АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРОТУШЕНИЕМ В ПОДВИЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ

Изобретение относится к автоматическим системам пожарной сигнализации и управления установками пожаротушения на всех видах транспортных средств, а именно для автоматического обнаружения, тушения и контроля за эффективностью тушения пожаров на тяговом подвижном составе железнодорожного транспорта, на пригородных электропоездах, на подвижном составе метрополитена. Требования к системе, предъявляемые нормативными документами:
Система - многофункциональное устройство многоразового действия, которое обеспечивает непрерывную круглосуточную работу на подвижном составе, при этом должно быть восстанавливаемым и обслуживаемым,
Автоматическая система, предназначенная для использования в подвижных транспортных средствах должна отвечать установленным требованиям по стойкости к внешним воздействиям:
- в части воздействия климатических факторов внешней среды Система должна иметь группу исполнения У категория 2 по ГОСТ 15150-69 с максимальным диапазоном рабочих температур от -40°С (кроме ДД) до+55°С и относительной влажности воздуха (неагрессивной среды) до 98% при средней температуре 25°С;
- система должна быть устойчива к механическим воздействиям по группе условий эксплуатации М25 согласно ГОСТ 17516.1-90.
Известна «Система пожаротушения» (патент РФ на изобретение №2115451, кл. А62С 37\00, публ. 1996 г.), которая предназначена для тушения пожара в стационарных помещениях, на всех видах транспорта и в любых других замкнутых объемах. Система состоит из нескольких соединенных между собой устройств пожаротушения, каждое из которых содержит
тепловой датчик, служащий одновременно приспособлением для обнаружения загорания и приспособлением для инициирования процесса тушения, аэрозолеобразующий пиротехнический состав, электровоспламенитель и пиротехнический генератор электрического тока.
К причинам, препятствующим использованию известной системы, относятся: отсутствие в ней функции контроля исправности цепей сигнализации (т.е. несоответствие требованиям НПБ 75-98). А также наличие только одного канала связи, что определяет недостаточную информативную емкость системы.
Известна полезная модель «Система противопожарной защитой и управлением технологическими процессами» (патент РФ №53168, кл. А62С 37\00, публ. 2006 г.), которая предназначена для транспортных средств, преимущественно, для метрополитена, железнодорожных составов, монорельсовых дорог и др. Система содержит первичные устройства сбора информации и исполнительные устройства, снабженные преобразователями сигналов и сетевыми контроллерами 1-го уровня, связанными через основной блок сетевой коммутации с блоком управления и оповещения, состоящим из центрального логического блока и пульта управления, и выполненная с возможностью распределения функции обработки информации между двумя логическими блоками, при этом основной блок сетевой коммутации введен основной логический блок, который связывает многоканальный сетевой контроллер 1-го уровня и сетевой контроллер 2-го уровня, а блок управления и оповещения дополнительно содержит аналогичный сетевой контроллер 2-го уровня, вход которого связан с выходом основного блока сетевой коммутации, а выход связан с центральным логическим блоком, при этом пульт управления дополнен устройством индикации, выполненным в виде панели управления.
К причинам, препятствующим использованию данной системы, относятся:
- возможность использования только аналоговых тепловых датчиков;
- режим функционирования системы возможен только при эксплуатации на линии;
- в системе предусмотрена только одна очередь тушения.
Известна «Система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах» (патент РФ №39832, кл. А62С 37\00, публ. 2007 г.) Данная полезная модель относится к автоматическим системам, предназначенным для организации автоматической пожарной сигнализации и управления установками пожаротушения в автомобилях, троллейбусах, тракторах, бронетанковой технике, самоходной, строительной и сельскохозяйственной технике. Известная автоматическая система включает датчик пожара, выполненный в виде линейного теплового извещателя, центральный блок управления, соединенный с устройством световой и звуковой индикации пожара, с исполнительными средствами пожаротушением и блоком их включения, центральный блок управления содержит устройство сбора информации, устройство контроля всех составляющих системы и блок памяти событий, при этом центральный блок управления непосредственно соединен с датчиками пожара и с системой запуска двигателя транспортного средства, а также выполнен с возможностью перехода на ручной автоматический режим управления исполнительными средствами пожаротушения при включенном двигателе транспортного средства.
За счет использования линейных тепловых извещателей, известная система обеспечивает надежную степень вероятности обнаружения пожара, независимо от типа транспортного средства, скорости его движения и погодных условий.
Поскольку центральный блок управления соединен с системой запуска двигателя транспортного средства с автоматическим переходом на ручной режим включения исполнительных средств пожаротушения, то достигается возможность эвакуации пассажиров до включения средств пожаротушения.
Однако ряд причин препятствует возможности использования известной системы в условиях тягового подвижного состава железнодорожного транспорта, пригородных поездов и подвижного состава метрополитена, где требуется обеспечение максимально возможной надежности срабатывания средств пожаротушения и контроля состояния пожароопасной ситуации. К таким причинам относятся:
- возможность использования только линейных тепловых датчиков;
- система не обеспечена дублированием линий связи;
- в системе предусмотрена только одна очередь тушения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков является система по патенту №39832, которая и выбрана в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение максимально возможной надежности срабатывания средств пожаротушения в автоматическом и ручном режимах управления устройствами пожаротушения.
Предлагаемая система при использовании обеспечивает контроль защищаемого объекта тремя видами датчиков (тепловой цифровой, дымовой и тепловой линейный), причем предусмотрено дублирование всех линий связи, как между блоками, так и между линиями разного уровня. Система предназначена для непрерывного функционирования как в режиме контроля за состоянием ситуации, так и в режиме автоматического или ручного управления средствами пожаротушения, при этом система способна определять и предупреждать о вероятности «пожароопасной ситуации». В системе предусмотрено 2 очереди тушения (в отличие от известных систем) - основанная и резервная, при этом обеспечивается адресный запуск средств пожаротушения, а команду на запуск система выдает при сигнале «пожар», полученном от 2-х датчиков (дублированный сигнал).
Указанный технический результат достигается тем, что автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в
подвижных транспортных средствах, включающая датчики, контролирующие пожароопасные параметры защищаемой среды, блоки управления, сбора информации и памяти, устройство контроля, световую и звуковую индикацию, исполнительные средства пожаротушения, и выполненная с возможностью функционирования, как в автоматическом, так и в ручном режиме управления, отличающаяся тем, что функцию блоков управления, сбора информации и памяти, устройства контроля, а также световую и звуковую индикацию выполняет блок управления и индикации и соединенный с ним, по крайней мере, один блок контроля и управления, который в свою очередь, дополнительно связан, по крайней мере, с одним локальным блоком контроля, выполненным с возможностью преобразования сигналов и передачи сигналов, как от датчиков, так и к исполнительным средствам, при этом блок управления и индикации, а также блок контроля и управления выполнены с возможностью связи между ними посредством (межсекционной) двухпроводной магистрали передачи данных, а каждый локальный блок контроля и соответствующий ему блок контроля и управления выполнены с возможностью связи между ними посредством двух последовательных мультиплексных каналов связи.
В предлагаемой системе количество блоков управления и индикации соответствует количеству кабин машиниста в подвижном транспортном средстве, и каждый блок управления и индикации выполнен с возможностью подключения к нему ЭВМ, например, для осуществления перепрограммирования системы. Количество блоков контроля и управления соответствует количеству защищаемых вагонов (секций) транспортного средства. При этом количество локальных блоков контроля соответствует количеству зон контроля в вагоне (секции) транспортного средства, это обеспечивает возможность адаптации предлагаемой системы к широкому спектру видов транспортных средств с обеспечением адресного тушения в защищаемых зонах, формируемых из зон контроля.
Для удобства эксплуатации система дополнительно снабжена блоком речевого оповещения, выполненного с возможностью подключения к межсекционной двухпроводной магистрали передачи данных, а также формирования и выдачи сообщений на радиостанцию и через динамик в кабину машиниста.
Для обеспечения надежности пожаротушения система снабжена исполнительными средствами пожаротушения в количестве, обеспечивающем основную и резервную очередь тушения. Для обеспечения возможности функционирования в ручном режиме система снабжена пультом ручного запуска исполнительных средств пожаротушения основной и резервной очереди, который может быть установлен на внешней стороне вагона (секции) транспортного средства. Кроме того, система снабжена устройством автономного запуска исполнительных средств пожаротушения основной очереди, которое включает преобразователь напряжения, по крайней мере, одно сигнально-пусковое устройство, связанное через реле блока контроля и управления с устройством питания постоянной готовности, которое в свою очередь связано через соответствующее реле блока контроля и управления и через соответствующий локальный блок контроля с исполнительным средством пожаротушения.
Для повышения надежности функционирования системы двухпроводная магистраль передачи данных, а также все остальные каналы связи выполнены дублированными.
Система выполнена с возможностью использования как цифровых, так и аналоговых датчиков, контролирующих пожароопасные параметры защищаемой среды, а в качестве датчиков используют датчик дымовой и\или датчик тепловой цифровой и\или датчик тепловой линейный.
Для обеспечения бесперебойной работы система выполнена с возможностью подключения к основному и резервному источникам питания
и с обеспечением в ручном режиме автоматического переключения с основного на резервный источник питания и обратно.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 представлена функциональная блок-схема автоматической системы пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах. Предлагаемая система включает:
Датчики (1), контролирующие пожароопасные параметры защищаемой среды, при этом в качестве датчиков (1) могут быть использованы цифровые, аналоговые датчики, а также дымовые, тепловые цифровые и тепловые линейные; исполнительные средства пожаротушения (ИСП) (2), локальный блок контроля (ЛБК) (3) в количестве от 1 до «n» по количеству зон контроля, блок контроля и управления (БКУ) (4) (количество которых соответствует количеству защищаемых вагонов), блок управления и индикации (БУИ) (5) (количество которых соответствует количеству кабин машиниста). Блок речевого оповещения (БРО) (6) с возможностью передачи данных, а также формирования и выдачи сообщения как через радиостанцию (7), так и на динамик (8) в кабину машиниста, при этом сообщение может быть также передано через блок управления и индикации (5) на подключенную к нему ЭВМ (9). Кроме того система включает пульт ручного запуска (10) исполнительных средств пожаротушения (2) основной и резервной очереди, который предпочтительно устанавливать на внешней стороне вагона. Питание на блоки системы подается от бортовой сети через преобразователь напряжения (11), подключаемый к блоку БКУ (4).
Предлагаемая система может быть дополнена устройством автономного запуска, состоящего из, по крайней мере, одного сигнально-пускового устройства (12), которое через реле блока контроля и управления (4) связано с устройством питания постоянной готовности (13), которое в свою очередь, через соответствующее реле блока контроля и управления (4), связано с
исполнительным средством пожаротушения (2). Такое дополнение обеспечивает возможность автоматического управления основной очередью исполнительных средств пожаротушения (2) в автономном режиме. Кроме того, предлагаемая система может быть подключена к основному (на схеме не указан) и резервному (на схеме не указан) источникам питания и в ручном режиме работы обеспечивается автоматическое переключение с основного на резервный источник питания и обратно. Система работает следующим образом:
1. Функционирование системы в автоматическом режиме:
При регистрации превышения порогового значения температуры воздуха в зоне тушения двумя тепловыми датчиками цифровыми (1) (БКУ) (4) передает сигнал на БУИ (5) и на БРО (6), и начинает обратный отсчет на запуск основной очереди ИСП (2). БКУ (4) сохраняет сообщение о пожаре и передает его на ЭВМ (9). БРО (4) формирует сообщение о пожаре и передает его через радиостанцию (7) на пульт диспетчера. Если в течение 10 секунд с начала отсчета не менее двух датчиков (1) в зоне тушения продолжают фиксировать температуру воздуха выше порогового значения, то БКУ (4) выдает команду на запуск основной очереди ИСП (2) в зоне контроля.
По данной команде ЛБК (3) зоны контроля производит запуск основной очереди ИСП (2) подачей импульса (сигнала). После этого ЛБК (3) проводит мониторинг состояния активаторов ИСП (2) и передает на БКУ (4) информационное сообщение о подтверждении (или не подтверждении) пуска ИСП (2).
Если пуск ИСП (2) не подтвержден, то БКУ (4) сразу выдает команду на активацию ИСТ (2) резервной очереди в зоне тушения.
Если пуск ИСП (2) подтвержден, то БКУ (4) ожидает сообщений об изменении температурного режима в зоне тушения. При отсутствии сообщений от ЛБК (3) об изменении температурного режима в зоне тушения или при наличии на момент окончания времени ожидания результата тушения двух и более датчиков (1) температуры, фиксирующих превышение
порогового значения температуры, БКУ (4) выдает команду на активацию ИСП (2) резервной очереди в зоне тушения. По данной команде блоки ЛБК (3) зоны контроля производят пуск ИСП (2) резервной очереди подачей импульса (сигнала). После этого блок ЛБК (3) проводит мониторинг состояния активаторов ИСП (2) и передает на БКУ (4) информационное сообщение о подтверждении (не подтверждении) пуска ИСТ (2).
Кроме того при функционировании системы в автоматическом режиме возможен автономный запуск основной очереди ИСП (1).
2. Функционирование системы в ручном режиме.
При регистрации превышения порогового значения температуры воздуха в зоне тушения одним датчиком (1) блок ЛБК (3) передает сообщение на БКУ (4), который передает сообщение на БУИ (5) и на БРО(6). На БУИ отображается сообщение «Внимание» (пожароопасная ситуация) с указанием номера секции (вагона), названия зоны контроля и типа датчика. Сообщение сопровождается звуковой и световой сигнализацией. На БРО (6) сообщение преобразуется в звуковое сообщение «Пожар» и транслируется через встроенный динамик и через внешний динамик (8). Так же сообщение передается на радиостанцию (7) для передачи диспетчеру.
При регистрации превышения порогового значения температуры воздуха в зоне тушения двумя датчиками (1) БКУ (4) передает информационный сигнал на БУИ (5) и на БРО(6). На БУИ (5) отображается сообщение «Пожар» с указанием номера секции (вагона), названия зоны контроля. Сообщение сопровождается звуковой и световой сигнализацией. На БРО (6) сообщение преобразуется в звуковое сообщение «Пожар» и транслируется через встроенный динамик и через внешний динамик (8). Так же сообщение передается на радиостанцию (7) для передачи диспетчеру.
При наличии в системе более одного блока БУИ (5) информационные сообщения отображаются на всех одновременно.
При наличии на БУИ (5) сообщения «Пожар» машинист (человек) может активировать ИСП (2) основной очереди нажатием на кнопку «Пуск основной очереди». При этом БУИ (5) формирует сообщение для блока БКУ (4) секции, на которой зафиксировано превышение температуры.
БКУ (4) по получении сообщения с командой на активацию ИСП (1) основной очереди, формирует и передает ЛБК (3) сообщение на активацию ИСП (1) основной очереди в зоне тушения.
Запуск ИСП (1) производиться ЛБК (3) так же, как и при функционировании в автоматическом режиме.
На БУИ (5) возвращается сообщение о подтверждении/ не подтверждении активации ИСТ.
Запуск резервной очереди ИСП (1) производится так же, как и запуск ИСП основной очереди.
3. Запуск системы с пульта ручного пуска.
Запуск системы с пульта ручного пуска (ПРП), расположенного на корпусе вагона (секции), возможен как при функционировании системы в автоматическом режиме, так и в ручном. Запуск осуществляется следующим образом:
сигнал на запуск ИСП (1) основной очереди производится переключением тумблера (на схеме не указан) «Пуск основной» на ПРП (10). При этом выходы основного источника питания системы замыкаются в цепь пуска ИСП (1) основной очереди через БКУ (4) и гальванические соединения в блоках ЛБК (3). Активация ИСП (1) основной очереди производится непосредственно от основного источника питания.
В случае отсутствия напряжения в основном источнике питания в системе предусмотрен запуск ИСП (1) от резервного источника питания, установленного в ПРП (10). Для активации этого источника питания нужно переключить тумблер «Пуск основной» в положение «ВКЛ» и дернуть за кольцо активации химической батареи. При этом напряжение с химической
батареи через БКУ (4) передается на ЛБК (3), и через них на ИСП (1) основной очереди. Запуск резервной очереди ИСП производится аналогично.
4. Режим автономного запуска.
Автономный запуск возможен при функционировании системы в автоматическом режиме или при отсутствии питания в системе. При достижении температуры срабатывания в зоне тушения сигнально-пусковое устройство (12) выдает импульс, который через реле БКУ (4) передается на устройство питания постоянной готовности (13), которое после получения импульса начинает генерировать напряжение, которое через БКУ (4) передается на ЛБК (3) и далее на ИСП (1) основной очереди.
При функционировании системы в ручном режиме сигнально-пусковое устройство (12) и устройство питания постоянной готовности (13) отключаются от системы посредством реле блока БКУ (4).
Были проведены испытания предлагаемой системы в соответствии с ГОСТ 15.201-2000 «Система разработки и постановки продукции на производство» и ОСТ 32.181-2001 «Порядок заказа, разработки, постановки на производство, проведение испытаний и утилизации железнодорожной техники». Автоматическая система пожарной сигнализации и управления пожаротушением в подвижных транспортных средствах была смонтирована на электровозе ВЛ-80 К №509 с использованием в качестве исполнительных средств пожаротушения основной и резервной очереди генераторов огнетушащего аэрозоля «ТОР-6», при этом на данном электровозе была демонтирована часть силового оборудования, что увеличило защищаемый объем и обусловило его негерметичность. Была проведена проверка работоспособности системы в автоматическом и ручном режимах функционирования. Проведенные испытания показали (более 10 опытов) 100% срабатывание системы, т.е. контроль состояния ситуации, обнаружение пожара при превышении
порогового значения температуры в защищаемом отсеке, передача соответствующего сигнала на блок управления и индикации и запуск исполнительных средств пожаротушения.
Была также проведена проверка огнетушащей способности системы с использованием модельных очагов пожара (5 опытов), при которой учитывались временные параметры тушения. По условиям испытаний время свободного горения модельных очагов составляло не менее 60 с перед включением системы на срабатывание. Все модельные очаги были потушены за время, не превышающее 20 с после активации запуска исполнительных средств пожаротушения, следует особо отметить, что при испытаниях на данном электровозе использование резервной очереди ИСП не потребовалось. Проверка ее запуска осуществлялась дополнительно с полным подтверждением результатов испытаний, полученных при запуске основной очереди. Предлагаемая автоматическая система, предназначенная для использования в подвижных транспортных средствах, отвечает установленным требованиям по стойкости к внешним воздействиям:
- в части воздействия климатических факторов внешней среды Система имеет группу исполнения У категория 2 по ГОСТ 15150-69 с максимальным диапазоном рабочих температур от -40°С (кроме ДД) до+55°С и относительной влажности воздуха (неагрессивной среды) до 98% при средней температуре 25°С;
- система устойчива к механическим воздействиям по группе условий эксплуатации М25 согласно ГОСТ 17516.1-90.
Таким образом, предлагаемая полезная модель направлена на решение поставленной задачи и соответствует всем критериям патентоспособности по действующему законодательству.