本實用新型涉及火災安全技術領域，具體來說是一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺。

背景技術：

隨著我國經濟的快速發展，城市交通擁堵問題越來與而嚴重，城市公路隧道和地鐵隧道的修建在很大程度上緩解了交通壓力。同時，遠程交通線路的不暢通也影響了現代化的進程，穿山公路隧道以及鐵路隧道的修建則大大降低了運輸成本并節省了行駛時間。但是由于隧道自身的結構特點，一旦發生火災便存在造成群死群傷和嚴重經濟損失的風險。一方面，未燃燒充分的有毒煙氣可直接造成人員中毒傷亡，另一方面，積聚的高溫煙氣可能導致隧道結構的破損甚至坍塌，因此，隧道火災時的煙氣控制和溫度分布規律等一直是工程領域研究的重點。

開展全尺寸隧道火災研究是最直接的研究手段，但是全尺寸實驗規模大，操作難，成本高，很難獲得大量的實驗數據。相反，小尺寸實驗則不具有上述困難，且實驗規律性較好，在現階段獲得了廣泛的應用。

但是，目前常見的小尺寸隧道火災實驗平臺存在著研究情景單一的不足，一個實驗平臺通常只能開展少數幾種研究情景內容。

隧道寬高比不能改變。傳統的隧道火災實驗平臺橫斷面寬高比尺寸是一定的，然而公路隧道，地鐵隧道橫斷面寬高比大不相同，因此，每一個隧道火災實驗平臺只能模擬一種類型隧道的火災情景。

隧道坡度不能調節。只能研究水平隧道火災，沒有考慮不同隧道坡度情境下的隧道火災規律。

隧道兩端口不能封閉。少數狹長腔室兩側全部封閉，或者一端封閉，傳統的隧道火災實驗平臺不能滿足上述要求。

多孔氣體燃燒器高度不能調節。在以往的隧道火災實驗中，多孔氣體燃燒器通常放在隧道內部，其火焰燃燒面遠遠高于隧道底板，且燃燒器高度不能調節，這也與特定火災情景不符。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了解決現有小尺寸隧道火災實驗平臺功能單一的缺陷，提供一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺來解決上述問題。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺，包括隧道主體、手動門，底座，豎井，通風系統，火源模擬系統，以及監測系統；其中：

所述隧道主體由多節相同的并可以水平拆卸的子隧道拼接而成；

所述手動門采用金屬薄片材料，手動門設置在隧道主體兩側；

所述底座于每一子隧道下獨立安裝，底座的四支柱分別布置在底座的四角處；

所述豎井位于隧道頂板上，其橫截面為矩形；豎井三面為防火板，一面為防火玻璃；

設置在所述隧道主體一側的通風系統包括變頻風機和與變頻風機相鄰的整流管；

所述火源模擬系統包括多孔氣體燃燒器，氣體流量計，燃氣瓶以及供氣管，燃氣瓶通過供氣管連接氣體流量計下端口，氣體流量計上端口通過另一個供氣管連接至多孔氣體燃燒器底部下的圓孔，打開燃氣瓶閥門，調節減壓閥控制氣體壓力至穩定值后，通過調節氣體流量計浮子高度來控制氣體流量，可燃氣體分別通過燃氣瓶、供氣管、氣體流量計、供氣管，最后進入多孔氣體燃燒器，通過點火器可以引燃氣體。

所述監測系統與隧道主體配套，所述監測系統包括溫度測試系統，煙氣流場監測系統以及數碼相機記錄系統。

其中，所述子隧道包括隧道框架、兩個側壁、頂板和底板；

所述隧道框架為金屬框架；

所述的一個側壁、頂板和底板為防火板，與隧道框架密封拼接；

所述的另一側壁為防火玻璃，密封嵌入玻璃框架內；

所述防火玻璃和玻璃框架可自上而下旋轉開啟，關閉狀態下通過隧道框架上沿的緊固鎖緊固。

其中，所述隧道主體的底板沿縱向中心線方向包括一系列正方形開口，多孔氣體燃燒器通過底板開口進入隧道主體內，不放置燃燒器的開口用薄金屬板覆蓋。

其中，所述隧道主體內不同高度處設有卡槽，在不同高度的卡槽上可以嵌入額外的底板來改變隧道高度，進而調節隧道的寬高比。

其中，所述卡槽分布在每一子隧道同一水平面的兩側。

其中，所述底座的支柱為液壓式自動升降柱，具有升降功能。

其中，所述豎井的三面為防火板，一面為防火玻璃，且豎井的防火玻璃和隧道的防火玻璃位于同一豎直平面，用于觀察豎井作用下，煙氣在隧道和豎井中的流動狀態和控制效果。

其中，所述整流管至少長1m，位于第一段子隧道中，且完全填充于隧道橫截面內。

其中，所述多孔氣體燃燒器具有升降功能，由凹槽，底座套筒和升降桿組成；

所述凹槽橫截面為正方形，大小等于隧道主體底板上的開口；凹槽下方有一圓孔；

所述底座套筒上有一穿孔內螺紋和一配套的螺紋桿；

所述升降桿固定在凹槽的下表面。

其中，所述監測系統中的溫度測試系統包括熱電偶和數據采集設備，熱電偶放置在隧道主體頂板下表面1-2cm處的縱向中心線上；所述監測系統中的煙氣流場監測系統包括激光片光源，放置在隧道主體的一側；所述數碼像機放于隧道主體防火玻璃面的一側。

通過采用上面技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型的一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺，與現有實驗臺相比功能更加齊全，具體體現在：

(1)隧道橫斷面寬高比可改變來模擬不同類型隧道。在隧道距底板不同高度處設有卡槽，通過在卡槽上嵌入額外的底板，可以改變隧道橫斷面的寬高比，進而可構造成公路隧道模型、地鐵隧道模型以及地鐵車廂模型等。

(2)隧道坡度可連續性變化。每個子隧道底座的四個角設有液壓式自動升降柱，具有升降功能，通過調節每一升降柱的高度，可以改變隧道主體的坡度，進而研究坡度對隧道火災的影響。

(3)隧道兩側的手動門可實現一側封閉或兩側同時封閉。手動門放于的隧道兩側，平時處于開啟狀態，門扇面與隧道縱向平行，研究一端封閉或兩端全封閉的腔室火災情景時，通過旋轉門扇，使之與隧道縱向垂直，達到封閉要求。

(4)多孔氣體燃燒器伸出隧道底板的高度可手動調節。多孔氣體燃燒器通過底板開孔進入隧道主體，通過調節升降桿來控制多孔氣體燃燒器高度，進而可根據實際火災情景設置火焰燃燒面高度。

(5)隧道一側的通風系統和隧道頂棚豎井可以分別或同時使用，用來研究隧道火災煙氣控制方法。

附圖說明

圖1是一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺的總體結構示意圖。

圖2是圖1中所示一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺的隧道主體。

圖3是圖1中所示一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺兩側的手動門。

圖4是圖1中所示一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺的底座。

圖5是圖1中所示一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺的火源模擬系統。

其中，1-隧道主體、2-手動門、3-底座、4-豎井、5-通風系統、6-火源模擬系統、7-監測系統、8-子隧道、9-支柱、10-變頻風機、11-整流管、12-多孔氣體燃燒器、13-氣體流量計，14-燃氣瓶、15-供氣管、16-隧道框架、17-側壁、18-底板、19-防火玻璃、20-玻璃框架、21-緊固鎖、22-開口、23-薄金屬板、24-卡槽、25額外的底板、26-凹槽、27-底座套筒、28-升降桿、29-圓孔、30-穿孔內螺紋、31-螺紋桿、32-熱電偶、33-激光片光源、34-數碼像機。

具體實施方式

本實用新型的實用新型構思在于：提供一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺，包括隧道主體，所述隧道主體由多節相同的并可以水平拆卸的子隧道拼接而成，可以方便調節隧道長度；隧道主體兩側的手動門，所述手動門為金屬薄片材料，平時處于開啟狀態，門扇面與隧道縱向平行，研究一端封閉或兩端全封閉的腔室火災情景時，通過旋轉門扇，使之與隧道縱向垂直，達到封閉要求；底座，所述底座于每一子隧道下獨立安裝，底座的四支柱分別布置在底座的四角處；隧道頂板上的豎井，所述豎井位于隧道頂板上，其橫截面為矩形；設置在隧道主體一側的通風系統，所述通風系統包括變頻風機和相鄰的整流管；火源模擬系統，所述火源模擬系統包括多孔氣體燃燒器，氣體流量計，燃氣瓶以及供氣管；隧道主體配套的監測系統，所述監測系統包括溫度測試系統，煙氣流場監測系統以及數碼相機記錄系統。

另外，所述一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺，還包括如下附加技術特征：

所述子隧道包括隧道框架、兩個側壁、頂板和底板。其中，

所述隧道框架為金屬框架；所述的一個側壁、頂板和底板為防火板，與隧道框架密封拼接；所述的另一側壁為防火玻璃，密封嵌入隧道框架內，用于觀察實驗現象。

所述防火玻璃和玻璃框架可自上而下旋轉開啟，關閉狀態下通過隧道框架上沿的緊固鎖緊固。

所述隧道主體的底板沿縱向中心線方向包括一系列正方形開口，多孔氣體燃燒器通過底板開口進入隧道主體內，不放置多孔氣體燃燒器的開口用薄金屬板覆蓋。

所述隧道主體內不同高度處設有卡槽，在不同高度處的卡槽上可以嵌入額外的底板來改變隧道高度，進而調節隧道的寬高比。

所述卡槽分布在每一子隧道同一水平面的兩側。

所述底座支柱為液壓式自動升降柱，具有升降功能。通過調節支柱高度，可以改變隧道主體的坡度，進而研究坡度對隧道火災的影響。

所述豎井三面為防火板，一面為防火玻璃，且豎井防火玻璃面和隧道主體防火玻璃面位于同一豎直平面，用于觀察豎井作用下，煙氣在隧道和豎井中的流動狀態和控制效果。

所述變頻風機與第一段子隧道密封拼接，通過調節頻率大小來改變縱向通風速度，進而研究縱向通風對隧道火災的影響。

所述整流管至少長1m，位于第一段子隧道中，且完全填充于隧道橫截面內，起到穩定并均勻分布速度場的作用。

所述多孔氣體燃燒器具有升降功能，由凹槽，底座套筒和升降桿組成。所述凹槽橫截面為正方形，大小等于隧道主體底板上的開口；所述凹槽下方有一圓孔，用以接通供氣管，所述凹槽內用細石子均勻填充，保證燃氣均勻穩定燃燒；所述底座套筒上有一穿孔內螺紋和一個配套的螺紋桿；所述升降桿固定在凹槽的下表面。

所述多孔氣體燃燒器底座套筒位于地面，凹槽通過隧道主體底板上的開口進入隧道主體。

所述溫度測試系統包括熱電偶和數據采集設備。其中熱電偶放置在隧道主體頂板下表面1-2cm處的縱向中心線上，間距根據實際需要布置；所述煙氣流場監測系統包括激光片光源，放置在隧道主體的一側，用于觀測煙氣層的運動軌跡；數碼像機放于隧道主體防火玻璃面的一側，用于記錄實驗結果。

為了對本實用新型的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：

如圖1所示，本實用新型所述的一種小尺寸多功能隧道火災實驗平臺，包括隧道主體1、隧道主體兩側的手動門2，底座3，隧道頂板上的豎井4，設置在隧道主體一側的通風系統5，火源模擬系統6，以及設在隧道內部配套的監測系統7。

如圖2所示，隧道主體由七節完全相同字隧道8密封拼接而成，拆卸方便，可以根據需要選取隧道長度。隧道框架16為金屬框架。隧道的一個側壁17、頂板和底板18為1cm厚防火板，與隧道框架16密封拼接。另一側壁為0.5cm厚防火玻璃19，密封嵌入可獨自打開的玻璃框架20內，可以準確觀察并記錄隧道火災實驗過程中的現象。在本實用新型的一個示例中，隧道主體1長14m，寬0.4m，高0.5m，可以模擬1/10小尺寸地鐵隧道。

在本實用新型的一個示例中，在每一子隧道在距底板0.1m和0.2m的兩側分別安置一對卡槽24，在0.1m卡槽上插入額外的底板25，可以構造成寬高比為1的地鐵車廂模型，在0.2m卡槽上插入額外的底板25，可以構造成寬高比為4:3的公路隧道模型。

在每一子隧道8的隧道框架16上沿設有一緊固鎖21，打開緊固鎖21，防火玻璃19和玻璃框架20可自上而下旋轉開啟，以在在隧道主體1進行實驗前準備工作，如熱電偶31布置，多孔氣體燃燒器12的點火等。完成后，抬起防火玻璃19和玻璃框架20，再用緊固鎖21緊固。

如圖1所示，隧道主體1的底板18沿縱向中心線方向包括一系列正方形開口22，多孔氣體燃燒器12燃燒面通過開口22進入隧道主體內1，無關的開口22用薄金屬板23覆蓋。在本實用新型的一個示例中，在隧道主體右側每隔2m出現一個開口22，用來研究不同縱向火源位置對腔室火災的影響。

如圖1所示，豎井4位于隧道主體1頂板上，與隧道主體1內部相通。豎井4三面為1cm厚防火板，一面為0.5cm厚防火玻璃19，與隧道主體防火玻璃19面位于同一豎直平面，用于觀察豎井作用下，煙氣在隧道和豎井中的流動狀態和控制效果。不考慮自然排煙時可以卸掉豎井4，并用薄金屬板23覆蓋頂板開口。變頻風機10與第一段子隧道8密封拼接，通過調節頻率大小來改變縱向通風速度。整流管11至少長1m，位于第一段子隧道8中，且完全填充于隧道橫截面內，起到穩定并均勻分布速度場的作用。在本實用新型的一個示例中，豎井4位于隧道主體1中間，其高0.3m，長和寬均為0.2m，同時打來變頻風機10，用來研究隧道發生火災時，在縱向機械通風和豎井自然排煙的共同作用下，隧道火災煙氣的控制效果。

如圖3所示，隧道主體1兩側的手動門2為金屬薄片材料，平時處于開啟狀態，門扇面與隧道縱向平行，用來模擬傳統隧道火災實驗。當研究一端封閉或兩端全封閉的腔室火災情景時，通過旋轉門扇，使之與隧道縱向垂直，達到封閉要求。

如圖4所示，底座3為金屬鋼架，獨立放置于每一子隧道的下面。底座3的四個支柱9分別位于其四個角，為液壓式自動升降柱，具有升降功能。在本實用新型的一個示例中，調節每一子隧道8下底座支柱9的高度，改變隧道主體1的坡度，進而研究坡度對隧道火災的影響。

如圖5所示，火源模擬系統6由多孔氣體燃燒器12，氣體流量計13，燃氣瓶14以及供氣管15組成。多孔氣體燃燒器12由凹槽26，底座套筒27和升降桿28組成，升降桿28固定在凹槽26的下表面。凹槽26橫截面為正方形，大小等于隧道主體底板上的開口22。凹槽26內用細石子均勻填充，保證燃氣均勻穩定燃燒。

底座套筒27上有一穿孔內螺紋30和一個配套的螺紋桿31，升降桿28嵌入底座套筒27內，手動調整升降桿28在底座套筒27中的豎向位置，然后將螺紋桿31插入穿孔內螺紋30內緊固升降桿，進而完成多孔氣體燃燒器12高度的設定。在本實用新型的一個示例中，底座套筒27放于地面上，凹槽26通過底板開口22進入隧道主體1內，調節升降桿28的豎向位置使凹槽26上表面與隧道底板18平齊。

凹槽26下方有一圓孔29，與供氣管15連通，供氣管15另一端連接氣體流量計13上端口，氣體流量計13下端口引入另一供氣管13與燃氣瓶14連通。打開燃氣瓶14閥門，調節減壓閥控制氣體壓力至穩定值后，通過調節氣體流量計13浮子高度來控制氣體流量，該流量與燃氣有效燃燒熱的乘積，即為相應的火源熱釋放速率。可燃氣體分別通過燃氣瓶14、供氣管15、氣體流量計13、供氣管15，最后進入多孔氣體燃燒器12，通過點火器可以引燃氣體。

如圖1所示，熱電偶32放置在隧道主體1頂板下表面1-2cm處的縱向中心線上，用于測試頂板下最高煙氣溫升以及溫降規律等。熱電偶32間距根據實際需要布置，測試數據通過數據采集模塊傳輸到電腦上。激光片光源33放置在隧道主體1的一側，通過打出的綠光，可以更加清晰地觀測煙氣層的運動軌跡，如煙氣層的蔓延距離，蔓延速度和沉降速度等。數碼像機34放于隧道主體1防火玻璃19面的一側，用于記錄實驗結果。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內。本實用新型要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。