一種鐵路隧道防災(zāi)緊急通道的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵路隧道防災(zāi)緊急通道。所述疏散通道由斜井式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括與主隧道連接入口處的防護門、斜井式結(jié)構(gòu)的緩坡段和斜井段，緩坡段寬度不小于斜井段寬度；防護門的最小寬度D(P)＝1.75e0.025P；緩坡段最小面積A(P)＝34e0.1P；緩坡段最大坡度S(a)＝e0.18a。本發(fā)明采用數(shù)值計算方法和模型，獲得了滿足不同數(shù)量人員安全疏散緊急通道結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，該參數(shù)也充分反映了緊急通道結(jié)構(gòu)條件對隧道內(nèi)人員緊急疏散的影響。本發(fā)明提供了目前斜井式緊急通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，而且為斜井式緊急通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)，加強了鐵路隧道防災(zāi)救援疏散的安全可靠性，最大可能地實現(xiàn)了經(jīng)濟、合理、安全、高效、減少損失。
【專利說明】一種鐵路隧道防災(zāi)緊急通道
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵路工程建設(shè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其屬于鐵路隧道安全工程建設(shè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及鐵路隧道防災(zāi)緊急通道建設(shè)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國隧道工程的快速發(fā)展，尤其是鐵路隧道的迅猛發(fā)展，隧道的防災(zāi)救援工程的重要性逐漸受到相關(guān)研究學(xué)者、設(shè)計人員及施工人員的高度重視。隧道防災(zāi)救援工程的設(shè)計成為隧道安全營運和發(fā)生緊急情況時保障人員生命安全的關(guān)鍵。目前，我國鐵路隧道工程防災(zāi)救援設(shè)施建設(shè)成本耗費巨大，緊急出口作為相對小規(guī)模鐵路隧道防災(zāi)救援設(shè)施設(shè)計首選，而緊急通道的結(jié)構(gòu)能否通過優(yōu)化設(shè)計來最大限度的保障人員安全疏散成為緊急通道結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
[0003]目前，國內(nèi)外相關(guān)研究學(xué)者研究的隧道防災(zāi)救援措施對象主要集中于緊急救援站和緊急避難所的結(jié)構(gòu)及設(shè)備研究，對于緊急通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究較少，且國家設(shè)計規(guī)范中對斜井式緊急通道的規(guī)定僅僅局限于最小斷面尺寸的說明。這對緊急通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計造成了較大的困難，對隧道救援設(shè)施設(shè)計的合理性和安全可靠性將產(chǎn)生重大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種鐵路隧道防災(zāi)緊急通道。本發(fā)明要解決的問題是提供一種鐵路隧道防災(zāi)緊急通道結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用斜井式緊急通道的設(shè)計結(jié)構(gòu)，以保障鐵路隧道防災(zāi)救援設(shè)施更合理和安全。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]鐵路隧道防災(zāi)緊急通道，包括鐵路主隧道和連接在主隧道邊墻的疏散通道，其特征是:所述疏散通道由斜井式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括與主隧道連接入口處的防護門、斜井式結(jié)構(gòu)的緩坡段和斜井段，緩坡段寬度不小于斜井段寬度。
[0007]進一步所述防護門的最小寬度D為:D(P) = 1.75e°-025P ；
[0008]所述緩坡段最小面積A為:A(P) = 34e°_1P ；
[0009]所述緩坡段最大坡度S為:S (a) = e°_18a ；
[0010]其中，D為防護門最小寬度，單位m ；P為疏散人數(shù)，單位IO2人；A為緩坡段最小面積，單位m2 ；S為緩坡段最大坡度，單位％ ；a為緩坡段寬度，單位m，緩坡段寬度a根據(jù)工程地質(zhì)情況確定。
[0011]本發(fā)明在對鐵路建設(shè)特別是鐵路隧道建設(shè)技術(shù)、鐵路列車運行技術(shù)研究基礎(chǔ)上提出了鐵路隧道防災(zāi)緊急通道的結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明首先利用大型人員疏散仿真軟件EXODUS，建立斜井式緊急通道人員緊急疏散動態(tài)模型，對人員疏散進行模擬計算。計算中考慮火災(zāi)情況下，環(huán)境對不同年齡、性別的人員在隧道中疏散速度的影響，確定出疏散人員的屬性參數(shù)；建立列車幾何模型和疏散人員動態(tài)模型；確定人員疏散原則及出口位置。[0013]然后，根據(jù)上述方法建立不同緊急通道入口段結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括入口處防護門寬度、入口加寬緩坡段容量和坡度的幾何模型，對不同出口條件下人員疏散進行計算。包括針對緊急通道入口處的防護門寬度D建模，針對緊急通道入口加寬緩坡段容量A建模，針對緊急通道入口加寬緩坡段坡度S建模。
[0014]然后，根據(jù)上述計算結(jié)果，確定出人員疏散必需安全疏散時間RSET和緊急通道入口處人員的聚集時間EEGT。
[0015]然后，確定出緊急通道防護門寬度的擬合曲線函數(shù)，依據(jù)不同數(shù)量人員疏散的最小必需安全疏散時間RSET和人員聚集時間EEGT確定出防護門最優(yōu)寬度的曲線函數(shù)D(P)，通過對防護門寬度與疏散人數(shù)的關(guān)系曲線進行非線性擬合，得出式(A):
[0016]D(P) = 1.75e°-025P (A)
[0017]上式中:D為緊急通道入口處防護門最小寬度(單位m) ;P為疏散人數(shù)(單位IO2人)。
[0018]然后，確定出緊急通道入口加寬緩坡段容量的擬合曲線函數(shù)，依據(jù)不同數(shù)量人員疏散的最小必需安全疏散時間RSET和人員聚集時間EEGT確定出入口加寬緩坡段容量的曲線函數(shù)A(P)，通過對入口加寬緩坡段容量與疏散人數(shù)的關(guān)系曲線進行非線性擬合，得出(B):
[0019]A(P) = 34eaiP (B)
[0020]上式中:A為緊急通道入口加寬緩坡段最小面積(單位m2) ;P為疏散人數(shù)(單位IO2 人)。
[0021]然后，確定出緊急通道入口段坡度的擬合曲線函數(shù)，依據(jù)不同入口加寬緩坡段寬度條件下人員疏散的最小必需安全疏散時間RSET和人員聚集時間EEGT確定出入口加寬緩坡段坡度的曲線函數(shù)S (a)，通過對入口加寬緩坡段坡度與寬度的關(guān)系曲線進行非線性擬合，得出式(C):
[0022]S (a) = e0.18a (C)
[0023]上式中:S為緊急通道入口加寬緩坡段最大坡度(單位％) ;a為緊急通道入口加寬緩坡段寬度(單位m)。
[0024]其中，在實際應(yīng)用中，根據(jù)工程情況，選擇滿足上述容量前提下的入口加寬緩坡段寬度a和加寬緩坡段的長度b。通常由于緊急通道設(shè)置受地質(zhì)條件，施工條件影響和限制，加寬緩坡段寬度a需要根據(jù)具體情況決定，但加寬緩坡段寬度a不小于斜井段寬度，同時根據(jù)緊急通道入口加寬緩坡段最小面積A決定加寬緩坡段的長度b，面積A = aXb。
[0025]本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明采用數(shù)值計算方法和模型，獲得了滿足不同數(shù)量人員安全疏散緊急通道結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，該參數(shù)也充分反映了緊急通道結(jié)構(gòu)條件對隧道內(nèi)人員緊急疏散的影響。本發(fā)明提供了目前斜井式緊急通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，而且為斜井式緊急通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)，加強了鐵路隧道防災(zāi)救援疏散的安全可靠性，最大可能地實現(xiàn)了經(jīng)濟、合理、安全、高效、減少損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是人員疏散幾何模型一；
[0027]圖2是人員疏散幾何模型二 ；[0028]圖3是緊急通道平面不意圖；
[0029]圖4是緊急通道縱斷面示意圖；
[0030]圖5是人員疏散動態(tài)模型；
[0031]圖6是人員聚集動態(tài)模型；
[0032]圖7是必需安全疏散時間RSET隨緊急通道入口處防護門寬度D的變化曲線(P =2145 人)；
[0033]圖8是人員聚集時間EEGT隨緊急通道入口處防護門寬度D的變化曲線(P = 2145人)；
[0034]圖9是必需安全疏散時間RSET隨緊急通道入口加寬緩坡段不同長寬組合結(jié)構(gòu)的變化曲線(P = 2145人)；
[0035]圖10是人員聚集時間EEGT隨緊急通道入口加寬緩坡段不同長寬組合結(jié)構(gòu)的變化曲線(P = 2145人)；
[0036]圖11是在緊急通道入口加寬緩坡段面積相等前提下，必需安全疏散時間RSET隨緊急通道入口加寬緩坡段不同長寬組合結(jié)構(gòu)的變化對比圖(P = 2145人)；
[0037]圖12是在緊急通道入口加寬緩坡段面積相等前提下，人員疏散時間EEGT隨緊急通道入口加寬緩坡段不同長寬組合結(jié)構(gòu)的變化對比圖(P = 2145人)；
[0038]圖13是必需安全疏散時間RSET隨緊急通道入口加寬緩坡段寬度和坡度不同組合結(jié)構(gòu)的變化曲線(P = 2145人)；
[0039]圖14是人員疏散時間EEGT隨緊急通道入口加寬緩坡段寬度和坡度不同組合結(jié)構(gòu)的變化曲線(P = 2145人)；
[0040]圖15是緊急通道入口處防護門最優(yōu)寬度D隨疏散人數(shù)的變化曲線；
[0041]圖16是緊急通道入口加寬緩坡段面積A隨疏散人數(shù)的變化曲線；
[0042]圖17是緊急通道入口加寬緩坡段坡度S隨加寬緩坡段寬度a的變化曲線；
[0043]圖18是緊急通道斷面示意圖；
[0044]圖19是案例列車編組不意圖。
[0045]圖中，I是隧道，2是緊急通道，3是列車，4是防護門，5是緩坡段，6是斜井段，α是緩坡段傾斜角，β斜井段傾斜角。
【具體實施方式】
[0046]下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，但不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整也屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0047]本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)鐵路隧道防災(zāi)緊急通道設(shè)置。
[0048]采用時速為160km/h和250km/h的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計斷面，列車模型采用對應(yīng)時速的標(biāo)準(zhǔn)客運列車編組和人員數(shù)量。緊急通道結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的確定方法，包括:
[0049]I)利用大型人員疏散仿真軟件EX0DUS，建立斜井式緊急通道人員緊急疏散動態(tài)模型，對人員疏散進行計算。
[0050]①考慮火災(zāi)情況下,環(huán)境對不同年齡、性別的人員在隧道中疏散速度的影響,確定出疏散人員的屬性參數(shù)。[0051]根據(jù)人員在平地上有序的疏散速度為0.5-1.5m/s，選取男性疏散速度1.2m/s，女性為lm/s,兒童為0.8m/s,老人為0.72m/s。
[0052]在火災(zāi)情況下有煙氣，對人員速度的影響體現(xiàn)在消光系數(shù)Ks的取值，當(dāng)Ks = 0.4時，人員疏散等于蒙眼行走，而火災(zāi)初期達(dá)不到此煙霧濃度，因此Ks = 0.35，根據(jù)下面公式可以計算得出在煙霧中各人群的疏散速度。
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路隧道防災(zāi)緊急通道，包括鐵路主隧道和連接在主隧道邊墻的疏散通道，其特征是:所述疏散通道由斜井式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括與主隧道連接入口處的防護門、斜井式結(jié)構(gòu)的緩坡段和斜井段，緩坡段寬度不小于斜井段寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路隧道防災(zāi)緊急通道，其特征是: 所述防護門的最小寬度D為:D(P) = 1.75e°-025P ； 所述緩坡段最小面積A為:A(P) = 34eaip ； 所述緩坡段最大坡度S為:S(a) = e°_18a ； 其中，D為防護門最小寬度，單位m ；P為疏散人數(shù)，單位IO2人;A為緩坡段最小面積，單位m2 ；S為緩坡段最大坡度，單位％ ;a為緩坡段寬度，單位m，緩坡段寬度a根據(jù)工程地質(zhì)情況確定。
【文檔編號】E21F11/00GK103993905SQ201410227844
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】王明年, 于麗, 李琦, 嚴(yán)濤, 劉大剛, 郭春, 李自強, 顏冠峰 申請人:王明年