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申请/专利权人：中国科学技术大学

摘要：本发明公开了一种高速地铁列车车厢和车底火灾模拟系统及其控制方法，包括地铁隧道模型，地铁列车模型，火源模拟系统，数据采集系统，动力系统和控制器；地铁隧道模型和地铁列车模型通过拼接实现模型不同长度的贯通连接；三种火源模拟系统能对列车车厢火、车底电缆火和大功率电器火进行模拟；数据采集系统用于获取火灾特征参数；动力系统使用同步带传动单元，同步带牵引地铁列车模型在滚轮V形导轨上进行高速运动；控制器对模拟系统进行整体控制。本发明能模拟高速地铁列车发生车厢、车底火灾情况，也能对一定速度车底火进行拍摄，用于火焰形态、烟气蔓延、有毒有害气体浓度分布演化规律等多源信息系统的研究，从而为地铁列车火灾防治提供参考。

主权项：1.一种高速地铁列车车厢和车底的火灾模拟系统，其特征在于，包括：地铁隧道模型1、地铁列车模型5、火源模拟系统、动力系统9、数据采集系统、控制器；所述地铁隧道模型1由设置在隧道模型支架11上多个标准段模型拼接而成，任意一个标准段模型是在钢结构骨架上设置有顶棚、底板和两侧壁；所述地铁列车模型5是由若干个列车模型标准段组成，其中，每个列车模型标准段的顶棚、底板、两侧壁均为可拆卸的防火板，并通过连接片15和螺丝螺母16将每个列车模型标准段的两侧壁拼接为钢结构小车，各列车模型标准段侧壁间的缝隙使用防火材料封堵，所述地铁列车模型5的两端部使用防火板封闭并在防火板外部设置有连接杆14；在所述地铁列车模型5的底部设置有水平V形滚轮17；所述火源模拟系统包括：设置在地铁列车模型5车厢内部的车厢火模拟系统6和设置在地铁列车模型5车底的电缆火模拟系统7、大功率电器火模拟系统8；所述车厢火模拟系统6包括：火源单元、固定装置；其中，所述火源单元包括：加热板22、燃料托盘23、防火隔热板24、第一电子天平25、可升降支架26，所述车厢火固定装置包括：U形底座27、竖杆28、滑块29、螺纹丝杆30；在所述地铁列车模型5车厢内部的地面上设置有U形底座27，在所述U形底座27的两平行边上分别连接有竖杆28，竖杆28在所述U形底座27各自的平行边上为可移动结构；每个竖杆上设置有可上下移动的四个滑块29，在每个滑块的中心通过螺纹孔洞连接有螺纹丝杆30；每个螺纹丝杆的一端设有手轮，用于调节螺纹丝杆30的伸缩长度，每个螺纹丝杆30的另一端设有圆形垫片；在所述U形底座27的中间位置处设置有可升降支架26，所述可升降支架26上设置第一电子天平25，所述第一电子天平25上设置防火隔热板24，所述防火隔热板24上设置燃料托盘23，加热板22固定设置在燃料托盘23的一侧壁上；通过U形底座27两平行边的四个滑块29上的各个丝杆，对处于各丝杆的圆形垫片间的燃料托盘23、防火隔热板24、第一电子天平25、可升降支架26进行固定；所述电缆火模拟系统7包括：实验电缆31、电缆架32、点火单元、控制单元，其中，所述点火单元包括：电热丝33、第一导线34、第二导线37、中间插头35、中间插孔36、电源38，所述控制单元包括：第一横杆42、第二横杆43、第三横杆44、第一夹板39、第二夹板40、固定夹41、三个齿轮、三个电机、压力传感器；所述电缆架32将实验电缆31固定在地铁列车模型5车底的中心，所述实验电缆31上缠绕有电热丝33，电热丝33与第一导线34连接，第一导线34与中间插头35连接，所述中间插头35与中间插孔36连接，所述中间插孔36与第二导线37连接，所述第二导线37连接在所述电源38上；所述第一夹板39、第二夹板40用于对中间插头36两侧进行夹紧与松弛，并通过第一夹板39、第二夹板40表面上的压力传感器获取夹紧力，所述固定夹41用于对所述中间插孔36进行夹紧，所述第一夹板39、第二夹板40、固定夹41分别与第一横杆42、第二横杆43、第三横杆44对应连接，所述第一横杆42、第二横杆43、第三横杆44水平放置，且第三横杆44分别与第一横杆42、第二横杆43垂直；所述第一横杆42、第二横杆43、第三横杆44上均设有齿条，并分别与三个齿轮配合，所述控制器分别控制三个电机的转速以对应驱动三个齿轮转动，从而带动设有齿条的三个横杆进行往复直线运动，使得所述中间插头35和中间插孔36之间处于连接或断开状态；所述大功率电器火模拟系统8包括：第二电子天平46、支撑台47、水平支撑架48、左侧竖直杆49、右侧竖直杆50、左侧支撑臂51、右侧支撑臂52、电器火固定装置；所述第二电子天平46置于车厢内部的中心，在第二电子天平46上设置有所述支撑台47，所述支撑台47上连接有水平支撑架48，所述水平支撑架48的两侧连接有左侧竖直杆49、右侧竖直杆50，且所述左侧竖直杆49、右侧竖直杆50在所述水平支撑架48上为可上下移动结构；所述左侧竖直杆49、右侧竖直杆50穿过地铁列车模型5的底板延伸到地铁列车模型5的底部，所述左侧竖直杆49、右侧竖直杆50上分别连接有左侧支撑臂51、右侧支撑臂52，所述左侧支撑臂51、右侧支撑臂52分别在左侧竖直杆49、右侧竖直杆50上为可左右移动结构，所述左侧支撑臂51、右侧支撑臂52用于对可燃物进行支撑；所述电器火固定装置与车厢火固定装置的结构相同，并用于对第二电子天平46、支撑台47进行固定；所述动力系统9包括：滚轮V形导轨18、同步带传动单元；其中，所述同步带传动单元包括：同步带基座19、带轮20、同步带21、伺服电机、驱动器；所述滚轮V形导轨18固定在地铁隧道模型1上，并与所述水平V形滚轮17配合；所述滚轮V形导轨18的两端连接有同步带基座19，并在所述同步带基座19上固定有所述带轮20，所述带轮20与同步带21啮合，所述同步带21水平连接在地铁列车模型5两端部的连接杆14上；以所述控制器控制所述伺服电机的转速并驱动所述带轮20转动后，带动所述同步带21上的地铁列车模型5通过所述水平V形滚轮17在所述滚轮V形导轨18上以不同速度行驶；所述数据采集系统包括：温度测量单元2、热流测量单元3、烟气分析单元4、摄像单元12、计算机终端；所述温度测量单元2、热流测量单元3、烟气分析单元4的探头间隔一定距离布置在所述地铁隧道模型1内侧，用于采集隧道不同位置处温度、热流和气体浓度的变化信号，并将采集到的温度、热流、气体浓度变化信号通过数据采集卡传送到计算机终端进行实时显示与存储，控制器对数据采集系统的开关进行控制；所述摄像单元12位于地铁隧道模型1外侧，且设置在与滚轮V形导轨18平行的另一导轨上，导轨通过摄像单元支架13支撑，所述摄像单元12采用与地铁列车模型5相同的同步带传动单元，通过控制器控制实现摄像单元12与地铁列车模型5的同步运行，用于获取全程的火灾图像信息。

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百度查询： 中国科学技术大学 一种高速地铁列车车厢和车底火灾模拟系统及其控制方法