟气就会沿着排烟通道300向左扩散。在此过程中，实时采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气温度、烟气成分和风速以及油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量。根据燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率，具体可通过以下公式计算火源功率Q，Q＝γ*m*ΔH＝γ*M÷t*ΔH，其中，Q表示火源功率，γ表示燃料的燃烧效率，m表示燃料的质量损失率，ΔH表示燃料的热值，t表示油盆内燃料的燃烧时间，M表示在t时间内油盆内燃料的质量变化量。其中，γ和ΔH与燃料种类相关，根据燃料种类通过查表可获得。改变左侧排烟风机700的风量，重复上述步骤。由此，控制器通过比较排烟风机700不同风量下烟气温度、烟气成分、风速和火源功率便能确定出单向抽烟模式下排烟效率最优的风量，也即，在采用相同燃料的情况下，烟气温度越低、烟气扩散速度越慢、烟气中各成分浓度越小，则说明单向抽烟模式下该风量的排烟效率越高。

同理，若第一主隧道100处于双向抽烟模式，例如，如图2所示，与第一主隧道100对应的排烟通道300中左侧的排烟风机700和右侧的排烟风机700均处于抽风模式，那么将左侧排烟风机700和右侧排烟风机700的风量调节至一定值以后，随着燃料被点燃，第一主隧道100内燃料燃烧产生的烟气就会通过油盆上方的排烟口310进入排烟通道300。与此同时，在左侧排烟风机700和右侧排烟风机700的驱动下从排烟口310进入排烟通道300的烟气就会自该排烟口310沿着排烟通道300分别向左和向右扩散。在此过程中，实时采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气温度、烟气成分和风速以及油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量，并根据燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率。改变左侧排烟风机700和右侧排烟风机700的风量，重复上述步骤。由此，控制器通过比较排烟风机700不同风量下烟气温度、烟气成分、风速和火源功率便能确定出双向抽烟模式下排烟效率最优的风量。

若第一主隧道100处于抽烟送风模式，例如，如图2所示，与第一主隧道100对应的排烟通道300中左侧的排烟风机700处于抽风模式，右侧排烟风机700处于吹风模式，那么将左侧排烟风机700和右侧排烟风机700的风量调节至一定值以后，随着燃料被点燃，第一主隧道100内燃料燃烧产生的烟气就会通过油盆上方的排烟口310进入排烟通道300。与此同时，在左侧排烟风机700和右侧排烟风机700的驱动下进入排烟通道300的烟气就会沿着排烟通道300快速向左扩散。在此过程中，实时采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气温度、烟气成分和风速以及油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量，并根据燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率。改变左侧排烟风机700和右侧排烟风机700的风量，重复上述步骤。由此，控制器通过比较排烟风机700不同风量下烟气温度、烟气成分、风速和火源功率便能确定出抽烟送风模式下排烟效率最优的风量。

若第一主隧道100处于横向排烟模式，例如，如图2所示，与第一主隧道100对应的前侧排烟通道300中的两个排烟风机700处于吹风模式，后侧排烟通道300的两个排烟风机700处于抽风模式，那么将四个排烟风机700的风量调节至一定值以后，随着燃料被点燃，在前侧排烟通道300的两个排烟风机700的驱动下，第一主隧道100外侧新鲜的空气就会被吹入前侧排烟通道300中，与此同时，前侧排烟通道300内的新鲜空气通过其底部的排烟口310进入第一主隧道100后与烟气混合，之后又会通过后侧排烟通道300的排烟口310进入后侧排烟通道300。在后侧排烟通道300的两个排烟风机700的驱动下，从排烟通道300进入后侧排烟通道300的烟气就会自该排烟口310沿着排烟通道300分别向左和向右扩散。在此过程中，实时采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气温度、烟气成分和风速以及油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量，并根据燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率。改变四个排烟风机700的风量，重复上述步骤。由此，控制器通过比较排烟风机700不同风量下烟气温度、烟气成分、风速和火源功率便能确定出横向排烟模式下排烟效率最优的风量。

S4、比较在单向抽烟模式、双向抽烟模式、抽烟送风模式和横向排烟模式下采用最优风量时烟气温度、烟气成分、风速和火源功率，确定最优的通风联动模式。

另外，若考虑匝道对主隧道内火灾烟气的影响，该多匝道的隧道排烟试验方法除了包括上述步骤S1～S4以外，在执行步骤S2之后，并在执行步骤S3之前还包括以下步骤：开启第一匝道200入口和第二匝道210入口处的射流风机800并使其处于吹风模式。

情况二、在火灾发生在匝道的情况下，该多匝道的隧道排烟试验方法包括以下步骤：

S1、选择目标匝道即第一匝道200、第二匝道210或第三匝道220中的其中一个匝道作为设置火源的匝道，将油盆放置在该匝道上，并在油盆下方放置称重器。其中，称重器可以但不限于是数字天平，数字天平可连接至控制器。

S2、将临近目标匝道出口和入口处的排烟口310打开，并使其余排烟口310保持关闭。

S3、开启目标匝道入口处的射流风机800，调节射流风机800的风量，并将甲醇、乙醇、汽油或液化气等至少一种燃料放置于油盆中并利用油池火或者气体火点燃。

以目标匝道为第一匝道200为例，如图2所示，开启第一匝道200入口处的射流风机800，并将该射流风机800的风量调节至一定值。随着燃料的燃烧，在该射流风机800的驱动下第一匝道200内燃料燃烧产生的烟气就会通过第一岔口处的排烟口310进入第一主隧道100的排烟通道300。在此过程中，实时采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气温度、烟气成分和风速以及油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量。根据燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率，具体可通过以下公式计算火源功率Q，Q＝γ*m*ΔH＝γ*M÷t*ΔH，其中，Q表示火源功率，γ表示燃料的燃烧效率，m表示燃料的质量损失率，ΔH表示燃料的热值，t表示油盆内燃料的燃烧时间，M表示在t时间内油盆内燃料的质量变化量。改变射流风机800的风量，重复上述步骤。

S4、比较射流风机800不同风量下烟气温度、烟气成分、风速和火源功率以确定出该射流风机800的最优风量。

另外，若考虑主隧道对匝道内火灾烟气的影响，该多匝道的隧道排烟试验方法除了包括上述步骤S1～S4以外，在执行步骤S3时还包括以下步骤：

在开启目标匝道入口处的射流风机800后，调节与目标匝道的出口连接的目标隧道的通风联动模式；目标隧道为第一主隧道100或第二主隧道110，通风联动模式包括单向抽烟模式、双向抽烟模式、抽烟送风模式和横向排烟模式。需要说明的是，调节目标隧道的通风联动模式的方法与上文情况一中调节第一主隧道100的通风联动模式类似，此处不再赘述。

调节每种通风联动模式下排烟风机700的风量，并将燃料放置于油盆中后点燃；

在执行步骤S4时还包括以下步骤：根据烟气温度、烟气成分、风速和火源功率确定最优的通风联动模式以及与其对应的排烟风机700的最优风量。

进一步地，若考虑匝道之间的相互影响，该多匝道的隧道排烟试验方法除了包括上述步骤以外，还包括以下步骤：在每种通风联动模式下，开启除目标匝道以外，其余匝道入口处的射流风机800并使其处于抽风模式或吹风模式，再将燃料放置于油盆中后点燃。

需要说明的是，当上述多匝道的隧道排烟试验方法基于测温光纤400采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气温度时，根据光纤测温原理可知，当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，该激光脉冲会沿着光纤向前传播。在此过程中，激光脉冲与光纤内部分子发生非弹性碰撞而发生散射，其产生的拉曼后向散射光中的后向反斯托克斯光对温度敏感，即散射区的温度越高后向反斯托克斯光的强度越大。由此，温度采集模块基于光时域反射技术对拉曼后向散射光进行处理后，便可得到光纤沿线任一散射区对应的温度信号。以设于第一主隧道100内的测温光纤400为例，由于测温光纤400沿第一主隧道100的长度方向延伸，因此温度采集模块利用测温光纤400上各个散射区散射的拉曼后向散射光便可计算出第一主隧道100沿路测温点的温度。在此基础上，控制器根据温度采集模块反馈的温度便可确定烟气扩散的速度。以第一主隧道100内距离火源位置Lcm的A位置为例，当燃料燃烧产生的烟气扩散至A位置时，测温光纤400在此处的散射区温度升高，采集模块将采集到的温度信号发送给控制器以后，控制器根据此处温度发生变化的时间和A位置与火源位置的间距Lcm便可计算出烟气的扩散速度。

下面仍以第一主隧道100为例，当上述多匝道的隧道排烟试验方法基于烟气采集探头500采集第一主隧道100、第二主隧道110、第一匝道200、第二匝道210和第三匝道220内的烟气成分时，由于多个烟气采集探头500沿第一主隧道100的长度方向间隔设置，因此烟气分析模块通过分析任意一个烟气采集探头500采集的烟气便可获得该位置处烟气中颗粒物、CO₂、CO、NO_x等成分的浓度，与此同时，烟气分析模块将获得的烟气中各成分浓度发送给控制器。同理，由于多个风速采集探头600沿第一主隧道100的长度方向间隔设置，因此风速分析模块通过分析任意一个风速采集探头600采集的气流便可获得该位置处的风速，与此同时，风速分析模块将获得的风速发送给控制器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法，其特征在于，所述多匝道的隧道排烟试验系统包括：

第一匝道、第二匝道、第三匝道以及车流方向相反的第一主隧道和第二主隧道，所述第一主隧道和所述第二主隧道相互平行，所述第一主隧道远离所述第二主隧道的一侧形成有第一岔口，所述第二主隧道远离所述第一主隧道的一侧形成有第二岔口；所述第一匝道的出口和入口分别与所述第一岔口和所述第二岔口连接；所述第二匝道的出口与所述第一岔口连接、入口朝远离所述第一主隧道的方向延伸；所述第三匝道的入口与所述第二岔口连接、出口朝远离所述第二主隧道的方向延伸；所述第一主隧道和所述第二主隧道内沿其长度方向均设有排烟通道，所述排烟通道的底部设有多个可开闭的排烟口，所述排烟通道的两端分别设有排烟风机；所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道的入口处均设有射流风机；所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内均安装有测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置，所述排烟风机、所述射流风机、所述测温装置、所述烟气成分检测装置和所述风速检测装置均与控制器电连接；

所述多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法包括以下步骤：

在目标隧道上放置油盆，并在所述油盆下方放置称重器；其中，所述目标隧道为第一主隧道或所述第二主隧道；

将临近所述油盆的所述排烟口打开，并使其余所述排烟口保持关闭；

调节所述目标隧道的通风联动模式；其中，所述通风联动模式包括单向抽烟模式、双向抽烟模式和抽烟送风模式，所述单向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于关闭状态；所述双向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式；所述抽烟送风模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于吹风模式；

调节每种所述通风联动模式下所述排烟风机的风量，并将燃料放置于所述油盆中后点燃；

采集所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的烟气温度、烟气成分和风速以及所述油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量；

根据所述燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率；

根据所述烟气温度、所述烟气成分、所述风速和所述火源功率确定最优的通风联动模式以及与其对应的所述排烟风机的最优风量。

2.根据权利要求1所述的多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法，其特征在于，在所述目标隧道内设有两个所述排烟通道的情况下，所述通风联动模式还包括横向排烟模式，所述横向排烟模式是指与所述目标隧道对应的其中一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于吹风模式，另外一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式。

3.根据权利要求1或2所述的多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法，其特征在于，在执行所述调节所述目标隧道的通风联动模式的步骤之前，还包括以下步骤：

开启所述第一匝道入口和所述第二匝道入口处的射流风机并使其处于吹风模式。

4.一种多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法，其特征在于，所述多匝道的隧道排烟试验系统包括：

第一匝道、第二匝道、第三匝道以及车流方向相反的第一主隧道和第二主隧道，所述第一主隧道和所述第二主隧道相互平行，所述第一主隧道远离所述第二主隧道的一侧形成有第一岔口，所述第二主隧道远离所述第一主隧道的一侧形成有第二岔口；所述第一匝道的出口和入口分别与所述第一岔口和所述第二岔口连接；所述第二匝道的出口与所述第一岔口连接、入口朝远离所述第一主隧道的方向延伸；所述第三匝道的入口与所述第二岔口连接、出口朝远离所述第二主隧道的方向延伸；所述第一主隧道和所述第二主隧道内沿其长度方向均设有排烟通道，所述排烟通道的底部设有多个可开闭的排烟口，所述排烟通道的两端分别设有排烟风机；所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道的入口处均设有射流风机；所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内均安装有测温装置、烟气成分检测装置和风速检测装置，所述排烟风机、所述射流风机、所述测温装置、所述烟气成分检测装置和所述风速检测装置均与控制器电连接；

所述多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法包括以下步骤：

在目标匝道上放置油盆，并在所述油盆下方放置称重器；其中，所述目标匝道为所述第一匝道、所述第二匝道或所述第三匝道；

将临近所述目标匝道出口和入口处的所述排烟口打开，并使其余所述排烟口保持关闭；

开启所述目标匝道入口处的射流风机，调节所述射流风机的风量，并将燃料放置于所述油盆中后点燃；

采集所述第一主隧道、所述第二主隧道、所述第一匝道、所述第二匝道和所述第三匝道内的烟气温度、烟气成分和风速以及所述油盆内燃料的燃烧时间和质量变化量；

根据所述燃料的燃烧时间和质量变化量计算火源功率；

根据所述烟气温度、所述烟气成分、所述风速和所述火源功率确定所述射流风机的最优风量。

5.根据权利要求4所述的多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在开启所述目标匝道入口处的射流风机后，调节与所述目标匝道的出口连接的目标隧道的通风联动模式；所述目标隧道为所述第一主隧道或所述第二主隧道，所述通风联动模式包括单向抽烟模式、双向抽烟模式、抽烟送风模式和横向排烟模式，所述单向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于关闭状态；所述双向抽烟模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式；所述抽烟送风模式是指与所述目标隧道对应的所述排烟通道中的其中一个所述排烟风机处于抽风模式，另外一个所述排烟风机处于吹风模式；所述横向排烟模式是指与所述目标隧道对应的其中一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于吹风模式，另外一个所述排烟通道中的两个所述排烟风机均处于抽风模式；

调节每种所述通风联动模式下所述排烟风机的风量，并将燃料放置于所述油盆中后点燃；

根据所述烟气温度、所述烟气成分、所述风速和所述火源功率确定最优的通风联动模式以及与其对应的所述排烟风机的最优风量。

6.根据权利要求5所述的多匝道的隧道排烟试验系统的试验方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在每种所述通风联动模式下，开启除所述目标匝道以外，其余匝道入口处的射流风机并使其处于抽风模式或吹风模式，再将燃料放置于所述油盆中后点燃。

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