一种高海拔隧道分阶段灭火救援系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高海拔隧道分阶段灭火救援系统及方法，系统包括细水雾灭火子系统、防沉降控烟子系统、防热障效应及烟气吸穿子系统和分段供氧子系统。细水雾灭火子系统通过传感控制器控制细水雾喷头，根据温度高低喷射水雾；防沉降控烟子系统通过升降滑动装置调整射流风机主体位置，阻制烟雾沉降扩散；防热障效应及烟气吸穿子系统在可能发生烟气吸穿现象的排烟口通过充入加热氮气、开启垂直挡壁、调整百叶窗防止吸穿现象发生；分段供氧子系统设置在人行横通道内，保障逃离至横通道的人员的氧气供应和基本医疗。本发明专利技术可实现高海拔公路隧道发生火灾的情况下，及时进行火情和烟雾控制，并保障高海拔隧道待救援人员的基本生存和医疗条件。

【技术实现步骤摘要】
一种高海拔隧道分阶段灭火救援系统及方法
本专利技术涉及隧道公路救援领域，具体的是一种高海拔隧道分阶段灭火救援系统及方法。
技术介绍
高海拔长大隧道因海拔原因导致隧道内气温低，空气含氧量稀薄，环境比一般的隧道更加恶劣，在发生紧急情况时会导致行人逃生更加困难；国内高海拔长大隧道救援方案大多利用斜井在隧道中部设置紧急救援站一座，人员可以通过紧急救援站快速疏散到安全区域并能自救或通过救援到达洞外，为了更加安全可靠、技术经济合理，在多种方案比选后，确定采用加密疏散横通道的方案，横通道中间段作为待避区，当一管隧道发生火灾时，紧急救援站可以停靠列车，为下车的旅客提供暂时的避难区，旅客也可利用横通道进入另一管隧道的站台等待救援；因为气候和海拔原因，高海拔长大隧道火灾初期时烟气扩散速度较慢，烟气容易凝聚，如果初期人员没有得到及时的救援，在原本恶劣的环境加持下，会对其造成极大伤害，所以火灾初期是人员疏散救援的关键时期，因此，在特长隧道发生火灾时，应该迅速组织人员进行疏散，并给予及时的救援。由于高海拔长大隧道的环境恶劣，空气稀薄，且隧道长度远远高于一般隧道，大多长度大于20km，在发生紧急情况时，人员逃生环境尤其恶劣，所以在发生火灾时应快速及时的控制住火源的燃烧及烟气的蔓延，且因空气稀薄，隧道救援站距离远，应为逃生人员提供充足且适量的氧气；国内在高海拔隧道有较为完备的制氧技术，但供氧技术主要运用于隧道施工期间，对隧道发生紧急事件时逃生人员的供氧没有较完备的系统体系；在高海拔长大隧道内，火灾时烟气主要聚集在隧道顶部；因此，一般采用顶部集中排烟的方式来控制烟气的下沉和沿隧道纵向的扩散以达到迅速排烟和减少烟气的危害的目的，但由于高海拔隧道温度低，发生火灾时温差比一般隧道要高，由于排烟竖井内形成的烟囱效应导致内外压差会更大，从而吸穿现象会更加频繁，发生火灾烟气吸穿现象时，隧道下部的冷空气被直接吸入竖井，导致竖井的排烟效果显著下降，目前对隧道火灾烟气吸穿现象的研究主要是调节排烟效率及排烟口间距来减轻吸穿现象，但对高海拔长大隧道的特殊排烟环境没有深入的研究，也没有完备的体系来防止吸穿。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的缺陷，提出一种高海拔隧道分阶段灭火救援系统及方法，以期能建立一套较为完善的适用于高海拔特长隧道的救援灭火系统，不仅设置有灭火控烟系统，还针对高海拔隧道内恶劣的低温低压环境设立特有的供氧、防止吸穿、防热障效应等系统及方法，让乘客可以有更好的逃生环境及提高灭火效率，提高乘客的疏散效率减少事故的发生。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案如下：一种应用于高海拔隧道的分阶段灭火救援系统，所述高海拔隧道为双洞单线隧道，并在隧道中部设置有紧急救援站；所述双洞单线隧道之间等距离间隔设置有人行通道；在所述高海拔隧道拱顶处等间隔设有与排烟口相连的排烟竖井，所述排烟竖井通过横向排烟道与纵向排烟道连通，所述纵向排烟道与斜井连通，通过所述斜井排出隧道内的烟气，并构成集中排烟系统；所述分阶段灭火救援系统包括：细水雾灭火子系统，防沉降控烟子系统，防热障效应及烟气吸穿子系统和分段供氧子系统；所述细水雾灭火子系统，包括：消防池、消防给水管道、细水雾供水管主管、给水阀门、可调增压水泵、细水雾供水管支管、细水雾喷头、火灾探测器；所述消防池与设置在隧道侧壁上的消防给水管道连接，所述消防给水管道依次与细水雾供水管主管、可调增压水泵、细水雾供水管支管、细水雾喷头连接，在所述细水雾供水管主管与所述可调增压水泵之间设置有给水阀门；在所述细水雾灭火子系统所在的隧道顶部设置有火灾探测器；所述防沉降控烟子系统设置在人行通道附近，并包括：传感控制器、射流风机主体、转动台、升降装置、滑动装置、固定隔板、滑动轨道和发动机、烟雾检测器和温度检测器；所述滑动装置包括：滑动带动杆、滑动轮；所述滑动装置固定在隧道顶部，并通过驱动所述滑动带动杆从而带动所述滑动轮滚动；在所述滑动装置的下方设置有固定隔板；所述固定隔板上设置有所述发动机，并驱动所述升降带动杆自转并带动其两端的升降滚轮转动，从而使得所述升降支架实现伸缩；所述升降装置包括：升降带动杆、升降滚轮、升降支架；在所述升降支架的末端设置有所述转动台，在所述转动台上设置有射流风机主体；在所述转动台和射流风机主体之间设置有伸缩管，以所述发动机驱动所述伸缩管伸缩从而使得射流风机主体实现角度倾斜；所述防沉降控烟子系统所在的隧道侧壁上设置有烟雾检测器和温度检测器，并分别与传感控制器连接；所述防热障效应及烟气吸穿子系统，包括：挡烟垂壁、百叶窗辅助装置、变压吸附制氧机、氮气吸附机、氮气储气囊、输氮管、输氮支管、氮气加热器、可调节式排气阀、气体分析仪；所述变压吸附制氧机设置在紧急救援站中，并通过氮气吸附机与氮气储气囊连接，所述氮气储气囊通过氮气加热器与隧道顶部的输氮管连接；所述输氮管上等间隔连接有输氮支管，且所述输氮支管分布在横向排烟道中，每个输氮支管分别由一个可调节式排气阀控制；所述气体分析仪设置在隧道拱顶排烟口附近，并由可调式排气阀控制；所述挡烟垂壁装置包括：挡烟垂壁板、挡烟垂壁安置凹槽和挡烟垂壁释放部件；所述挡烟垂壁板的两侧分别为活动侧和固定侧，所述固定侧通过转轴与设置在排烟口附近的挡烟垂壁安置凹槽的一侧转动连接；在所述挡烟垂壁安置凹槽的另一侧上设置有挡烟垂壁释放部件；所述活动端通过所述挡烟垂壁释放部件水平收纳在所述挡烟垂壁安置凹槽中或从所述挡烟垂壁安置凹槽脱离并转动至垂直状态；所述百叶窗辅助装置设置在排烟口附近，并通过调节电机驱动齿轮链条转动，并带动遮板的转动角度，以实现排烟口的排烟量调节；所述分段供氧通风子系统，是设置所述紧急救援站及人行通道中，并包括：变压吸附制氧机、氧气储气囊、射流风机，风管、供氧管、调节阀、输氧管、供氧仓、氧气面罩、供氧阀门、流量计、人体检测传感器、显示屏；所述分段供氧通风子系统与烟雾检测器和温度检测器连接；所述射流风机设置在隧道洞口处，并与设置在隧道拱顶的风管连接，所述风管通过各个支管与人行通道相连通，同时通过供氧阀门与所述变压吸附制氧机相连，所述变压吸附制氧机与氧气储气囊连接，所述氧气储气囊中的氧气通过供氧管输送给设置在所述人行通道中的各个供氧仓，所述供氧仓内设置有若干个氧气面罩、所述氧气面罩通过输氧管与供氧管相连，并由调节阀与流量计控制；所述人体检测传感器由体温传感器、脉搏传感器、呼吸传感器组成，并在人行横通道入口顶部和侧壁各设置两组；所述显示屏设置在供氧仓门口，所述人体检测传感器与所述显示屏均与PIC控制器连接；所述细水雾灭火子系统，防沉降控烟子系统，防热障效应及烟气吸穿子系统和分段供氧子系统与和PIC控制器连接；一种高海拔隧道分阶段灭火救援方法，按以下步骤进行：步骤一：所述火灾探测器、烟雾检测器和温度检测器检测隧道情况，当火灾探测器检测到发生火灾时，并行执行步骤二、三、四；步骤二：所述PIC控制器启动附近的几组给水阀门和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高海拔隧道的分阶段灭火救援系统，所述高海拔隧道为双洞单线隧道，并在隧道中部设置有紧急救援站；所述双洞单线隧道之间等距离间隔设置有人行通道；/n在所述高海拔隧道拱顶处等间隔设有与排烟口相连的排烟竖井，所述排烟竖井通过横向排烟道与纵向排烟道连通，所述纵向排烟道与斜井连通，通过所述斜井排出隧道内的烟气，并构成集中排烟系统；其特征是：/n所述分阶段灭火救援系统包括：细水雾灭火子系统，防沉降控烟子系统，防热障效应及烟气吸穿子系统和分段供氧子系统；/n所述细水雾灭火子系统，包括：消防池(1)、消防给水管道(2)、细水雾供水管主管(3)、给水阀门(4)、可调增压水泵(5)、细水雾供水管支管(6)、细水雾喷头(7)、火灾探测器(8)；/n所述消防池(1)与设置在隧道侧壁上的消防给水管道(2)连接，所述消防给水管道(2)依次与细水雾供水管主管(3)、可调增压水泵(5)、细水雾供水管支管(6)、细水雾喷头(7)连接，在所述细水雾供水管主管(3)与所述可调增压水泵(5)之间设置有给水阀门(4)；在所述细水雾灭火子系统所在的隧道顶部设置有火灾探测器(8)；/n所述防沉降控烟子系统设置在人行通道附近，并包括：传感控制器(9)、射流风机主体(10)、转动台(11)、升降装置(12)、滑动装置(13)、固定隔板(14)、滑动轨道(15)和发动机(16)、烟雾检测器(23)和温度检测器(24)；/n所述滑动装置(13)包括：滑动带动杆(17)、滑动轮(18)；/n所述滑动装置(13)固定在隧道顶部，并通过驱动所述滑动带动杆(17)从而带动所述滑动轮(18)滚动；在所述滑动装置(13)的下方设置有固定隔板(14)；所述固定隔板(14)上设置有所述发动机(16)，并驱动所述升降带动杆(19)自转并带动其两端的升降滚轮(20)转动，从而使得所述升降支架(21)实现伸缩；/n所述升降装置(12)包括：升降带动杆(19)、升降滚轮(20)、升降支架(21)；/n在所述升降支架(21)的末端设置有所述转动台(11)，在所述转动台(11)上设置有射流风机主体(10)；在所述转动台(11)和射流风机主体(10)之间设置有伸缩管(22)，以所述发动机(16)驱动所述伸缩管(22)伸缩从而使得射流风机主体(10)实现角度倾斜；/n所述防沉降控烟子系统所在的隧道侧壁上设置有烟雾检测器(23)和温度检测器(24)，并分别与传感控制器(9)连接；/n所述防热障效应及烟气吸穿子系统，包括：挡烟垂壁(25)、百叶窗辅助装置(26)、变压吸附制氧机(27)、氮气吸附机(28)、氮气储气囊(29)、输氮管(30)、输氮支管(31)、氮气加热器(32)、可调节式排气阀(33)、气体分析仪(34)；/n所述变压吸附制氧机(27)设置在紧急救援站中，并通过氮气吸附机(28)与氮气储气囊(29)连接，所述氮气储气囊(29)通过氮气加热器(32)与隧道顶部的输氮管(30)连接；所述输氮管(30)上等间隔连接有输氮支管(31)，且所述输氮支管(31)分布在横向排烟道中，每个输氮支管(31)分别由一个可调节式排气阀(33)控制；/n所述气体分析仪(34)设置在隧道拱顶排烟口附近，并由可调式排气阀(33)控制；/n所述挡烟垂壁装置(25)包括：挡烟垂壁板(36)、挡烟垂壁安置凹槽(37)和挡烟垂壁释放部件(38)；/n所述挡烟垂壁板(36)的两侧分别为活动侧和固定侧，所述固定侧通过转轴(39)与设置在排烟口附近的挡烟垂壁安置凹槽(37)的一侧转动连接；在所述挡烟垂壁安置凹槽(37)的另一侧上设置有挡烟垂壁释放部件(38)；所述活动端通过所述挡烟垂壁释放部件(38)水平收纳在所述挡烟垂壁安置凹槽(37)中或从所述挡烟垂壁安置凹槽(37)脱离并转动至垂直状态；/n所述百叶窗辅助装置(26)设置在排烟口附近，并通过调节电机(44)驱动齿轮(42)链条(43)转动，并带动遮板(41)的转动角度，以实现排烟口的排烟量调节；/n所述分段供氧通风子系统，是设置所述紧急救援站及人行通道中，并包括：变压吸附制氧机(27)、氧气储气囊(46)、射流风机(47)，风管(48)、供氧管(49)、调节阀(50)、输氧管(51)、供氧仓(52)、氧气面罩(53)、供氧阀门(54)、流量计、人体检测传感器(55)、显示屏(56)；所述分段供氧通风子系统与烟雾检测器(23)和温度检测器(24)连接；/n所述射流风机(47)设置在隧道洞口处，并与设置在隧道拱顶的风管(48)连接，/n所述风管(48)通过各个支管与人行通道相连通，同时通过供氧阀门(54)与所述变压吸附制氧机(27)相连，所述变压吸附制氧机(27)与氧气储气囊(46)连接，所述氧气储气囊(46)中的氧气通过供氧管(49)输送给设置在所述人行通道中的各个供氧仓(52)，所...

【技术特征摘要】
1.一种高海拔隧道的分阶段灭火救援系统，所述高海拔隧道为双洞单线隧道，并在隧道中部设置有紧急救援站；所述双洞单线隧道之间等距离间隔设置有人行通道；
在所述高海拔隧道拱顶处等间隔设有与排烟口相连的排烟竖井，所述排烟竖井通过横向排烟道与纵向排烟道连通，所述纵向排烟道与斜井连通，通过所述斜井排出隧道内的烟气，并构成集中排烟系统；其特征是：
所述分阶段灭火救援系统包括：细水雾灭火子系统，防沉降控烟子系统，防热障效应及烟气吸穿子系统和分段供氧子系统；
所述细水雾灭火子系统，包括：消防池(1)、消防给水管道(2)、细水雾供水管主管(3)、给水阀门(4)、可调增压水泵(5)、细水雾供水管支管(6)、细水雾喷头(7)、火灾探测器(8)；
所述消防池(1)与设置在隧道侧壁上的消防给水管道(2)连接，所述消防给水管道(2)依次与细水雾供水管主管(3)、可调增压水泵(5)、细水雾供水管支管(6)、细水雾喷头(7)连接，在所述细水雾供水管主管(3)与所述可调增压水泵(5)之间设置有给水阀门(4)；在所述细水雾灭火子系统所在的隧道顶部设置有火灾探测器(8)；
所述防沉降控烟子系统设置在人行通道附近，并包括：传感控制器(9)、射流风机主体(10)、转动台(11)、升降装置(12)、滑动装置(13)、固定隔板(14)、滑动轨道(15)和发动机(16)、烟雾检测器(23)和温度检测器(24)；
所述滑动装置(13)包括：滑动带动杆(17)、滑动轮(18)；
所述滑动装置(13)固定在隧道顶部，并通过驱动所述滑动带动杆(17)从而带动所述滑动轮(18)滚动；在所述滑动装置(13)的下方设置有固定隔板(14)；所述固定隔板(14)上设置有所述发动机(16)，并驱动所述升降带动杆(19)自转并带动其两端的升降滚轮(20)转动，从而使得所述升降支架(21)实现伸缩；
所述升降装置(12)包括：升降带动杆(19)、升降滚轮(20)、升降支架(21)；
在所述升降支架(21)的末端设置有所述转动台(11)，在所述转动台(11)上设置有射流风机主体(10)；在所述转动台(11)和射流风机主体(10)之间设置有伸缩管(22)，以所述发动机(16)驱动所述伸缩管(22)伸缩从而使得射流风机主体(10)实现角度倾斜；
所述防沉降控烟子系统所在的隧道侧壁上设置有烟雾检测器(23)和温度检测器(24)，并分别与传感控制器(9)连接；
所述防热障效应及烟气吸穿子系统，包括：挡烟垂壁(25)、百叶窗辅助装置(26)、变压吸附制氧机(27)、氮气吸附机(28)、氮气储气囊(29)、输氮管(30)、输氮支管(31)、氮气加热器(32)、可调节式排气阀(33)、气体分析仪(34)；
所述变压吸附制氧机(27)设置在紧急救援站中，并通过氮气吸附机(28)与氮气储气囊(29)连接，所述氮气储气囊(29)通过氮气加热器(32)与隧道顶部的输氮管(30)连接；所述输氮管(30)上等间隔连接有输氮支管(31)，且所述输氮支管(31)分布在横向排烟道中，每个输氮支管(31)分别由一个可调节式排气阀(33)控制；
所述气体分析仪(34)设置在隧道拱顶排烟口附近，并由可调式排气阀(33)控制；
所述挡烟垂壁装置(25)包括：挡烟垂壁板(36)、挡烟垂壁安置凹槽(37)和挡烟垂壁释放部件(38)；
所述挡烟垂壁板(36)的两侧分别为活动侧和固定侧，所述固定侧通过转轴(39)与设置在排烟口附近的挡烟垂壁安置凹槽(37)的一侧转动连接；在所述挡烟垂壁安置凹槽(37)的另一侧上设置有挡烟垂壁释放部件(38)；所述活动端通过所述挡烟垂壁释放部件(38)水平收纳在所述挡烟垂壁安置凹槽(37)中或从所述挡烟垂壁安置凹槽(37)脱离并转动至垂直状态；
所述百叶窗辅助装置(26)设置在排烟口附近，并通过调节电机(44)驱动齿轮(42)链条(43)转动，并带动遮板(41)的转动角度，以实现排烟口的排烟量调节；
所述分段供氧通风子系统，是设置所述紧急救援站及人行通道中，并包括：变压吸附制氧机(27)、氧气储气囊(46)、射流风机(47)，风管(48)、供氧管(49)、调节阀(50)、输氧管(51)、供...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，黎曼，邱博，胡隆华，张晓磊，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34