動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)衛(wèi)生間模擬試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊紅運(yùn)，潘 文

（北京縱橫機(jī)電科技有限公司，北京100094）

動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)由探測(cè)器、回路模塊、中央控制單元（主機(jī)）組成，探測(cè)器安裝在車(chē)廂客室頂板、配電柜、衛(wèi)生間、餐車(chē)操作間等動(dòng)車(chē)組列車(chē)容易發(fā)生火災(zāi)的各個(gè)關(guān)鍵、重點(diǎn)處所，實(shí)時(shí)監(jiān)控安全?；馂?zāi)是動(dòng)車(chē)組重要的安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)點(diǎn)之一，因此在動(dòng)車(chē)組發(fā)展初期，煙火報(bào)警系統(tǒng)即隨整車(chē)一同引入。新車(chē)型裝載的煙火報(bào)警系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但安裝、運(yùn)用方式大多繼承于引進(jìn)車(chē)型，且各型號(hào)動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)器類(lèi)型、安裝位置、是否安裝過(guò)濾棉等尚未形成統(tǒng)一要求，缺乏統(tǒng)一的測(cè)試規(guī)范和裝車(chē)標(biāo)準(zhǔn)。

此外，各型號(hào)動(dòng)車(chē)組自上線運(yùn)行以來(lái)，衛(wèi)生間發(fā)生多起火災(zāi)“誤報(bào)警”問(wèn)題，大多是由于乘客在衛(wèi)生間內(nèi)使用發(fā)膠、防曬噴霧、云南白藥等噴劑，對(duì)列車(chē)運(yùn)營(yíng)秩序造成影響，并引發(fā)社會(huì)關(guān)注。目前，動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)警發(fā)生后，需要技術(shù)人員實(shí)車(chē)復(fù)現(xiàn)故障，分析誤報(bào)原因。在動(dòng)車(chē)組高頻次運(yùn)行的背景下，實(shí)車(chē)試驗(yàn)難度頗大。

因此，迫切需要搭建動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間煙火報(bào)警系統(tǒng)模擬試驗(yàn)環(huán)境，以更好的測(cè)試其在衛(wèi)生間復(fù)雜環(huán)境運(yùn)用下的可靠性，復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一方面，也可指導(dǎo)未來(lái)方案設(shè)計(jì)，促進(jìn)煙火報(bào)警系統(tǒng)統(tǒng)一裝車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的形成。

1 試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 典型車(chē)型的選擇

1.1.1 在線運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)分析

動(dòng)車(chē)組目前運(yùn)用較多的車(chē)型為CR400AF和CR400BF，在動(dòng)車(chē)組發(fā)展初期，煙火報(bào)警系統(tǒng)隨整車(chē)一同引入。由于不同車(chē)型引進(jìn)源頭不同，各型號(hào)動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)器類(lèi)型、安裝位置、控制邏輯、是否安裝過(guò)濾棉等均存在較大差異，火災(zāi)控制邏輯見(jiàn)表1。

表1 各系列動(dòng)車(chē)組火災(zāi)控制邏輯

1.1.2 典型車(chē)型及其參數(shù)

基于在線運(yùn)營(yíng)的動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)形式多樣的背景，充分調(diào)研既有動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)的裝 車(chē) 和 誤 報(bào) 警 情 況［1-3］，選 取 了CR400AF、CR400BF、CRH1E、CRH3A、CRH5系列動(dòng)車(chē)組共5種典型車(chē)型的衛(wèi)生間作為動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間煙火報(bào)警系統(tǒng)模擬試驗(yàn)間的建設(shè)原型。所選車(chē)型的重要參數(shù)見(jiàn)表2，所選車(chē)型衛(wèi)生間煙火報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)物圖如圖1~圖5所示。

圖1 CR400AF普通衛(wèi)生間

圖2 CR400BF普通衛(wèi)生間

圖3 CRH5普通衛(wèi)生間

圖4 CRH3A普通衛(wèi)生間

圖5 CRH1E普通衛(wèi)生間

表2 典型車(chē)型重要參數(shù)列表

1.2 平臺(tái)建設(shè)

1.2.1 主體結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)建設(shè)

模擬試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)以實(shí)車(chē)衛(wèi)生間為原型，但既有動(dòng)車(chē)組產(chǎn)品眾多，不同車(chē)型衛(wèi)生間內(nèi)流場(chǎng)、探測(cè)器位置均有差異，如果按照原型進(jìn)行1∶1搭建，將造成試驗(yàn)間繁多，成本超支，不利于管理。因此，本試驗(yàn)平臺(tái)抓住關(guān)鍵因素，搭建通用型的試驗(yàn)平臺(tái)，高效地實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)環(huán)境。以下對(duì)可能影響火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警的因素進(jìn)行分析，明確試驗(yàn)室搭建過(guò)程中的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)。

（1）風(fēng)流場(chǎng)

衛(wèi)生間內(nèi)有無(wú)新風(fēng)、有無(wú)廢排風(fēng)、風(fēng)量大小，新風(fēng)廢排風(fēng)構(gòu)成的衛(wèi)生間內(nèi)氣流流向會(huì)影響煙霧的走向及煙霧濃度稀釋情況。動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間通風(fēng)系統(tǒng)是車(chē)內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)的一部分，它的作用是將車(chē)外新鮮空氣吸入并與車(chē)內(nèi)再循環(huán)空氣混合，在濾清灰塵和雜質(zhì)后，再押送到車(chē)內(nèi)的各個(gè)區(qū)域，同時(shí)排出多余的污濁空氣，以保證車(chē)內(nèi)空氣的潔凈度以及合理的流動(dòng)速度和氣流組織。車(chē)內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)由空調(diào)機(jī)組、顯示設(shè)定器、換氣裝置、風(fēng)道和應(yīng)急通風(fēng)組成。其中，換氣裝置負(fù)責(zé)新風(fēng)供給、車(chē)內(nèi)廢氣排出和車(chē)內(nèi)壓力保護(hù)，它通過(guò)衛(wèi)生間區(qū)域的風(fēng)道實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生間的送風(fēng)和回風(fēng)。

①風(fēng)向及風(fēng)速

模擬試驗(yàn)平臺(tái)用變頻風(fēng)機(jī)提供進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)壓力，設(shè)立獨(dú)立的風(fēng)道，并根據(jù)各車(chē)型實(shí)際情況調(diào)整新風(fēng)、廢排風(fēng)方向及大小。

②風(fēng)口尺寸

聯(lián)系主機(jī)廠提供與實(shí)車(chē)相同的格柵，通過(guò)更換頂板、側(cè)板等方式實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型模擬平臺(tái)的模擬功能。

③內(nèi)部設(shè)施

盡可能的按比例還原內(nèi)部設(shè)施，以模仿內(nèi)部氣流走向。

（2）探測(cè)器安裝位置

探測(cè)器安裝位置周邊的濃度及風(fēng)速會(huì)影響探測(cè)器的檢測(cè)情況。外露安裝、內(nèi)置安裝或安裝于廢排風(fēng)口內(nèi)部等因素，對(duì)探測(cè)器報(bào)警會(huì)產(chǎn)生影響。需根據(jù)各車(chē)型實(shí)際情況調(diào)整探測(cè)器的安裝位置。

（3）模擬試驗(yàn)間大小

在燃燒等量材料情況下，衛(wèi)生間大小會(huì)影響空間內(nèi)的煙霧濃度，但是，微小的空間大小變化對(duì)濃度影響并不明顯。考慮到選取的典型車(chē)型衛(wèi)生間大小在1.0~1.3 m2之間，通用型模擬試驗(yàn)間建設(shè)大小設(shè)計(jì)為1.12 m2。

1.2.2 凈化設(shè)備

模擬平臺(tái)在廢排風(fēng)道末端裝有凈化除塵設(shè)備。采用復(fù)合式廢氣凈化器，采用干濕相結(jié)合的方法，首先采用進(jìn)氣擴(kuò)散、減壓減速、水霧噴淋，其次活性炭吸附分解氧化。該產(chǎn)品能有效去除煙塵（炭黑塵）、苯系物、氰化氫、硫化物、二惡英、一氧化碳和一些碳?xì)浠衔?。環(huán)保升級(jí)后排放物完全達(dá)到大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 16297-1996）的要求。通用模擬衛(wèi)生間試驗(yàn)平臺(tái)如圖6所示，圖6（a）為三維設(shè)計(jì)圖，圖6（b）為初步完成搭建的實(shí)物圖。

圖6 通用模擬衛(wèi)生間試驗(yàn)平臺(tái)

2 試驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間煙火報(bào)警系統(tǒng)模擬試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)目的主要為：

（1）不同流場(chǎng)及環(huán)境下，對(duì)車(chē)載感煙火災(zāi)探測(cè)器的靈敏度進(jìn)行測(cè)試；

（2）不同流場(chǎng)及環(huán)境下，對(duì)車(chē)載感煙火災(zāi)探測(cè)器抗液態(tài)霧狀顆粒干擾能力測(cè)試；

（3）不同流場(chǎng)及環(huán)境下，對(duì)車(chē)載感煙火災(zāi)探測(cè)器抗固體顆粒干擾能力測(cè)試；

（4）在發(fā)生火情時(shí)具備所需靈敏度的前提下，給出抵抗非火災(zāi)干擾因素的火災(zāi)探測(cè)器的加裝方案。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)動(dòng)車(chē)組衛(wèi)生間煙火報(bào)警系統(tǒng)模擬試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)目的，設(shè)計(jì)試驗(yàn)流程如下：

（1）模擬測(cè)試衛(wèi)生間內(nèi)生活用品著火時(shí)，感煙火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警靈敏度；

（2）模擬測(cè)試發(fā)生電氣火災(zāi)時(shí)，感煙火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警靈敏度；

（3）模擬測(cè)試乘客抽煙時(shí)，感煙火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警靈敏度；

（4）模擬測(cè)試乘客使用香水、花露水、防曬噴霧、清洗劑和啫喱水等液體噴霧時(shí)，感煙火災(zāi)探測(cè)器的抗干擾能力；

（5）模擬測(cè)試感煙火災(zāi)探測(cè)器抗灰塵干擾能力；

（6）模擬測(cè)試感煙火災(zāi)探測(cè)器報(bào)臟功能；

（7）模擬測(cè)試感煙火災(zāi)探測(cè)器在污染后的靈敏度。

3 結(jié)束語(yǔ)

各型號(hào)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行以來(lái)，衛(wèi)生間的火災(zāi)探測(cè)器發(fā)生了多起誤報(bào)警事件，且不同車(chē)型衛(wèi)生間進(jìn)風(fēng)位置、出風(fēng)位置、火災(zāi)探測(cè)器安裝方式迥異，導(dǎo)致誤報(bào)難以高效歸因。文中調(diào)研了在線運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)用情況，并選擇覆蓋四方廠、長(zhǎng)客廠、唐山廠和BST這4家主機(jī)廠主力車(chē)型的5種典型車(chē)型作為試驗(yàn)平臺(tái)搭建原型，設(shè)計(jì)了通用型動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)衛(wèi)生間模擬試驗(yàn)平臺(tái)。平臺(tái)可模擬實(shí)車(chē)流場(chǎng)環(huán)境，復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)故障，研究噴霧、灰塵等干擾源對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的影響，不同通風(fēng)流場(chǎng)中火災(zāi)探測(cè)器靈敏度的情況。研究結(jié)果可用于分析動(dòng)車(chē)組煙火報(bào)警系統(tǒng)在衛(wèi)生間復(fù)雜環(huán)境運(yùn)用下的可靠性，并指導(dǎo)未來(lái)方案設(shè)計(jì)。