一种列车消防一体化系统及方法与流程

本发明属于消防技术领域，特别是一种列车消防一体化系统及方法。

背景技术：

列车，即具有多个连接车厢的轨道车辆，如火车、高铁、地铁等。这种车辆如果发生火灾后果十分严重，因为这种车辆乘客较多，车厢封闭、车速快，不变于逃离，的车厢连为一体，火灾极易蔓延扩大，通常一旦火起极难控制，而现有的列车火灾报警系统只有在火灾发生后，或者燃烧到一定的程度时才会发生报警，这对控制火灾非常不利。对于火灾来说最好的消防方法是能够及时发现隐患，防止酿成火灾，即进行火灾预警，特别是对于列车这样的车辆，如在火灾发生前就能够对潜在的危险进行预警，将会减少许多不必要的损失。列车火灾大致可分为电器火灾和乘客携带的可燃物火灾，例如电器设备的火灾大多是由于电流异常过大温度上升造成的绝缘物起火，但是在起火之前，随着温度的升高，这些绝缘体会散发大量的热解粒子，例如电线的聚氯乙烯（pvc）绝缘外皮及保护电器的绝缘护套（abs材料）受热后均会散发热解粒子，就像生活中有时闻到的焦味，这种热解粒子在车厢内的出现或异常波动预示着燃烧发生的危险；另外火灾有时是乘客违规带上车的可燃物造成的，特别是一些易挥发的可燃气体，如油、酒精等，这些物质刚起火时，由于燃烧不充分，燃烧会散发出大量的co等为充分燃烧的气体，这种气体不但有毒，也是燃烧发生的信号，可以利用这一特点及时的对刚发生的燃烧进行预警。

由于列车携带的水量较少，当火灾发生时如果利用浇水的方式灭火，会浪费大量的水；还有列车车厢内的人员密度较大，用普通的泡沫灭火器会严重污染车厢物品及旅客，特别是容易迷住人的眼睛，不利于人员的逃离。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种列车消防一体化系统及方法，本列车消防一体化系统及方法能够对火灾隐患进行快速的预警及报警，采用细水雾灭火的方式达到迅速扑灭火灾，同时降低对乘客的危害。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种列车消防一体化系统，包括火灾预警系统、火灾报警系统及灭火系统，所诉火灾预警系统包括设置在车厢内的气体探测器和热解粒子探测器，气体探测器用于探测可燃气体或燃烧产生的有害气体，如燃油、酒精或co的探测器。列车头及列车尾均设置有车厢外气体探测器，用于检测车厢外的气体。一旦车厢中的某种可燃气体的量或热解粒子的量超过安全警戒线时，即发出报警，以便乘务人员及时检查处理，从而杜绝火灾事故的发生。同时列车也设置火灾报警器，用于火灾发生的检测，以便与火灾预警系统配合，形成全方位的一体化监控系统，提高列车的安全性。

灭火系统包括细水雾灭火器，将水箱内的水加压后以雾状喷出。细水雾灭火主要是靠雾化的细水雾滴群，通过喷嘴，覆盖在着火点上方，火焰的热量使水雾汽化、体积急剧膨胀，吸收大量热量形成水汽帘，达到迅速降温、隔绝氧气、稀释可燃气体浓度，使火焰熄灭。由于细水雾滴尺寸很小，它的比表面积很大，因而细水雾滴的表面换热系数增大，在环境温度升高时，可以迅速汽化。水的汽化潜热很大，约为2257千焦耳/千克，远大于水的温升吸热量（387千焦耳/千克），因而可吸收大量热量，降低火灾温度，使燃点周围温度下降。例如，有数据显示，相对于二氧化碳灭火剂，细水雾对热的吸收能力是前者的30倍。细水雾滴在汽化过程中吸收热量同时，体积迅速膨胀，可扩大1700多倍。根据道尔顿分压定律，对于封闭空间，在细水雾滴汽化前，氧气在空气中的比例为21%，氮气为78%，相应的氧气和氮气的分压力分别为2.06×104帕和7.75×104帕；随着水的迅速汽化，水蒸汽分压力迅速增大。对于30立方米的空间，5升水完全汽化形成的水蒸汽分压力可达2.78×104帕，相应的氧气的压力降低到1.48×104帕，即氧气的含量将降低到15.05%以下，从而隔绝氧气，窒息灭火，当氧浓度低于16%时，燃烧不能维持，该氧浓度对人员无影响，这非常适合乘客及物品较多的列车火灾灭火。

通过蒸发作用，增加1公升水的体积：1公升液体的水→1640公升的水蒸气，几乎充分发挥每一滴水的作用灭火，节省用水，极其适应列车使用。

同时，细水雾具有屏蔽辐射热作用，降低火源对周围物体的热辐射，阻止火灾的蔓延，减少热辐射对人员的伤害作用，降低火灾现场环境温度，阻止火源辐射其他可燃物质，防止火焰的蔓延。

细水雾灭火装置区别于其它灭火装置，没有任何污染，灭火后不存在有害物质；它既可以单独使用，也可以多机联网，配以智能喷头、传感器和控制装置，能形成网络化的灭火系统。

在上述的列车消防一体化系统中，两车厢之间的储水箱通过过度管路连接，所述过度管路上设置有水泵及管接头，两重连列车之间也设置有连接两列车的储水箱的过度管路，所述管接头为可控自动分离管接头。以便车厢的间的用水互通有无，保障车厢的灭火用水。

在上述的列车消防一体化系统中，车厢内顶上设置有沿车体长度方向分布的细水雾喷头，在车厢地板上设置有与细水雾喷头对应设置的车厢供气系统的出气口及吸气口，出气口与进气泵联通，用于向车厢内提供新鲜空气，吸气口与排气泵的进气口联通，用于将车厢内的空气排出车厢，排气泵与进气泵之间联通有联通管，联通管上设置有控制阀，控制两泵的联通与断开，排气泵的出气管设置有控制阀，每个细水雾喷头及车厢供气系统的出气口、吸气口均设置有控制阀。

在上述的列车消防一体化系统中，该系统还包括自动破玻器、火灾报警器、火灾疏散指示器，自动破玻器上设置有火焰传感器。列车头处的车厢外气体探测器通过水平进气管与车厢外联通，水平进气管的进气口开在车头的迎风弧形面上，垂直水平进气管联通有活塞管，活塞管的上端口开在车头迎风弧形面与车头顶面的结合处，活塞管的上端口固定有第一滤网，在活塞管内设置有沿活塞管自由滑动的柱形塞；列车尾处的车厢外气体探测器与车尾的弧形面之间联通有水平活塞管，垂直水平活塞管联通有垂直进气管，垂直进气管的上端口开在车头顶面上，与垂直进气管交汇处的水平活塞管内滑动的设置塞子，水平活塞管内固定有第二滤网，塞子与滤网之间设置有复位弹簧。

一种列车消防方法，当气体探测器或热解粒子探测器检测到相应气体或粒子的量超过预定值时，火灾报警器发出警报，列车员进一步检查是否有火灾隐患，决定是否开启细水雾灭火器，当出现火焰时，获取火焰信号强度最小的火焰传感器处的自动破玻器启动将车窗爆破，便于人员逃离，又减小室外空气对燃烧的助燃作用。

在上述的列车消防方法中，将车厢外气体检测器与车厢内气体检测器的检测数据进行比较，如果车厢外的检测物浓度高于车厢内的浓度，则提高车厢内的检测物浓度报警阈值，实时比较车头车尾处的车厢外气体探测器的数据，如果车头处的检测物浓度先增加，说明列车驶入检测物高浓度区，这时提高车厢内的报警浓度阈值，如果车尾处的检测物浓度后减小，则说明列车正在驶离检测物高浓度区，这时开始降低车厢内的报警浓度阈值。因为有时列车进入雾霾或燃烧秸秆等的地区时，可能会造成检测器的误报警。

在上述的列车消防方法中，当发生火灾的车厢的储水箱水量过低时，利用车厢之间联通的过度管路为发生火灾车厢的储水箱供水以保证灭火用水的供应。如果该列车为两列重连的列车组，则未发生火灾的列车通过过度管路为发生火灾的列车供水，当未发生火灾的列车水用完后，两列车的连接钩与过度管路的管接头均断开。防止火焰蔓延到另一列车上。

在上述的列车消防方法中，如果热解粒子探测器检测到热解粒子浓度异常增加，则降低车厢的用电功率，例如关掉几盏灯光，如果热解粒子浓度继而减小，则说明是车厢电器系统存在火灾隐患，及时对电器系统进行检修。

在上述的列车消防方法中，如果燃烧发生在车厢下部，则控制距燃烧处最近的细水雾喷头喷射水雾，并控制该细水雾喷头下方对应的车厢供气系统的出气口关闭，控制吸气口打开，而远离燃烧处的车厢供气系统的出气口打开，控制吸气口关闭，从而使细水雾向车厢下部集中；如果燃烧发生在车厢上部，则控制距燃烧处最近的细水雾喷头喷射水雾，并控制该细水雾喷头下方对应的车厢供气系统的出气口打开，控制吸气口关闭，而远离燃烧处的车厢供气系统的出气口关闭，控制吸气口打开，从而使细水雾向车厢上部集中。

在上述的列车消防方法中，当燃烧发生的车厢内无人时，所有细水雾喷头喷射水雾。

与现有技术相比，本列车消防一体化系统及方法具有以下优点：

本发明利用气体探测器在燃烧发生之初即发出警报，便于将火灾扑灭在萌芽的状态，利用可燃粒子探测器，实现对电器设备火灾的防范，同时列车也设置火灾报警器，用于火灾发生的检测，以便与火灾预警系统配合，形成全方位的监控系统，选用细水雾灭火装置作为列车的灭火系统，灭火速度快、节约用水，而且对物品及旅客的影响极小，组成了具有火灾预警、火灾报警及灭火疏散功能的一体化列车消防系统。具有深远的社会意义及客观的经济效益，填补国内空白，国际领先。

附图说明

图1是列车消防一体化系统模块组成示意图；

图2是细水雾灭火器及车厢供气系统的示意图；

图3是重连列车连接处的示意图；

图4是可控自动分离管接头的结构示意图；

图5是可控自动分离管接头的截面示意图；

图6是列车头处的车厢外气体探测器的安装示意图；

图7是列车尾处的车厢外气体探测器的安装示意图；

图8是细水雾控制方式流程图。

图中，硬质管1，挠性管2，锥形管腔3，伸缩部件4，箍紧片5，细水雾喷头6，出气口7，吸气口8，进气泵9，排气泵10，车厢11，联通管12，出气管13，进气管14，自动分离管接头16，自动连接钩17，车厢外气体探测器18，水平进气管19，活塞管20，第一滤网21，柱形塞22，水平活塞管23，垂直进气管24，塞子25，复位弹簧26，列车头27，列车尾28，第二滤网29。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种列车消防一体化系统，包括火灾预警系统、火灾报警系统及灭火系统，所诉火灾预警系统包括设置在车厢内的气体探测器和热解粒子探测器，气体探测器用于探测可燃气体或燃烧产生的有害气体，如co的浓度，热解粒子探测器探测燃烧即将发生前的高温造成的物质粒子脱离，特别是导线等电气设备，当电流发热较严重时，电器的绝缘体会产生大量的热解粒子，例如电线的聚氯乙烯（pvc）绝缘外皮及保护电器的绝缘护套（abs材料）受热后均会散发热解粒子。列车头及列车尾均设置有车厢外气体探测器，用于检测车厢外的气体。该系统还包括自动破玻器、火灾报警器、火灾疏散指示器，防火隔离门，应急广播及其他类型的火灾传感器，如感温型、感烟型、感光型等传感，以便进行更全面的检测，特别的在自动破玻器上设置有火焰传感器。火灾预警系统、报警系统、灭火系统及其他消防设备最好由车辆消防控制中心进行统一控制。

如图2所示，灭火系统包括细水雾灭火器，将水箱内的水加压后以雾状喷出，当然也可以是具有预制高压的细水雾灭火罐，以便于快速释放细水雾。车厢11内顶上设置有沿车体长度方向分布的细水雾喷头6，在车厢地板上设置有与细水雾喷头对应设置的车厢供气系统的出气口7及吸气口8，出气口与进气泵9联通，用于向车厢内提供新鲜空气，吸气口与排气泵的进气口联通，用于将车厢内的空气排出车厢，排气泵10与进气泵之间联通有联通管12，联通管上设置有控制阀，控制两泵的联通与断开，排气泵的出气管13设置有控制阀，每个细水雾喷头及车厢供气系统的出气口、吸气口均设置有控制阀。细水雾控制流程如图8所示。

如图3所示，在上述的列车消防一体化系统中，两车厢之间的储水箱通过过度管路连接，所述过度管路上设置有水泵及管接头，两重连列车之间也设置有连接两列车的储水箱的过度管路，所述管接头为可控自动分离管接头16。如图4、5所示，所述自动分离管接头的一侧管为硬质管1，一侧管为挠性管2，在硬质管管端固定套有与硬质管同轴的锥形管腔3，锥形管腔内周向设置有沿径向伸缩的六个可控伸缩部件4，如气压缸或电动缸，伸缩部件上设置有圆弧形的箍紧片5。将挠性管套在硬质管上，伸缩部件伸出箍紧片将挠性管紧箍在硬质管上。当需要断开管接头的连接时，只要控制伸缩部件收缩回箍紧片，使挠性管套脱离硬质管。

该列车消防一体化系统的使用方法为：当气体探测器或热解粒子探测器检测到相应气体或粒子的量超过预定值时，火灾报警器发出警报，列车员进一步检查是否有火灾隐患，决定是否开启细水雾灭火器，当出现火焰时，在列车停下或速度很慢时，控制火焰信号强度最小的火焰传感器处的自动破玻器启动将车窗爆破。

在上述的列车消防方法中，将车厢外气体检测器与车厢内气体检测器的检测数据进行比较，如果车厢外的检测物浓度高于车厢内的浓度，则提高车厢内的检测物浓度报警阈值，实时比较车头车尾处的车厢外气体探测器的数据，如果车头处的检测物浓度先增加，说明列车驶入检测物高浓度区，这时提高车厢内的报警浓度阈值，如果车尾处的检测物浓度后减小，则说明列车正在驶离检测物高浓度区，这时开始降低车厢内的报警浓度阈值。因为有时列车进入雾霾或燃烧秸秆等的地区时，可能会造成检测器的误报警。

在上述的列车消防方法中，当发生火灾的车厢的储水箱水量过低时，利用车厢之间联通的过度管路为发生火灾车厢的储水箱供水以保证灭火用水的供应。如果该列车为两列重连的列车组，则未发生火灾的列车通过过度管路为发生火灾的列车供水，当未发生火灾的列车水用完后，两列车的自动连接钩17与过度管路的管接头均断开。防止火焰蔓延到另一列车上。

在上述的列车消防方法中，如果热解粒子探测器检测到热解粒子浓度异常增加，则降低车厢的用电功率，例如关掉几盏灯光，如果热解粒子浓度继而减小，则说明是车厢电器系统存在火灾隐患，及时对电器系统进行检修。

在上述的列车消防方法中，如果燃烧发生在车厢下部，则控制距燃烧处最近的细水雾喷头喷射水雾，并控制该细水雾喷头下方对应的车厢供气系统的出气口关闭，控制吸气口打开，而远离燃烧处的车厢供气系统的出气口打开，控制吸气口关闭，从而使细水雾快速流向车厢下部的燃烧处，此时也可以关闭进气泵的进气管14，打开排气泵与进气泵之间联通的联通管，进气泵将排气泵排出来的含有细水雾的空气再打入车厢，当然如果车厢内有人，则这个过程不可持续太长时间。

如果燃烧发生在车厢上部，则控制距燃烧处最近的细水雾喷头喷射水雾，并控制该细水雾喷头下方对应的车厢供气系统的出气口打开，控制吸气口关闭，而远离燃烧处的车厢供气系统的出气口关闭，控制吸气口打开，从而使细水雾快速流向车厢上部燃烧处。

在上述的列车消防方法中，当燃烧发生的车厢内无人时，所有细水雾喷头喷射水雾。

如图6、7所示，列车头27处的车厢外气体探测器18通过水平进气管19与车厢外联通，水平进气管的进气口开在车头的迎风弧形面上，垂直水平进气管联通有活塞管20，活塞管的上端口开在车头迎风弧形面与车头顶面的结合处，活塞管的上端口固定有第一滤网21，在活塞管内设置有沿活塞管自由滑动的柱形塞22。列车尾28处的车厢外气体探测器与车尾的弧形面之间联通有水平活塞管23，垂直水平活塞管联通有垂直进气管24，垂直进气管的上端口开在车头顶面上，与垂直进气管交汇处的水平活塞管内滑动的设置塞子25，水平活塞管内固定有第二滤网29，塞子与第二滤网之间设置有复位弹簧26。根据空气动力学，当列车高速行驶时，车头的迎风面上的气压高，车头迎风弧形面与车头顶面的结合处气压低，使得柱形塞沿活塞管向上移动，打开水平进气管，使外界空气进入气体探测器，活塞管内的第一滤网起到阻止柱形塞飞出的作用，当列车停止时，柱形塞落下堵住水平进气管。当列车高速行驶时，车尾的弧形面上的气压低，车尾的弧形面与车尾顶面的结合处气压高，使得塞子压缩复位弹簧，打开垂直进气管，使外界空气进入到气体探测器，当列车停止时，复位弹簧使塞子复位将垂直进气管堵住。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。