一种多节可变坡度隧道模型与火灾模拟系统

本发明涉及隧道安全与火灾安全领域，尤其涉及一种多节可变坡度隧道模型与火灾模拟系统。

背景技术：

1、隧道设计中常见的倾斜分岔隧道，其多节不同坡度的特性在火灾情况下的灾变机理和烟气流动规律尚未得到充分研究。尽管这类隧道结构在实际中广泛存在，但缺乏可对多节不同坡度的分岔隧道进行火灾模拟的研究手段和实验平台。

2、现有的隧道模型在模拟实际工程时存在一些局限性，例如，隧道模型的节数较少，这限制了对不同地形坡度的单独调节能力；模型也无法灵活地调整分岔隧道的角度，这在模拟隧道分支时造成了困难。这些限制意味着模型难以准确反映实际隧道中的多变条件。

3、现有的隧道模型存在可调节性和适应性差，无法准确反映复杂多变隧道的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多节可变坡度隧道模型，以解决相关技术中隧道模型可调节性和适应性差，无法准确反映复杂多变隧道的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、本发明提供了一种多节可变坡度隧道模型，包括：模拟隧道、角度调节装置和坡度调节装置。所述模拟隧道包括主隧道模型、分岔隧道模型，所述主隧道模型与多个所述分岔隧道模型通过所述角度调节装置转动连接。

4、所述主隧道模型和分岔隧道模型均由多节箱体依次组装而成，各箱体间设置有折棚风挡，所述折棚风挡两端分别与相邻两个箱体连接，所述折棚风挡为弹性结构。所述角度调节装置用于带动所述分岔隧道模型在水平面内发生转动；所述坡度调节装置包括可调式液压撑脚，所述可调式液压撑脚安装于所述主隧道模型和各所述分岔隧道模型，用于分别调节各节箱体高度进而实现不同的坡度。

5、具体应用时，先根据实验方案，使用工具对所述模拟隧道进行拼接组装；确认实验所需的各节坡度大小和分岔角度大小，将所述分岔隧道模型移动至实验所需的分岔角度位置处，完成分岔角度的调节；计算各隧道模型两端在对应坡度下的高度，通过所述可调式液压撑脚分别抬升至所需高度位置，从而完成隧道各节坡度的调节。

6、可以看出，相较于现有技术，该多节可变坡度隧道模型通过设置角度调节装置和坡度调节装置，提供了可改变不同坡度、不同分岔角度的隧道模型，克服了现有隧道模型存在的可调节性和适应性差，无法准确反映复杂多变隧道的问题。

7、另一方面，本发明提供了一种火灾模拟系统，包括上述的多节可变坡度隧道模型，还包括通风排烟系统、火源模拟系统和数据测量系统。所述通风排烟系统用于所述模拟隧道内的通风和排烟；所述火源模拟系统包括轨道和火源车，所述轨道安装于所述模拟隧道内，所述火源车安装于所述轨道，所述火源车用于产生可控火源并沿所述轨道以预设位置和预设速度进行移动，以模拟不同规模和强度的火灾；所述数据测量系统用于测量隧道内的温度分布与流场内的气体速度和浓度。

8、具体的，所述通风系统包括风机和排烟扇，所述风机包括出风模块、整流管、千斤顶、底座和滑轮。所述整流管安装于所述出风模块靠近所述模拟隧道一侧，所述整流管铰接有整流板，所述出风模块和所述整流管通过所述千斤顶与所述底座连接，所述底座与所述滑轮连接。

9、具体的，所述出风模块包括电机、第一推杆、转动连接于电机轴外周的扇叶以及连接所述第一推杆和所述扇叶的连接件。所述连接件与所述电机轴滑动连接，所述电机轴上开设有扇形槽，所述第一推杆推动所述连接件进而带动所述扇叶在所述扇形槽内摆动进而调整叶片的角度。

10、更进一步的，所述火灾模拟系统还包括联动装置,所述联动装置具有第一状态、第二状态和第三状态。在所述第一状态下，所述电机通过所述联动装置推动所述火源车行进；在所述第二状态下，所述电机与所述火源车的连接被所述联动装置切断，所述火源车保持静止；在所述第三状态下，所述电机通过所述联动装置拉动所述火源车后退。

11、具体的，所述联动装置包括切换组件、转动杆、第二推杆和传送带。所述切换组件与所述转动杆相连，所述转动杆与所述第二推杆相连。所述第二推杆推动所述转动杆沿自身轴线方向滑动，从而带动所述切换组件切换状态，使所述联动装置在所述第一状态、所述第二状态和所述第三状态间切换。所述转动杆通过所述传送带带动所述火源车移动。

12、具体的，所述切换组件包括第一锥齿轮、对称设置且独立转动的第二锥齿轮、第三锥齿轮和换向块。所述第二锥齿轮和所述第三锥齿轮转动连接于所述转动杆并同时与所述第一锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮绕自身轴线转动，所述转动杆与所述换向块连接并在所述第二推杆的推动下带动所述换向块滑动。在所述第一状态下，所述换向块卡接于所述第二锥齿轮，所述第二锥齿轮驱动所述转动杆正转；在所述第二状态下，所述换向块与所述第二锥齿轮和所述第三锥齿轮脱离，所述转动杆静止；在所述第三状态下，所述换向块卡接于所述第三锥齿轮，所述第三锥齿轮驱动所述转动杆反转。

13、具体的，所述联动装置还包括动力传导机构，所述动力传导机构包括第一带轮、第二带轮和传动带。所述第一带轮与所述电机轴连接，所述第二带轮连接于所述第一锥齿轮并带动所述第一锥齿轮绕自身轴线转动，所述传动带将所述第一带轮与所述第二带轮带连接，所述电机的动力被动力传导机构传递到所述切换机构。

14、具体的，所述转动杆包括杆体、套管和第三带轮。所述底座包括支撑板。所述套管键连接于所述杆体背离所述第二推杆一端，所述套管转动连接于所述支撑板。所述第三带轮设置于所述套管背离所述转动杆一端，所述转动杆通过第三带轮连接所述传送带。所述套管用于保护所述转动杆与所述火源车的动力传递关系不受所述转动杆被所述第二推杆推移的影响。

15、可选的，所述转动杆还包括弧形块，所述杆体沿轴线方向设置有一缩径段多个所述弧形块绕所述第三带轮轴线均布并滑动连接于所述第三带轮，所述弧形块向所述第三带轮轴心延伸并抵接于所述缩径段。

16、综合上述技术方案，本发明提供的一种火灾模拟系统的有益效果为：

17、所述火灾模拟系统包括通风排烟系统、火源模拟系统和数据测量系统。所述通风排烟系统用于所述模拟隧道内的通风和排烟；所述火源模拟系统包括轨道和火源车，所述轨道安装于所述模拟隧道内，所述火源车安装于所述轨道，所述火源车用于产生可控火源并沿所述轨道以预设位置和预设速度进行移动，以模拟不同规模和强度的火灾；所述数据测量系统用于测量隧道内的温度分布与流场内的气体速度和浓度。

18、具体应用时，根据实验方案设定设备的技术参数，当模拟环境需要通风时，将所述通风排烟系统按需求放置，设置风速，所述火源模拟系统产生不同规模和强度的火源，所述数据测量系统对火焰形态、温度分布、气体速度、烟气特定物质浓度以及燃料质量损失等数据进行采集和监测。

19、本发明提供的火源模拟系统包括多节可变坡度隧道模型，由此，该火源模拟系统所达到的技术优势及效果同样包括上述多节可变坡度隧道模型所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.一种多节可变坡度隧道模型，其特征在于，包括：

2.一种火灾模拟系统，其特征在于：包括如权利要求1所述的多节可变坡度隧道模型，还包括：

3.根据权利要求2所述的火灾模拟系统，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的火灾模拟系统，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的火灾模拟系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的火灾模拟系统，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的火灾模拟系统，其特征在于：

8.根据权利要求3所述的火灾模拟系统，其特征在于：

9.根据权利要求6所述的火灾模拟系统，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的火灾模拟系统，其特征在于：

技术总结本发明涉及隧道安全与火灾安全领域，尤其涉及一种多节可变坡度隧道模型与火灾模拟系统，旨在解决相关技术中隧道模型可调节性和适应性差，无法准确反映复杂多变隧道的问题。该多节可变坡度隧道模型包括模拟隧道、角度调节装置和坡度调节装置。该火灾模拟系统包括多节可变坡度隧道模型、通风排烟系统、火源模拟系统、数据测量系统和联动装置。本发明通过设置角度调节装置和坡度调节装置，实现了可改变不同坡度、不同分岔角度的隧道模型，克服了相关技术中隧道模型可调节性和适应性差，无法准确反映复杂多变隧道的问题，填补了现阶段在多节不同坡度的分岔隧道火灾模拟的研究手段和实验平台方面的空缺。技术研发人员：张耀,尹艺蒙,杨雨濛,马米娜,赵维刚受保护的技术使用者：石家庄铁道大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16