АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЕМ В ВАГОНАХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к автоматическим системам управления противопожарной защитой на нестационарных объектах с изменяемой конфигурацией самого объекта, преимущественно на многосекционных транспортных системах, например в салонах поездов метрополитена и железнодорожного транспорта.
Предназначена для тушения пожаров классов А и В в условиях движения поезда с пассажирами в тоннелях, а также при стоянке (отстое) э/поездов в тоннелях, в электродепо и на платформах станций.
Известна автоматизированная система управления противопожарной защитой (патент РФ №2135240 кл. А62С 37/00, G05B 15/00, публ. 1999 г.). Данная система включает датчики различных исходных параметров (первичные устройства сбора информации), исполнительные устройства (устройства пуска, блокировки, переключения), преобразователи сигналов, блок аварийного оповещения, связанный блоком управления, который состоит из пульта и логического блока.
Наличие в составе данной системы блока определения ложных срабатываний повышает ее надежность, однако отсутствие контроля работоспособности самого блока значительно снижает возможность ее применения в сложных эксплуатационных условиях, а ее жесткое линейное построение затрудняет применяемость на объектах с изменяемой конфигурацией (например, вагоны транспортных средств).
Известна полезная модель «Автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах» (патент РФ №39832, кл. А62С 37/00, G08B 25/00, публ. 2004 г.).
Данная полезная модель относится к автоматическим системам пожарной сигнализации и управления пожаротушением и может найти применение для организации автоматической пожарной сигнализации и управления установками пожаротушения на автомобилях, троллейбусах, тракторах, бронетанковой технике, самоходной строительной и сельскохозяйственной технике. Тепловые извещатели соединены с центральным блоком управления, включающим устройство сбора информации, устройство контроля всех составляющих системы, устройство управления и блок памяти событий (черный ящик). Центральный блок управления соединен с ручным блоком включения установок пожаротушения и системой запуска двигателя транспортного средства, исполнительными средствами пожаротушения, световым сигнализатором и звуковым сигнализатором и выполнен с возможностью перехода на ручной автономный режим управления с помощью ручного блока включения исполнительных средств пожаротушения при включении системы запуска двигателя транспортного средства. Данная система повышает вероятность обнаружения пожара, увеличивает надежность и обеспечивает безопасность людей, находящихся в транспортном средстве.
Однако достижению требуемого технического результата препятствует отсутствие в системе устройства автоматического контроля текущего состояния самой системы, что при эксплуатационном повреждении любого устройства системы может привести к ложным срабатываниям или к отсутствию срабатывания.
Известно изобретение «Система тушения пожара в поезде» (патент РФ №2357776, кл. А62С 3/07, публ. 2009 г.)
Данное изобретение относится к системам автоматического тушения пожара в вагонах поезда и содержит, датчики контроля пожароопасных параметров (блоки выявления пожара), размещенные в вагонах поезда и выполненные с возможностью выявления возникновения пожара; блок управления для приема сигнала от датчиков контроля пожароопасных параметров и определения наличия пожара; блоки форсунок исполнительных средств пожаротушения, установленные в вагонах поезда и выполненные для распыления огнетушащего вещества, когда блок управления определяет наличие пожара; и блоки подачи огнетушащего вещества (исполнительные средства пожаротушения), содержащие корпуса, связанные с блоками форсунок и наполненные огнетушащим веществом (средством пожаротушения) при заданном давлении, устройства запуска - клапаны для избирательного открывания и закрывания корпусов и блоков форсунок и приводы для приведения в действие клапанов под управлением блока управления. Изобретение позволяет увеличить скорость определения пожара в вагоне и принять меры противодействия.
Причиной, препятствующей использованию данного изобретения, является недостаточная надежность в работе этой системы, поскольку блок управления (один) расположен только в кабине машиниста и при получении сигнала из вагонов не исключается сбой в передаче информации о номере вагона, следствием чего может быть факт ложного срабатывания. Также следует отметить отсутствие в известной системе устройства автоматического контроля текущего состояния самой системы, что при эксплуатационном повреждении любого устройства системы может привести к ложным срабатываниям или к отсутствию срабатывания.
По совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является изобретение по патенту №2357776, которое и выбрано в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая система, является повышение надежности работы системы за счет снижения вероятности ложного срабатывания и обеспечения автоматического контроля обо всех изменениях состояния системы.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой автоматической системы, выражается в обеспечении максимальной надежности функционирования системы за счет исключения возможности ложного срабатывания. Это является результатом адресного размещения блоков контроля и управления (БКУ) в каждом вагоне. Вместе с тем, надежность эксплуатации автоматической системы возрастает, поскольку обеспечивается возможность автоматического контроля текущего состояния самой системы:
- обнаружение пожара в контролируемых салонах транспорта;
- оповещение машиниста (водителя) о пожаре с указанием номера вагона;
- тушение пожара в автоматическом режиме автоматическим пуском исполнительных средств при срабатывании двух датчиков контроля;
- адресный пуск исполнительных средств пожаротушения в ручном режиме;
- мониторинг процесса тушения;
- оповещение машиниста о результате тушения;
- обмен текущей информацией через интерфейс;
- фиксацию и хранение в Энергонезависимой Памяти (ЭНП) информации обо всех изменениях состояния системы с привязкой к реальному времени;
Использование предлагаемой системы обеспечивает непрерывную круглосуточную работу на подвижном составе.
Указанный технический результат достигается тем, что автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в вагонах транспортных средств, включающая блок управления, размещенные в каждом вагоне датчики контроля пожароопасных параметров, исполнительные средства пожаротушения и устройства их запуска, выполненные с возможностью обеспечения передачи информационного сигнала на блок управления, отличающаяся тем, что блок управления совмещен с устройством сбора и передачи информации через преобразователь уровней сигналов и с устройством автоматической коммутации электрических цепей с образованием блока контроля и управления, выполненным с возможностью обеспечения связи с каждым датчиком контроля и с каждым устройством управления исполнительного средства пожаротушения через соответствующие фильтры электромагнитных помех, а блок контроля и управления размещен непосредственно в каждом вагоне и выполнен с возможностью исполнения дополнительной функции контроля состояния линии связи, контроля датчиков и устройств запуска исполнительных средств пожаротушения.
Исключение ложного срабатывания и возможность передачи информации о состоянии системы обеспечивается тем, что блок контроля и управления, установленный в каждом вагоне, выполнен с возможностью передачи информационного сигнала через интерфейс о всех контролируемых параметрах, в том числе о пожаре с указанием номера вагона в кабину машиниста головного вагона.
Повышение надежности дополнительно обеспечивается дублированием возможности запуска, поскольку система выполнена с возможностью перехода на ручной режим из кабины машиниста с обеспечением адресного пуска исполнительных средств пожаротушения конкретного вагона.
Возможность проведения анализа состояния текущих параметров обеспечивается тем, что система выполнена с возможностью фиксации и хранения информации обо всех изменениях состояния системы в энергонезависимой памяти с привязкой к реальному времени.
Контроль за процессом тушения обеспечивается тем, что система выполнена с возможностью обеспечения мониторинга тушения и передачи информации о результате тушения в кабину машиниста.
В качестве датчика контроля пожароопасных параметров используют тепловые и дымовые пожарные извещатели.
В зависимости от величины защищаемого объема, количество датчиков контроля пожароопасных параметров в вагоне может варьироваться, но должно быть не менее двух.
При использовании системы в салоне вагона метрополитена, предпочтительно применять в качестве исполнительных средств пожаротушения средства тушения тонкораспыленной жидкостью, при этом в качестве датчика используют датчик открытого пламени, а в качестве устройства запуска исполнительных средств пожаротушения используют электромагнитный клапан.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется блок-схемой, представленной на фиг.1, где:
1 - блок управления, 2 - датчики контроля пожароопасных параметров; 3 - исполнительные средства пожаротушения; 4 - устройства запуска средств пожаротушения (3); 5 - устройство сбора и передачи информации; 6 - устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу от блока управления (1); 7 - фильтр электромагнитных помех; 8 - преобразователь уровней сигналов; 9 - блок контроля и управления (БКУ); 10 - интерфейс.
БКУ (9) включает: блок управления (1), устройство сбора и передачи информации (5), устройство для автоматической коммутации электрических цепей (6) по сигналу от блока управления (1), фильтр электромагнитных помех (7) и преобразователь уровней сигналов (8).
БКУ (9) осуществляет контроль состояния компонентов системы и кабелей для их подключения, а также анализ информации от датчиков контроля (2) при срабатывании двух любых из них при работе системы в автоматическом режиме, а также выдает сигнал на пуск средства пожаротушения (3).
Датчики контроля (2) и исполнительные средства пожаротушения (3) подключаются посредством двухпроводных линий связи.
БКУ (1) подключен к источнику питания (на схеме не показано).
Обмен информацией между предлагаемой системой и управляющим блоком в кабине машиниста (на блок-схеме не указан) через БКУ (9) осуществляется с помощью стандартного интерфейса (10).
Программное обеспечение в БКУ (9) устанавливается с помощью программатора на этапе его сборки и должно содержать алгоритм функционирования БКУ (9) с базовыми значениями изменяемых параметров.
Программой-конфигуратором задается каждому БКУ (9) следующее:
- присвоение серийного номера вагона;
- количество используемых датчиков контроля (2);
- количество исполнительных средств тушения (3).
При тушении пожара тонкораспыленной жидкостью в качестве датчиков контроля (2) могут быть использованы пожарные извещатели пламени типа «Набат 3» (ИПП 332-3), «Клен» (ИП 329-7-2).
В качестве исполнительных средств пожаротушения (3) могут быть использованы, например, газовые или другие установки, которые являются биологически безопасными и не представляют угрозы здоровью людей и окружающей среде.
В качестве исполнительных средств пожаротушения (3) могут быть использованы модули типа МОВЭ-6(з) или МОВЭ-9(з), распыляющие мелкодисперсную огнетушащую жидкость, подача которой осуществляется посредством открытия электромагнитного клапана - устройства запуска (3) со следующими электрическими характеристиками: Upaб=24 В, Р=6 Вт, а также другие разрешенные исполнительные средства пожаротушения (3), запуск которых осуществляется путем подачи электроимпульсов.
Электропитание системы производится от системы питания бортовой сети постоянного тока номинальным напряжением 75 В.
Все составляющие компоненты предлагаемой системы должны быть безопасными для обслуживающего персонала и окружающих людей при монтаже, эксплуатации, ремонте, регламентных работах и в аварийных режимах в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.003-91 и ГОСТ 12.2.007.0-75.
Предлагаемая система функционирует в непрерывном режиме. Для этого на БКУ (9) питание подается непосредственно через автомат защиты. Работа осуществляется в двух основных режимах: дежурный режим и режим тушения пожара.
Дежурный режим.
В дежурном режиме блок управления (1) через преобразователь уровней сигналов (8) опрашивает устройства сбора и передачи информации (5),непрерывно контролирующие линии связи с устройствами запуска (4) средств пожаротушения (3) и датчиками контроля пожароопасных параметров (2), через фильтры электромагнитных помех (7), а так же контролирующие сигналы от датчиков контроля пожароопасных параметров (2).
Блок управления (1) считывает показания устройств сбора и передачи информации (5) и по запросу передает считанные данные управляющему блоку в кабине машиниста через стандартный интерфейс (10), при этом определяются следующие состояния:
- Короткое замыкание в линии;
- Обрыв линии;
- Выход из строя устройства запуска (4) и средств пожаротушения (3);
- Срабатывание датчика контроля (2).
При наличии неисправности любого из каналов управления устройствами запуска средств пожаротушения (4) блоком управления (1) блокируется возможность подачи управляющего сигнала по этому каналу от устройства для автоматической коммутации электрических цепей (6).
Срабатывание только одного из датчиков контроля (2) в течение задаваемого промежутка времени считается ложным и тушение не предпринимается, блок управления (1) остается в дежурном режиме, о срабатывании сообщается управляющему блоку в кабине машиниста.
Режим тушения пожара.
В этот режим блок управления (1) переходит при срабатывании двух или более датчиков контроля (2) в течение задаваемого промежутка времени.
При срабатывании группы датчиков контроля (2) блок управления (1) через устройство коммутации электрических цепей (6) выдает управляющий сигнал на устройство запуска (4) средств пожаротушения (3), причем сигналы выдаются только на исправные линии управления устройствами запуска(4).
В режиме тушения пожара блок управления (1) через преобразователь уровней сигналов (8) опрашивает устройства сбора и передачи информации (5),непрерывно контролирующие линии связи с устройствами запуска (4) средств пожаротушения (3) и датчиками контроля пожароопасных параметров (2), через фильтры электромагнитных помех (7), а так же контролирующие сигналы от датчиков контроля пожароопасных параметров
Блок управления (1) считывает показания устройств сбора и по запросу передает считанные данные управляющему блоку в кабине машиниста через стандартный интерфейс (10), при этом определяются следующие состояния:
- Короткое замыкание в линии;
- Обрыв линии;
- Выход из строя устройства запуска(4) средств пожаротушения (3);
- Срабатывание датчика контроля (2).
В случае обнаружения неисправности линии связи любого из включенных каналов управления устройствами запуска (4), этот канал отключается.
При успешном тушении источника открытого пламени датчики контроля (2) в салоне перестают регистрировать наличие источника пламени. При этом БКУ (9) немедленно формирует и передает по запросу сигнал «Пожар потушен» и сообщение о номере вагона в кабину машиниста.
Все информационные сигналы сохраняются в энергонезависимой памяти БКУ (9) с указанием времени и даты.
Испытания предлагаемой системы проводились в салоне вагона серии «Еж» на площадке электродепо «Владыкино» Московского метрополитена.
Осуществлялась проверка системы автоматического пожаротушения тонкораспыленной водой в салонах вагона метрополитена на соответствие требованиям технических условий, функциональному назначению и эффективности пожаротушения.
В качестве датчика контроля (2) использовали пожарные извещатели (ПИ) «Набат 3». В качестве средств пожаротушения (3) использовали модульные установки с огнетушащим веществом марки «ТЕМПЕРО-003» (ТУ 2152-00511622839-2007) с объемом корпуса - 6 литров.
В качестве устройства запуска (4) использованы электромагнитные пневмоклапаны.
Подключения пожарных извещателей (ПИ), электромагнитных клапанов, источников питания, персонального компьютера и блока контроля и управления (9) осуществлялось с помощью технологических кабелей.
БКУ установлен в каждом вагоне. Модульные установки с огнетушащим веществом размещали в боковых стенках сидений салона вагона на высоте 150-300 мм от пола.
Пожарные извещатели (ПИ) размещали следующим образом:
- первый - на стенке кабина машиниста, в левом углу под потолком, на высоте от пола ~ 2 м;
- второй - по диагонали, относительно первого датчика, на правой боковой стенке вагона, при условии, что наблюдатель обращен лицом к кабине машиниста, на расстоянии ~ 0,7 м от задней стенки, на высоте от пола ~ 1,9 м.
Огневые испытания проводились в автоматическом и ручном режимах. Во всех испытаниях очаги возгорания размещались на полу вагона в наиболее удаленных и труднодоступных с точки зрения орошения потоком огнетушащего вещества местах. В качестве ЛВЖ использовался бензин, имитация пожаров класса А - газетой.
Пример №1.
Защищаемые фрагменты вагона - передняя часть вагона длиной 5 метров от стенки аппаратного отсека или кабины машиниста.
Точки предполагаемого возникновения пожара (размещение поддонов с ЛВЖ) - 2 поддона с ЛВЖ размещаются равномерно по оси вагона, 3 поддона непосредственно у стенки кабины машиниста и 2 поддона у дверных проемов вплотную к торцам сидений.
Площадь каждого поддона для ЛВЖ - 0,1-0,2 кв. метра.
Количество ЛВЖ в каждом поддоне - 1 литр бензина.
Время свободного горения - до 10 сек.
Количество емкостей с огнетушащим веществом - 4 баллона вместимостью 6 литров каждый с электропневмоклапаном на запорной головке каждого баллона.
Количество распылителей - 4.
Запуск подсистемы пожаротушения - ручной.
Пример №2.
Защищаемые фрагменты вагона и точки предполагаемого возникновения пожара - аналогично примеру №1.
Площадь поддонов для ЛВЖ - 0,1-0,2 кв. метра.
Количество ЛВЖ в каждом поддоне - 1 литр.
Количество емкостей с огнетушащим веществом - 4 баллона объемом 6 литров каждый с электропневмоклапаном на запорной головке каждого баллона.
Количество распылителей - 4.
Запуск подсистемы пожаротушения - по сигналам извещателей.
Количество извещателей - 8.
Время выдержки до возможного появления возгорания после завершения работы подсистемы пожаротушения - 5 минут.
Полное количество испытаний - не менее трех, при этом время свободного горения 5, 7 и 10 секунд соответственно.
Запуск - автоматический (по сигналу пожарных извещателей).
В процессе проведения испытаний по секундомеру замеряется время полного прекращения горения (в процессе ручного запуска подсистемы). При испытаниях в автоматическом режиме запуска измеряется время от начала розжига ЛВЖ до начала срабатывания системы и время полного прекращения горения.
При включении подсистемы производилось ее полное самотестирование. Результаты самотестирования - ПОДСИСТЕМА ИСПРАВНА.
В процессе испытаний соответствующие сообщения выводились на экран монитора.
Функционирование предлагаемой системы салонного тушения при тушении очагов пожара класса В в вагоне серии Еж осуществлялось штатно, без сбоев и ложных срабатываний.
Результаты испытаний в автоматическом режиме представлены в таблице 1. результаты испытаний системы в ручном режиме - аналогичные.
Таблица 1
Вид испытательного воздействия
Извещения, отображенные на мониторе с указанием адреса
Срабатывание электромагнитного клапана
Соответствие требованиям ТУ
Имитация неисправностей
есть
нет
соответствует
Имитация пожара по ПИ1
есть
нет
соответствует
Имитация пожара по ПИ2
есть
нет
соответствует
Имитация пожара по ПИ1+ПИ2
есть
есть
соответствует
Результаты испытаний по всем примерам:
- интервал времени от момента поджога до момента появления огнетушащей жидкости составил менее 2 с.;
- интервал времени от момента поджога до момента полного исчезновения пламени составил менее 6 с.;
- повторного возгорания после завершения работы подсистемы пожаротушения не наблюдалось.
Результаты испытаний подтвердили также обеспечение контроля функционирования системы по информации, отображаемой на экране монитора персонального компьютера. Контролировалось отсутствие ложных сигналов о пожаре, сигналов о нарушениях в работе.
Основные виды извещений, отображенные на мониторе в период испытаний различных режимов работы системы и при имитации неисправностей:
- Подключено электропитание. Тесты диагностики;
- Дежурный режим;
- Пожарная опасность;
- Пожарная тревога;
- Пожарная тревога. Пуск исполнительного средства пожаротушения (ИС);
- Пожарная тревога. Пуск ИС в ручном режиме;
- Пожар потушен;
- Неисправность линий связи (ЛС);
- Неисправность ЛС исполнительных средств пожаротушения;
- Неисправность интерфейса;
- Неисправность узлов или блоков;
- Восстановление штатного состояния.
Критерием функционирования являлось своевременное обнаружение имитируемого пожара, автоматический пуск средств пожаротушения, контроль на обрыв и короткое замыкание шлейфов пожарных извещателей, контроль на обрыв и короткое замыкание линий связи электромагнитных клапанов, обеспечение адресной индикации при обнаружении пожара и неисправностей.
Предлагаемая система адаптирована к новым вагонам серии 81-740/741 «Русич», а также и к эксплуатируемому парку вагонов Московского метрополитена серий, например, Еж и «Русич» 81-714/717.
Таким образом, предлагаемая система направлена на решение поставленной задачи и соответствует критериям охраноспособности по действующему законодательству.