一种火情防护系统及轨道车辆安全防护系统的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，具体地说，涉及一种火情防护系统，特别涉及一种火情防护系统及轨道车辆安全防护系统。

背景技术：

现有的动车组上，考虑到安全性、防护等级等，车上电气柜、pis柜、空调柜、蓄电池、司机室、客室、卫生间、厨房、车下高压设备箱等都设计成封闭或半封闭空间。设备柜内通常集成有断路器、接触器、真空断路器等，存在拉弧、短路等引起电气火灾的风险。对于高寒型动车组，电加热功率增加，存在火情的风险进一步增加。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种火情防护系统，所述火情防护系统包括：

火情检测装置，其用于检测轨道车辆的火情参数并根据所述火情参数确定所述轨道车辆的火情状态，其中，所述火情参数包括温度、气体颗粒浓度、烟雾和/或明火；

安全防护装置，其与所述火情检测装置连接，用于根据所述火情状态生成相应的火情防护指令，其中，当所述火情状态为表征轨道车辆出现火情的第一火情状态时，所述安全防护装置生成第一灭火指令；

灭火执行装置，其与所述安全防护装置连接，用于根据所述第一灭火指令释放灭火物质，以扑灭所述轨道车辆的火情。

根据本发明的一个实施例，所述火情检测装置包括以下所列项中的任一项或几项：

气体采样分析模块、烟雾探测模块、温度检测模块和图像采集模块。

根据本发明的一个实施例，所述气体采样分析模块包括：

气体采集单元，其用于采集设备柜内的空气样本；

气体浓度分析单元，其与所述气体采集单元连接，用于对所述空气样本进行检测，得到烟雾粒子浓度信息，并根据所述烟雾粒子浓度信息判断所述设备柜是否出现火情。

根据本发明的一个实施例，所述烟雾探测模块包括：

烟雾传感器，其用于检测所述设备柜内烟雾浓度，得到烟雾浓度信息；

烟雾浓度分析单元，其与所述烟雾传感器连接，用于根据所述烟雾浓度信息判断所述设备柜是否出现火情。

根据本发明的一个实施例，所述灭火执行装置包括：

灭火罐，其用于存储灭火物质；

若干喷头；

可控阀，其设置在所述灭火罐与喷头之间并与所述安全防护装置连接，用于根据所述第一灭火指令打开所述灭火罐与喷头之间的通道，以使得所述灭火物质通过所述喷头喷出。

根据本发明的一个实施例，所述灭火物质包括无色无味具有绝缘性能、对电气设备无损伤、对人体无毒无害的液体。

根据本发明的一个实施例，所述安全防护装置还用于接收系统外部传输来的第二灭火指令，并将所述第二灭火指令传输至所述灭火执行装置，以控制所述灭火执行装置根据所述第二灭火指令释放灭火物质。

根据本发明的一个实施例，所述火情防护系统还包括

通信装置，其与所述火情检测装置连接，用于接收所述火情检测装置所检测得到的数据并将该数据传输至外部。

本发明还提供了一种轨道车辆安全防护系统，其特征在于，所述系统包括如上任一项所述的第一火情防护系统和第二火情防护系统，其中，所述第一火情防护系统设置在轨道车辆的中间车，所述第二火情防护系统设置在所述轨道车辆的头车或尾车。

根据本发明的一个实施例，所述第二火情防护系统还包括：

整车数据处理装置，其用于接收第一火情防护系统通过通信装置所传输来的数据并显示。

本发明所提供的火情防护系统利用设备柜内的烟雾粒子、烟雾浓度、温度以及图像等多种信息来探测设备柜内火情发生的可能性，这样也就能够在火情发生前期发现火情，进而有效检测火灾及火灾隐患。

该系统通过多种方式来检测设备柜内的火情，在火灾发生的前期甚至未发生前，系统可以主动采取灭火措施或通过提示司机或乘务员进行必要的断电或者隔离处理。该系统能够有效保证所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，进而有效检测火灾等事故发生。同时，在检测到火情后，该系统能够采取主动的方式来在最佳灭火时间进行灭火，从而控制火情的发生及延续，有助于减少损失。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的火情防护系统的机构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的火情检测装置的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的灭火执行装置的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的轨道车辆安全防护系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

在动车组的密闭空间内，发生火灾时车上工作人员通常很难发现。一旦出现火情，会对车辆都会造成一定的损坏甚至对乘客造成恐慌。为尽早发现火情，现有的轨道车辆在司机室、乘客区、厨房吧台、厕所等重点部位也安装了烟雾探头、灭火器等。同时，在司机室、机械师室等设置有对火情报警后处理的操作按钮，如火灾确认按钮、火灾故障旁路开关等。

烟雾探头检测到异常后，会通过总线将信号传送到烟火报警主机，进而触发司机室或机械师室的显示屏或声光报警。司机、机械师、乘务员收到报警后，能够根据实际情况，进行火灾故障旁路或者确认火情后进行灭火、隔离、疏散乘客等操作。

对于电气柜、pis柜、空调柜等车辆设备柜，由于冲击电流、过载电流、短路电流、电弧等引起的电气火灾是火灾的主要原因。电气火灾初期不易被烟雾探头检测到，也不易被肉眼所观察到。电气火灾出现明火后，大火沿着电线燃烧，蔓延速度快(尤其是短路引起的燃烧)，燃烧猛烈，此时线缆绝缘层或非金属燃烧产生的大量烟雾才能被烟雾探测器检测到。

发明人通过对轨道车辆发生火灾的原因以及具体情形进行分析发现，轨道车辆电气火灾主要由短路、过载、接触电阻过大、电弧以及电气使用不当等几类工况而引起。

短路是电气火灾中火情发展最快的情况。当车辆的设备柜内发生电气短路时，电路中的电路会急剧增加，这样也就使得热量在极短的时间内大量累积。设备柜发生电气短路时通常只会出现少量烟雾，因此利用烟雾探头无法准确检测到该火情。当热量积累到一定程度后也就会出现明火，从而使得电路的绝缘层以及非金属材料燃烧起来。

过载则是指因设计不当、接入负载过多或是因故障导致的负载电阻减小进而导致线路上流过的电流超过线路允许的电流。发明人通过分析发现，过载产生火情还可以具体分为两种情况：

其一，当线路上流过的电流刚超过允许阈值时，此时热量在线路上慢慢累计。当线路上的热量达到一定程度，线路的绝缘层或非金属材料就会慢慢发热及融化，然后再出现明火。发热阶段-会在空气中产生少量肉眼无法识别的烟雾粒子，随后产生烟雾，严重的时候才产生明火。

其二，当线路上流过的电流远超过允许阈值时，此时热量在线路上快速累积，在很短时间内即会产生烟雾，严重时产生明火。

接线端子与设备连接处之间以及电气触头之间由于接头处理不好或者接头松动等，接触电阻会增加。流过电流时产生热量增加，进而可能使金属过热引起绝缘材料等燃烧。此外，电弧、电器使用不当也可能在短时间内温度剧烈上升，甚至出现明火。

所以，发明人通过分析发现从火情探测的角度分类，电气火灾主要包括三种情况：其一，局部温度急剧上升，出现明火伴随少量烟雾探头无法检测到的烟雾；其二，局部温度缓慢上升，先出现极少量的烟雾粒子，随着时间的推移才出现可检测到的烟雾，再出现明火；其三，局部温度上升时间较快，出现烟雾，然后出现明火。

对于电气火灾出现的三种情况，现有的基于烟雾探测器的车辆火灾检测方案存在诸多缺陷。

其一，对于某些电气火灾，只有在火情已经发生到明火，并且明火使绝缘层或非金属材料燃烧产生大量烟雾，即火情通常已经比较严重或是烟雾浓度已经比较大时才能被检测到。

其二，在检测到火情之后，现有的车辆火灾检测方法采用属于被动的处理方式，只能通过声光报警的方式来通知乘务员或司机，待乘务员或司机确认后在关闭空调、关闭內端门、触发紧急制动抑或是由司机或乘务员采取相应灭火措施以及紧急疏散措施。这种方式不能第一时间对火情进行处理，可能致使错过最佳的灭火时机，进而造成财产损失、动车线路晚点、乘客及公众恐慌。

其三，为避免动车组停留隧道、桥梁等不适合紧急疏散的位置，火灾报警时或者出现火情时，动车组需保证一定时间的持续运行能力，而电气柜内的整车逻辑设计与车辆运行相关逻辑，如果火情处理不及时，线路烧毁将会导致紧急停车或者牵引丢失等，从而失去持续运行能力。

针对现有技术方案存在的缺陷，本发明提供了一种新的火情防护系统，该火情防护系统能够更加全面、准确地判断车辆的设备柜内是否存在火情，并在发现火情时自动的进行灭火。

图1示出了本实施例所提供的火情防护系统的机构示意图。

如图1所示，本实施例所提供的火情防护系统优选地包括：火情检测装置101、安全防护装置102以及灭火执行装置103。其中，火情检测装置101用于检测轨道车辆的火情参数并根据上述火情参数确定所述轨道车辆的火情状态。其中，本实施例中，火情参数优选地包括温度、气体颗粒浓度、烟雾和明火。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际情况，火情检测装置101所能够检测到的火情参数既可以包含以上所列项中的某一项或某几项，还可以包括其他未列出的合理项，本发明不限于此。

具体地，如图2所示，本实施例中，火情检测装置101优选地包括：气体采样分析模块101a、烟雾探测模块101b、温度检测模块101c和图像采集模块101d。其中，气体采样分析模块101a相当于车辆的“鼻子”，其通过采集车上/车下设备柜内空气样本并进行分析，如果设备柜内的烟雾粒子浓度超过一定浓度，则确定出现火情。

本实施例中，气体采样分析模块101优选地包括气体采集单元和气体浓度分析单元。其中，气体采集单元设置在设备柜内，其能够采集设备柜内的空气样本，由气体浓度分析单元分析从而得到烟雾粒子(由于烟雾粒子较小，其无法被烟雾传感器直接感应到)浓度信息，并根据上述烟雾浓度信息判断设备柜是否出现火情。例如，如果烟雾粒子浓度大于或等于预设烟雾粒子浓度阈值，那么此时气体浓度分析单元也就会判定此时设备柜内存在火情。

烟雾探测模块101b则相当于车辆的“鼻子”或“眼睛”，其优选地包括烟雾传感器和烟雾浓度分析单元。其中，烟雾传感器用于检测设备柜内的烟雾浓度，得到烟雾浓度信息。烟雾浓度分析单元与烟雾传感器连接，其能够根据烟雾传感器所传输来的烟雾浓度信息判断设备柜是否出现火情。例如，如果烟雾浓度大于或等于预设烟雾浓度阈值，那么此时烟雾浓度分析单元也就会判定此时设备柜内存在火情。

温度检测模块101c则相当于车辆的“皮肤及感触系统”，通过非接触的红外传感器阵列实时采集设备柜问题。当某一区域的温度升高速度超过预设温度变化阈值时，温度检测模块101c将会判定此时设备柜内存在火情。

当然，在本发明的其他实施例中，温度检测模块101c还可以采用其他合理器件或电路来实现，本发明不限于此。例如，在本发明的一个实施例中，温度检测模块101c还可以采用接触式温度传感器来实现。

同时，在本发明的其他实施例中，该火情防护系统还可以采用烟温复合探头来检测设备柜内的烟雾浓度以及温度，本发明同样不限于此。

摄像头则相当于车辆在设备柜内的“眼睛”，其用于采集设备柜内的图像信息，这样也就方便相关人员(例如司机以及乘务员等)确认以及查看火情。同时，根据实际需要，与摄像头连接的图像分析单元还可以通过对摄像头所获取到的图像进行分析来确定设备柜内是否存在火情。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，火情检测装置既可以仅包含以上所列项中的某一项或几项。还可以包含其他未列出的合理项，本发明不限于此。

再次如图1所示，本实施例中，火情检测装置101会将确定出的火情状态发送至与之连接的安全防护装置102。安全防护装置102能够根据上述火情状态来生成相应的火情防护指令，其中，本实施例中，当火情状态为表征轨道车辆出现火情的第一火情状态时，安全防护装置102生成会第一灭火指令。灭火执行装置103与安全防护装置102连接，其能够根据安全防护装置102所传输来的上述第一灭火指令释放灭火物质，以扑灭轨道车辆的火情。

灭火执行装置103能够通过喷洒灭火物质，通过物理、化学等灭火方式，来主动将火情减小甚至完全灭火。

具体地，如图3所示，本实施例中，灭火执行装置103优选地包括：灭火罐103a、可控阀103b以及若干喷头103c。其中，灭火罐用于存储灭火物质，可控阀103b则设置在灭火罐103a与喷头103c之间并与安全防护装置102连接，其用于根据安全防护装置102所传输来的第一灭火指令打开灭火罐103a与喷头103c之间的通道，以使得灭火物质通过喷头103c喷出，进而起到灭火作用。

本实施例中，灭火罐103a内所存储的灭火物质优选地为无色无味具有绝缘性能的液体，这样在灭火物质喷出后可以实现无残留、无腐蚀的效果，对于正在运行的设备和电器也不会出现损害。当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，上述灭火物质还可以采用具有其他合理特性的物质，本发明不限于此。

同时，本实施例中，可控阀103b优选地采用电磁阀来实现。需要指出的是，在本发明的其他实施例中，可控阀103b和/或灭火执行装置103还可以采用其他合理的器件或是结构来实现，本发明同样不限于此。

需要指出的是，本实施例中，安全防护装置102还可以接收从火情防护系统外传输来的灭火指令(例如第二灭火指令)并将上述第二灭火指令传输至灭火执行装置103，以控制灭火执行装置103来根据上述第二灭火指令释放灭火物质来进行灭火。例如，司机或是乘务员可以主动地操作相关按键来向安全防护装置102发送第二灭火指令，进而控制灭火执行装置103进行灭火。

此外，为了避免设备柜检修或是操作过程中火情防护系统出现误操作的可能性，本实施例中，火情防护系统中的安全防护装置102和/或灭火执行装置103还可以与设备柜的柜门进行联锁设置。例如，当设备柜的柜门打开时，安全防护装置102和/或灭火执行装置103将会无法正常工作(即安全防护装置102不会向灭火执行装置103发送灭火指令，灭火执行装置103不会执行灭火操作)；而当设备柜的柜门未被打开时，安全安全防护装置102以及灭火执行装置103都会正常工作。

再次如图1所示，可选地，本实施例中，火情防护系统还可以包含通信装置104。通信装置104与火情检测装置101连接，其能够接收火情检测装置101所检测得到的数据(例如烟雾粒子浓度信息、烟雾浓度信息、温度信息以及图像信息等)并将该数据传输至外部。

本实施例中，当火情防护系统设置在轨道车辆的头车或尾车时，火情防护系统则还可以包括整车数据处理装置，其用于接收其他火情防护系统通过通信装置所传输来的数据并显示。

本发明还提供来一种轨道车辆安全防护系统，该系统至少包含两套火情防护系统。例如，如图4所示，本实施例中，该安全防护系统包括第一火情防护系统400a以及第二火情防护系统400b。其中，第一火情防护系统400a设置在轨道车辆的头车或尾车，第二火情防护系统400b则设置在轨道车辆的中间车，第一火情防护系统400a包括：第一火灾检测装置401a、第一安全防护装置402a、第一灭火执行装置403a、第一通信装置404a以及整车数据处理装置405a，而第二火情防护系统400b则包括：第二火灾检测装置401b、第二安全防护装置402b、第二灭火执行装置403b以及第二通信装置404b。第二火情防护系统400b会通过第二通信装置40b来将第二火灾检测装置401b检测得到的数据传输至通讯总线，进而由通讯总线来传输至第一火情防护系统400a的整车数据处理装置405a。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，轨道车辆安全防护系统还可以同时在轨道车辆的车头和车尾同时设置火情防护系统，这两套火情防护系统的结构优选地相同(即二者均包含整车数据处理装置)。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的火情防护系统利用设备柜内的烟雾粒子、烟雾浓度、温度以及图像等多种信息来探测设备柜内火情发生的可能性，这样也就能够在火情发生前期发现火情，进而有效检测火灾及火灾隐患。

该系统通过多种方式来检测设备柜内的火情，在火灾发生的前期甚至未发生前，系统可以主动采取灭火措施或通过提示司机或乘务员进行必要的断电或者隔离处理。该系统能够有效保证所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，进而有效检测火灾等事故发生。同时，在检测到火情后，该系统能够采取主动的方式来在最佳灭火时间进行灭火，从而控制火情的发生及延续，有助于减少损失。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。