CN208297085U - 一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验模拟装置，模拟装置包括火源装置、隧道环境测量装置、通风排烟装置、烟气运动观测装置，可变的交汇隧道包括一个主隧道和一个分支环路隧道，通过方向可变的匝道进行连接，在该装置中设有人员疏散门以及模拟隧道汽车火灾的火源装置；主隧道内设有轴流风机和射流风机，沿主隧道长度方向的外壁上设有观察窗；分支环路隧道内设有射流风机，沿分支环路隧道长度方向的外壁上设有观察窗；主隧道与分支环路隧道的连接匝道可根据试验需求调整转弯方向，技术效果是能够模拟交汇隧道烟气运动特性和通风排烟效果，为类似隧道火灾烟气运动规律和防排烟系统设计提供试验研究平台。

Description

一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验模拟装置

技术领域

本实用新型涉及城市交通隧道消防安全领域，具体涉及一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验装置。

背景技术

随着我国社会经济的发展，城市建设与土地资源短缺的矛盾越来越明显，开发利用地下空间将是城市化可持续发展的必经之路，我国对城市地下空间的开发利用已进入了快速发展阶段。近年来，为了将城市地下空间各个不同区域联系起来，出现了连接多个区域的城市交通隧道或地下环路，因此存在不同隧道线路的交叉口，与传统常规单线隧道存在明显差异。近年来我国各地区已修建了多个该类交通隧道，如北京奥林匹克公园、CBD核心区等地下环形隧道，天津开发区现代服务产业区地下环形隧道，武汉CBD核心区地下交通环廊等。

这些新型的城市交通隧道除具备一般城市交通隧道的特点外，还具有交通线路复杂、火灾时不同区域间相互影响等特点，另外由于道路结构复杂，其烟气蔓延规律与普通城市交通隧道有较大差异，给消防设计也带来了困难。现有的城市交通隧道烟气控制技术和研究存在以下缺陷：（1）没有针对分支环路隧道通过匝道和主隧道互通的城市交通隧道烟气蔓延规律和烟气控制方案研究的试验装置。国内外学者对常规的线性隧道进行了大量的研究，近年来一些学者对单一环形的地下联系隧道开展了部分研究，但也主要集中在数值模拟和理论分析方面，如李磊等人分析了地下环路不同火灾工况下的纵向排烟设计方法，提出了相关解决方案和技术措施；华高英等人分析了城市地下交通联系隧道的特点，并对烟气控制方案中有待解决的几个关键问题进行了阐述，并利用数值模拟方法，对该隧道几种典型火灾场景下的烟气控制方案进行了比较分析；姜学鹏等人利用数值模拟计算分析了竖井在隧道排烟中的作用，考虑了火灾时排烟的有效性，确定了排烟竖井的位置和尺寸；仅余后从等人利用1:10的小尺寸模型实验研究了Y行城市地下交通联系隧道不同排烟方式下的排烟效果，李乐对某城市环形隧道进行了实体实验，验证了该隧道的排烟方案，未对通风排烟模型进行研究，唐飞等人设计了一种城市交通联系隧道的试验装置，但该装置主要针对一般环形的城市交通隧道，与采用出入口匝道连接主隧道和分支环路隧道的城市交通隧道存在较大差异。（2）现有研究缺乏分支环路隧道的出入口匝道对整体隧道的通风临界风速的研究。分支环路隧道与主隧道连接的出入口匝道对主隧道的通风风速有较大影响，在匝道处，隧道内的气流存在分流和交汇的情况，导致隧道内的气流与普通隧道存在差异，需要设计相应的装置对其进行研究，保障隧道内通风排烟设计的合理性。（3）当分支环路隧道与主隧道的纵向通风方向不一致时，可能导致烟气在主隧道和分支环路隧道内循环运动。采用纵向通风排烟的隧道，其通风排烟方向一般与隧道内车行方向一致，火灾时烟气从起火点以单一方向从下游出口排出隧道，当因功能需要，分支环路隧道与主隧道的车行方向不一致而导致其通风排烟方向不一致时，烟气难以以单一方向从下游出口排出隧道，对隧道内消防安全带来重大危害，其通风排烟策略和设计有待开展深入研究。综上所述，需要建立一种试验装置对设有分支环路隧道交汇出入口的城市交通隧道进行细致分析和研究。

发明内容

为解决现有技术中的不足之处，本实用新型提供一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验装置，通过该装置可以模拟该类隧道中发生火灾时的烟气蔓延规律和通风排烟效果，研究有分支环路隧道时，在纵向通风排烟系统的作用下，隧道内火灾烟气产生的温度、一氧化碳、烟气等在隧道内的变化规律；分析火灾烟气在主隧道和分支环路隧道内的蔓延情况、分支环路隧道和主隧道间烟气蔓延的相互影响；研究有分支环路隧道时的临界风速；分析不同通风排烟模式下烟气控制效果，提出带有分支的交汇隧道的纵向通风排烟策略，为类似的隧道防排烟设计提供技术支持；为带有分支环路隧道的烟气蔓延规律研究和防排烟设计研究提供试验平台，具体技术方案为，一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验模拟装置，交汇隧道包括主隧道、匝道、分支环路隧道、端部封堵板及固定柱，通风排烟试验装置包括火源模拟装置、隧道环境测量装置、通风排烟装置、烟气运动观测装置，其特征在于：主隧道通过两个匝道与分支环路隧道连通，所述匝道包括左拐弯道墙体a、左拐弯道墙体b和右拐弯道墙体a、右拐弯道墙体b，匝道的右拐弯道墙体a与左拐弯道墙体b交点处固定一个固定柱，固定柱上固定有端部封堵板，以改变分支环路隧道的进出形式，在主隧道和分支环路隧道连接的主隧道中间位置设置疏散门；所述火源模拟装置包括燃烧物、称重系统，其中燃烧物可根据试验需要采用木垛、柴油或类似可燃物，称重系统用于测量试验过程中燃烧物的质量损失，火源模拟装置可根据试验需要设置在隧道内的任意位置；所述隧道环境测量装置包括温度测量装置、热辐射测量装置、风速测量装置，温度测量装置为数支热电偶成束固定在一起，根据试验测量需要若干束温度测量装置沿隧道长度方向布置在隧道中心线上，热辐射测量装置布置在火源附近，风速测量装置沿隧道长度方向布置，隧道环境测量装置用于测量试验时燃烧物附近及隧道不同部位的温度、热辐射、风速环境参数；所述通风排烟装置包括轴流风机、射流风机，轴流风机设置在主隧道的一端，形成主隧道和分支环路隧道内的纵向通风风速、排除隧道内的火灾烟气，射流风机沿主隧道长度方向均匀设置在主隧道和分支环路隧道顶部，提升主隧道和分支环路隧道内纵向通风排烟的速度，控制烟气的回流；所述烟气运动观测装置包括观察窗、摄像机和照相机，观察窗设置在主隧道和分支环路隧道的外侧壁上，采用防火玻璃制作，可在外部观察隧道内的火灾和烟气蔓延情况，摄像机和照相机，分布在主隧道和分支环路隧道内部，观察和记录火灾和烟气的发展蔓延情况。

本实用新型的有益效果是，在城市交通隧道火灾烟气蔓延和排烟试验研究方面，可以模拟和研究有分支和交汇的隧道在纵向通风排烟作用下的烟气流动规律和排烟方案、设计参数；通过本装置的试验模拟可以测量火灾时隧道内的烟气运动、温度变化规律，比较不同排烟方案、分析排烟效果，确定有分支和交汇的城市交通隧道排烟设计参数；在研究交叉路口对烟气蔓延和排烟效果方面，可根据实际需求改变隧道匝道的方向，以研究不同的匝道方向对烟气蔓延和防排烟效果的影响，提出交汇或分支匝道的排烟方式。

附图说明

图1为本实用新型的隧道模型平面图；

图2为本实用新型的隧道模型剖面图；

图3为本实用新型的隧道测量系统布置剖面示意图；

图4为本实用新型的实施一模式示意图；

图5为本实用新型的实施二模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本实用新型。

如图1、2、3所示，一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验模拟装置，交汇隧道包括主隧道1、匝道2、分支环路隧道4、端部封堵板7及固定柱11，通风排烟试验装置包括火源模拟装置、隧道环境测量装置、通风排烟装置、烟气运动观测装置，主隧道1通过两个匝道2与分支环路隧道4连通，所述匝道2包括左拐弯道墙体a5、左拐弯道墙体b6和右拐弯道墙体a9、右拐弯道墙体b8，匝道2的右拐弯道墙体a9与左拐弯道墙体b6交点处固定一个固定柱11，固定柱11上固定有端部封堵板7，以改变分支环路隧道4的进出形式，在主隧道1和分支环路隧道4连接的主隧道1中间位置设置疏散门17。

所述火源模拟装置包括燃烧物10、称重系统3，其中燃烧物10可根据试验需要采用木垛、柴油或类似可燃物，称重系统3用于测量试验过程中燃烧物的质量损失，火源模拟装置可根据试验需要设置在隧道内的任意位置。

所述隧道环境测量装置包括温度测量装置16、热辐射测量装置15、风速测量装置18，温度测量装置16为数支热电偶成束固定在一起，根据试验测量需要若干束温度测量装置16沿隧道长度方向布置在隧道上部，热辐射测量装置（15）采用既有设备热流计，布置在火源附近，风速测量装置18采用既有设备风速仪沿隧道长度方向布置，隧道环境测量装置用于测量试验时燃烧物10附近及隧道不同部位的温度、热辐射、风速环境参数。

所述通风排烟装置包括轴流风机13、射流风机14，轴流风机13设置在主隧道1的一端，形成主隧道1和分支环路隧道4内的纵向通风风速、排除隧道内的火灾烟气，射流风机14沿主隧道1长度方向均匀设置在主隧道1和分支环路隧道4顶部，提升主隧道1和分支环路隧道4内纵向通风排烟的速度，控制烟气的回流；所述烟气运动观测装置包括观察窗12、摄像机19和照相机20，观察窗12设置在主隧道1和分支环路隧道4的外侧壁上，采用防火玻璃制作，可在外部观察隧道内的火灾和烟气蔓延情况，摄像机19和照相机20，分布在主隧道1和分支环路隧道4内部，观察和记录火灾和烟气的发展蔓延情况。

实施例一：

如图4所示状态，当火灾发生在主隧道1时，开启主隧道1端部的轴流风机13、主隧道1内的射流风机14，利用试验装置内的烟气运动观测装置观察火灾烟气在主隧道1内的运动情况，利用隧道环境测量装置测量并记录各项参数数据，根据试验需求和烟气发展情况，决定是否开启分支环路隧道4内的射流风机14及其开启方式，开始后继续观测试验现象和记录试验数据。

当火灾发生在分支环路隧道4内时，首先开启分支环路隧道4内的射流风机14进行通风排烟，烟气运动观测装置观察火灾烟气在分支环路隧道4内的运动情况，利用试验装置内的隧道环境测量装置测量并记录各项参数数据，根据试验需求和烟气发展情况，决定是否开启主隧道1内的射流风机14及其开启方式，开始后继续观测试验现象和记录试验数据。

实施例二：

如图5所示状态，当火灾发生在主隧道1时，开启主隧道1端部的轴流风机13、主隧道1内的射流风机14，观测装置观察火灾烟气在主隧道1内的运动情况，利用隧道环境测量装置测量并记录各项参数数据，根据试验需求和烟气发展情况，决定是否开启分支环路隧道4内的射流风机14及其开启方式，开始后继续观测试验现象和记录试验数据。

当火灾发生在分支环路隧道4内时，首先开启分支环路隧道4内的射流风机14进行通风排烟，观测装置观察火灾烟气在支环路隧道4内的运动情况，利用试验装置内的隧道环境测量装置测量并记录各项参数数据，根据试验需求和烟气发展情况，决定是否开启主隧道1内的射流风机14及其开启方式，开始后继续观测试验现象和记录试验数据。

Claims (1)

1.一种匝道方向可变的交汇隧道通风排烟试验模拟装置，交汇隧道包括主隧道（1）、匝道（2）、分支环路隧道（4）、端部封堵板（7）及固定柱（11），通风排烟试验装置包括火源模拟装置、隧道环境测量装置、通风排烟装置、烟气运动观测装置，其特征在于：主隧道（1）通过两个匝道（2）与分支环路隧道（4）连通，所述匝道（2）包括左拐弯道墙体a（5）、左拐弯道墙体b（6）和右拐弯道墙体a（9）、右拐弯道墙体b（8），匝道（2）的右拐弯道墙体a（9）与左拐弯道墙体b（6）交点处固定一个固定柱（11），固定柱（11）上固定有端部封堵板（7），以改变分支环路隧道（4）的进出形式，在主隧道（1）和分支环路隧道（4）连接的主隧道（1）中间位置设置疏散门（17）；所述火源模拟装置包括燃烧物（10）、称重系统（3），其中燃烧物（10）可根据试验需要采用木垛、柴油或类似可燃物，称重系统（3）用于测量试验过程中燃烧物的质量损失，火源模拟装置可根据试验需要设置在隧道内的任意位置；所述隧道环境测量装置包括温度测量装置（16）、热辐射测量装置（15）、风速测量装置（18），温度测量装置（16）为数支热电偶成束固定在一起，根据试验测量需要若干束温度测量装置（16）沿隧道长度方向布置在隧道中心线上，热辐射测量装置（15）布置在火源附近，风速测量装置（18）沿隧道长度方向布置，隧道环境测量装置用于测量试验时燃烧物（10）附近及隧道不同部位的温度、热辐射、风速环境参数；所述通风排烟装置包括轴流风机（13）、射流风机（14），轴流风机（13）设置在主隧道（1）的一端，形成主隧道（1）和分支环路隧道（4）内的纵向通风风速、排除隧道内的火灾烟气，射流风机（14）沿主隧道（1）长度方向均匀设置在主隧道（1）和分支环路隧道（4）顶部，提升主隧道（1）和分支环路隧道（4）内纵向通风排烟的速度，控制烟气的回流；所述烟气运动观测装置包括观察窗（12）、摄像机（19）和照相机（20），观察窗（12）设置在主隧道（1）和分支环路隧道（4）的外侧壁上，采用防火玻璃制作，可在外部观察隧道内的火灾和烟气蔓延情况，摄像机（19）和照相机（20），分布在主隧道（1）和分支环路隧道（4）内部，观察和记录火灾和烟气的发展蔓延情况。