CN215117880U - 一种列车火灾开口火溢流实验装置 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例提供的一种列车火灾开口火溢流实验装置，包括：车厢主体；实验窗口，设置于车厢主体的侧面，被配置为能够观察车厢主体内部；通风口，设置于实验窗口上，被配置为当车厢主体内部温度达到阈值时开启；测量组件，设置于车厢主体顶部外侧与通风口对应的位置，被配置为能够测量通过通风口溢出的溢流火参数；火灾模拟组件，设置于车厢主体内，被配置为能够模拟列车火灾情景。本说明书一个或多个实施例通过建立模拟车厢火灾环境，并通过实验窗口的通风口造成开口火溢流，从而对开口火溢流的参数进行测量，可以有效模拟出车厢内发生火灾时窗户破裂开口火溢流的火焰溢出机制，进而可以更为有效的对列车火灾进行防护。

Description

一种列车火灾开口火溢流实验装置

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及列车安全技术领域，特别是指一种列车火灾开口火溢流实验装置。

背景技术

高速列车在发生火灾时，在人为和窗户受热变形的影响下，列车很容易在窗口处被破坏形成开口，从而形成开口火溢流或称为开口溢流火。火焰及其产生的有毒烟气会通过玻璃脱落后形成的开口向车厢外蔓延，扩大火灾规模，从而可能造成更大的生命和财产损失。

从而在本领域中急需一种可以研究列车车厢内发生火灾时窗户破裂开口火溢流的火焰溢出机制的装置，来更好的防控列车发生火灾时的开口火溢流。

实用新型内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种列车火灾开口火溢流实验装置及实验方法。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种列车火灾开口火溢流实验装置，包括：

车厢主体；

实验窗口，设置于所述车厢主体的侧面，被配置为能够观察所述车厢主体内部；

通风口，设置于所述实验窗口上，被配置为当所述车厢主体内部温度达到阈值时开启；

测量组件，设置于所述车厢主体顶部外侧与所述通风口对应的位置，被配置为能够测量通过所述通风口溢出的溢流火参数；

火灾模拟组件，设置于所述车厢主体内，被配置为能够模拟列车火灾情景。

在一些实施方式中，所述测量组件，包括：

支架，垂直于所述车厢主体顶部平面设置；

至少两个测温电偶，设置于所述支架上，被配置为能够测量所述车厢主体顶部外侧不同高度处的溢流火的温度。

在一些实施方式中，所述车厢主体顶部设置有滑轨，所述支架设置于所述滑轨上，所述支架被配置为能够在所述滑轨上滑动。

在一些实施方式中，所述车厢主体在所述实验窗口旁设置有至少两个测速单元；

所述测速单元，被配置为能够测量所述实验窗口处的风速以确定火灾中性面。

在一些实施方式中，所述车厢主体内设置有温度感应器；

所述温度感应器，与所述通风口通信连接，被配置为感应所述车厢主体内的温度并能够指示所述通风口开启。

在一些实施方式中，所述通风口大小可调节。

在一些实施方式中，所述火灾模拟组件包括：设置于所述车厢主体底部的可拆卸燃烧器。

在一些实施方式中，所述车厢主体端面连接有流线型车头及流线型车尾。

在一些实施方式中，所述车厢主体底部设置有移动轮，被配置为能够带动所述车厢主体移动以模拟列车运行状态。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种列车火灾开口火溢流实验装置，包括：车厢主体；实验窗口，设置于车厢主体的侧面，被配置为能够观察车厢主体内部；通风口，设置于实验窗口上，被配置为当车厢主体内部温度达到阈值时开启；测量组件，设置于车厢主体顶部外侧与通风口对应的位置，被配置为能够测量通过通风口溢出的溢流火参数；火灾模拟组件，设置于车厢主体内，被配置为能够模拟列车火灾情景。本说明书一个或多个实施例通过建立模拟车厢火灾环境，并通过实验窗口的通风口造成开口火溢流，从而对开口火溢流的参数进行测量，可以有效模拟出车厢内发生火灾时窗户破裂开口火溢流的火焰溢出机制，进而可以更为有效的对列车火灾进行防护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本说明书一个或多个实施例提出的一种列车火灾开口火溢流实验装置的结构示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例提出的一种列车火灾开口火溢流实验装置的单节车厢主体的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件、物件涵盖出现在该词后面列举的元件、物件及其等同，而不排除其他元件、物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，开口火溢流(Spill fire plume)是腔室火燃烧过程中一种常见的燃烧现象。对于一个典型的腔室火，根据燃烧进程及火势发展可大致将其划分为四个阶段。在初始阶段，火羽流自着火点不断向周边蔓延，在此过程中，火羽流的燃烧不断从腔室内部卷吸空气。当腔室内部的燃料与空气质量比低于燃料充分燃烧所需的化学当量比时，燃烧将不充分，并伴随有烟气聚积在顶棚。烟气层及火羽流的热反馈会进一步加速底部及周围可燃物热解及燃烧，并可能会诱使轰燃的发生，造成腔室内部所有可燃物均参与燃烧。此时，腔室火灾将达到充分发展阶段，内部的燃烧强度及产烟速率均达峰值。这一阶段，腔室内部的火羽流从底层卷吸进入的氧气不足以维持可燃物的燃烧，因此燃烧将自发向外获取空气。与此同时，室内外温差产生的浮力压差也将驱使烟气及火羽流自窗户或门等开口向外溢出。溢出的热羽流中包含未燃或未充分燃烧的可燃气体，在开口处与新鲜空气发生混合，从而发生进一步燃烧。这种从腔室开口由内向外溢出并伴随有剧烈燃烧的火羽流，称为火溢流。高速列车车窗处于密封状态，车厢内行李、座椅等可燃物较多，人员密集。火灾发生初期，乘客紧急向相邻车厢疏散，疏散过程中可能存在乘客打破车窗玻璃逃生的情况，人为破窗行为可能引起烟气溢流；此外，列车车厢玻璃内部和外部存在温度差，玻璃可能受热变形并破裂脱落，形成通风口，从而形成开口火溢流。火焰及其产生的有毒烟气通过开口向车厢外蔓延，扩大火灾规模，给社会造成更大的生命和财产损失。

结合上述实际情况，本说明书一个或多个实施例提出了一种列车火灾开口火溢流实验装置，通过建立模拟车厢火灾环境，并通过实验窗口的通风口造成开口火溢流，从而对开口火溢流的参数进行测量，可以有效模拟出车厢内发生火灾时窗户破裂开口火溢流的火焰溢出机制，进而可以更为有效的对列车火灾进行防护。

如图1、图2所示，为本说明书一个或多个实施例提供的一种列车火灾开口火溢流实验装置的结构示意图，包括：

车厢主体100；

实验窗口110，设置于所述车厢主体100的侧面，被配置为能够观察所述车厢主体100内部；

通风口111，设置于所述实验窗口110上，被配置为当所述车厢主体100内部温度达到阈值时开启；

测量组件120，设置于所述车厢主体100顶部外侧与所述通风口111对应的位置，被配置为能够测量通过所述通风口111溢出的溢流火参数；

火灾模拟组件130，设置于所述车厢主体100内，被配置为能够模拟列车火灾情景。

其中，车厢主体即为长方体的类似列车车厢的厢型结构，在如图2中所示的车厢主体示意结构中，车厢主体是由长(100-A)、宽(100-B)及高(100-C)构成的长方体，其中由长与宽构成的两面为车厢主体的顶面和地面，由长与高构成的两面为车厢主体的侧面，由宽与高构成的两面为车厢主体的端面，由公知常识可知在列车车厢结构中端面一般是用于与其他列车车厢相连接的、底面通过车轮与轨道接触以实现移动、侧面一般设置有进出门等结构。

之后，在车厢主体的侧面设置实验窗口，用于观察车厢主体内部的情况，通过这个窗口可以观察到车厢主体内火势的具体情形，同时这个实验窗口可以是仅占据车厢主体侧面部分区域，此处并不限定实验窗口的具体形状及大小，同时也可以是将整个车厢主体侧面都制作成透明的窗口，用以观察车厢主体内部。在实验窗口上设置有通风口，通风口在正常状态下呈闭合状态，而在车厢主体内温度达到一定温度后会开启，以形成开口火溢流。通风口的形状可以是圆形、方形、菱形或不规则形状等，用以模拟乘客破坏窗户的情形。同时，为了判断通风口的大小是否会对开口火溢流造成影响，可以通过将通风口设计成可以改变大小的可调节通风口，或是将实验窗口设计成可拆卸的实验窗口，通过搭配设置有不同通风口大小的实验窗口来进行实验。

之后，测量组件为针对开口火溢流进行设计的测量组件，而在针对火灾的测试实验中，其测量的指标主要是针对温度、风速、风向、气体成分等指标。而针对开口火溢流，其主要需要测量的是火焰或是烟气通过开口出来后在其上方形成的温度梯度和/或风向等指标，从而需要在车厢主体顶部外侧与通风口对应的位置处设置测量组件，测量组件可以通过竖直的支架及设置在支架上不同高度上的电热偶等测量组件组成，进而可以测量通风口上方不同高度的温度变化、风速风向变化等参数、也可以对烟气成分进行分析；同时也可以将测量组件设置成朝向侧面外侧延伸的组件，以测量烟气或火焰在从通风口出来后在水平方向上的变化等等。

最后，火灾模拟组件设置在车厢主体内部，可以是设置在车厢主体底部，也可以是分布在车厢主体内部各处，其只要能完成模拟火灾的目的即可，其本身可以是一种燃烧器等组件。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种列车火灾开口火溢流实验装置，包括：车厢主体；实验窗口，设置于车厢主体的侧面，被配置为能够观察车厢主体内部；通风口，设置于实验窗口上，被配置为当车厢主体内部温度达到阈值时开启；测量组件，设置于车厢主体顶部外侧与通风口对应的位置，被配置为能够测量通过通风口溢出的溢流火参数；火灾模拟组件，设置于车厢主体内，被配置为能够模拟列车火灾情景。本说明书一个或多个实施例通过建立模拟车厢火灾环境，并通过实验窗口的通风口造成开口火溢流，从而对开口火溢流的参数进行测量，可以有效模拟出车厢内发生火灾时窗户破裂开口火溢流的火焰溢出机制，进而可以更为有效的对列车火灾进行防护。

在一些应用场景中，为了能够准确判断临界烟气逆流。如图2所示，所述测量组件120，包括：

支架121，垂直于所述车厢主体100顶部平面设置；

至少两个测温电偶122，设置于所述支架121上，被配置为能够测量所述车厢主体100顶部外侧不同高度处的溢流火的温度。

其中，通过对通风口上部空间内的温度进行监控，可以获取到开口火溢流的温度云不同高度处的温度，从而可以确定出烟气的流向转变节点，从而确定出临界烟气逆流节点，进而对开口火溢流进行数据收集。之后，测温电偶可以是垂直于车厢主体侧面所在平面设置的，可以是与车厢主体侧面所在平面存在一定夹角设置的，以此来针对在车厢主体移动的情况下准确的捕捉到烟气云或温度云。

在一些应用场景中，为了使测量组件能够在车厢主体顶部移动，从而可以根据外部风向等因素对测量组件的位置进行调节。如图2所示，所述车厢主体100顶部设置有滑轨123，所述支架121设置于所述滑轨123上，所述支架121被配置为能够在所述滑轨123上滑动。

当然，车厢主体上一般不会只设置一个实验窗口，而可移动的测量组件可以实现在不同的实验窗口上进行测量，同时，车厢主体本身可以包含多个子车厢，如图1所示，这样测量组件同样可以在不同子车厢之间移动。测量组件通过电动机在滑轨上实现滑动，再通过固定卡槽等结构使测量组件能够稳定停靠在特定位置。

在一些应用场景中，为了方便研究开口火溢流的中性面的高度。如图2所示，所述车厢主体100在所述实验窗口110旁设置有至少两个测速单元112；

所述测速单元112，被配置为能够测量所述实验窗口110处的风速以确定火灾中性面。

其中，在理论分析中，室内火灾开口存在一个理想的中性面。在此水平中性面，燃烧室内部与外部环境压差为零。高温气体与火焰在中性面上部由室内冲出室外，接触到室外空气后持续燃烧；而新鲜环境空气在中性面下从室外环境流入到燃烧室内，为燃烧室内的燃烧提供氧气。进而可以通过测量不同高度的风速风向可以确定出开口火溢流的中性面，以此来对开口火溢流进行研究。当然，在具体应用场景中，车厢主体一般是在运动状态下的，以此来更真实的模仿列车发生火灾的状态，而测速单元会舍弃掉列车运动所影响的风向风速，仅测量竖直于车厢主体侧面的平面上的风速风向，该平面与车厢主体的端面平行。

在一些应用场景中，为了测量车厢主体内部温度并能准确确定通风口开启的时机。如图1所示，所述车厢主体100内设置有温度感应器101；

所述温度感应器101，与所述通风口111通信连接，被配置为感应所述车厢主体100内的温度并能够指示所述通风口111开启。

其中，温度感应器即为可以准确感应外界温度的仪器，其可以是双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等等。当测量到车厢主体内温度达到一定温度时，例如达到600摄氏度，则通知通风口开启。

在一些应用场景中，为了方便研究开口大小因素对车厢火溢流的影响。所述通风口大小可调节。

在一些应用场景中，为了更好的模拟列车火灾的情形。所述火灾模拟组件包括：设置于所述车厢主体底部的可拆卸燃烧器。

其中，在正常情况下，根据统计，列车发生火灾一般是从列车底部或靠近底部的地方开始蔓延的，进而在进行列车火灾模拟时，为了更为贴近实际，则将燃烧器设置在列车主体内部的底面上，而可拆卸的燃烧器可以方便对其的维修更换。同时燃烧器的形状可以是任意形状的，可以根据具体应用场景中不同的火灾原因设计成不同形状。

在一些应用场景中，为了以接近自然风、列车风或隧道中排烟通风在列车周围形成的气流组织，进而研究不同风场对开口火溢流的影响。如图1所示，所述车厢主体100端面连接有流线型车头102及流线型车尾103。

通过流线型车头及车尾可以使车厢主体旁形成更为贴近真实列车的风场环境，从而不论车厢主体是否在移动，其都可分别模拟不同情形下的列车外环境。

在一些应用场景中，为了使车厢主体能够进行移动，以此来模拟列车行驶途中发生的火灾场景。如图1所示，所述车厢主体100底部设置有移动轮104，被配置为能够带动所述车厢主体100移动以模拟列车运行状态。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种列车火灾开口火溢流实验装置，其特征在于，包括：

车厢主体；

实验窗口，设置于所述车厢主体的侧面，被配置为能够观察所述车厢主体内部；

通风口，设置于所述实验窗口上，被配置为当所述车厢主体内部温度达到阈值时开启；

测量组件，设置于所述车厢主体顶部外侧与所述通风口对应的位置，被配置为能够测量通过所述通风口溢出的溢流火参数；

火灾模拟组件，设置于所述车厢主体内，被配置为能够模拟列车火灾情景。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述测量组件，包括：

支架，垂直于所述车厢主体顶部平面设置；

至少两个测温电偶，设置于所述支架上，被配置为能够测量所述车厢主体顶部外侧不同高度处的溢流火的温度。

3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述车厢主体顶部设置有滑轨，所述支架设置于所述滑轨上，所述支架被配置为能够在所述滑轨上滑动。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述车厢主体在所述实验窗口旁设置有至少两个测速单元；

所述测速单元，被配置为能够测量所述实验窗口处的风速以确定火灾中性面。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述车厢主体内设置有温度感应器；

所述温度感应器，与所述通风口通信连接，被配置为感应所述车厢主体内的温度并能够指示所述通风口开启。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述通风口大小可调节。

7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述火灾模拟组件包括：设置于所述车厢主体底部的可拆卸燃烧器。

8.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述车厢主体端面连接有流线型车头及流线型车尾。

9.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述车厢主体底部设置有移动轮，被配置为能够带动所述车厢主体移动以模拟列车运行状态。

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