[發明專利]一種隧道施工救生艙的生存保障系統及其運行測試方法

有效

• 申請號: 201610367448.6
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN105822343B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 苗德海;王偉;王春梅;陳丹東;韓向陽;楊光;李鳴沖;顏志偉;程聰
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司;武漢船舶設計研究院有限公司
• 主分類號: E21F11/00
• 分類號: E21F11/00;A62B31/00;F17C7/04;F17C13/02;F17C13/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于隧道施工救援相關技術領域，更具體地，涉及一種隧道施工救生艙的生存保障系統及其運行測試方法。

背景技術

近年來軟弱圍巖隧道施工事故頻發，造成設備、人員損失慘重，社會影響極大。根據災后事故調查發現，70％的軟弱圍巖坍塌發生在掌子面后方，塌方發生后，掌子面人員被困，由于搶救不及時或塌方范圍慢慢波及至掌子面，極易導致被困人員受傷或遇難，因此隧道施工救生艙有廣泛的應用空間和市場價值。

現有技術中已經提出了一些關于隧道救生艙的技術方案，例如，CN 201510492065.7公開了一種移動隧道救生艙，其包括艙體和履帶總成，該救生艙能安全、穩定、多方向地移動，適時監測災后隧道并主動移動救生艙至安全區域；又如，CN 201510166924.3公開了一種隧道救生艙，其包括艙體，艙體上鉸接有艙門與逃生門，艙體底部連接有履帶，艙體內設有供風系統、供氧系統、空氣凈化系統、環境監控系統、通信系統及生存保障系統，其在事故發生后可為幸存人員提供避難空間，減少人員傷害。

然而，進一步的研究表明，考慮到隧道施工救生艙的一些功能模塊如供風單元、供氧單元和空氣凈化單元等，其直接影響到塌方發生后施工人員進入救生艙內部避險的基本生存保障，因此有必要對其運行狀況是否滿足需求作出貼合實際運用場合特點的模擬測試；但現有技術中缺乏對此方面的針對性研究和分析驗證，導致同系列產品的合格驗證規范化研制周期較長。相應地，本領域亟需對隧道施工救生艙的生存保障系統及其運行測試過程給出全面、規范的研究，進而有利于設計單位和制造單位獲得更為準確、可控的評估標準。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種隧道施工救生艙的生存保障系統及其運行測試方法，其中通過結合隧道施工救生艙的本身結構和工作特性進行針對性研究，對生存保障系統的各個組成單元在其具體結構和設置方式方面做出了改進；尤其是，還對這些組成單元的整體運行測試過程做出了全新設計，實際測試表明能夠獲得更為準確、全面且符合實際工況的測試結果，進而可基于該測試結果對隧道施工救生艙的生存保障系統進行優化設計。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種隧道施工救生艙的生存保障系統，該生成保障系統包括供風單元、供氧單元和空氣凈化單元，其特征在于：

所述供風單元設置在救生艙的內部，并包括箱體和多級過濾器，其中該箱體的進風口可控地連接至救生艙外部空壓機所產生的高壓空氣，然后使得導入的高壓空氣經由供風管路進入所述多級過濾器執行分層過濾，再經由承壓管路實現減壓，最后經由消音器實現降噪，由此為艙內人員提供供風壓力為0.1MPa～0.3MPa，人均供風量不低于0.3m³/min，連續噪聲不大于70dB的空氣；

所述供氧單元設置在救生艙的內部，并包括多個氧氣瓶、匯流排和氧氣箱，其中這多個氧氣瓶的壓縮氧氣經由所述匯流排執行首次減壓和匯總，并經由減壓閥實現二次減壓后輸送至所述氧氣箱，由此為艙內人員提供壓力為0.1MPa～0.2Mpa、人均供氧量不低于0.5L/min，供氧流速不超過30m/s，連續噪音不大于70dB的氧氣；

所述空氣凈化單元同樣設置在救生艙的內部，并呈現為自上到下三層分布的箱體結構，其中未凈化處理的空氣被導入最下層，然后經由配置在中間層的過濾元件執行多層過濾，最后經由配置在最上層的風扇予以排出，由此為艙內人員提供無有毒成分和粉塵、并且CO₂濃度<1.0％的凈化后空氣。

作為進一步優選地，對于所述供風單元而言，所述多級過濾器優選為三級過濾器，并且其流量為6m³/min～8m³/min。

作為進一步優選地，對于所述供氧單元而言，所述多個氧氣瓶優選為7個氧氣瓶，并且每個氧氣瓶的容量為40L，壓力為15MPa。

作為進一步優選地，對于所述空氣凈化單元而言，所述過濾元件包括CO₂吸附劑、吸濕劑和活性炭，并且它們被放置于可抽拉設置在所述中間層的托盤之上。

按照本發明的另一方面，還提供了針對上述生存保障系統的運行測試方法，其特征在于，該測試方法包括下列步驟：

(a)供風單元的運行測試步驟

(a1)首先連接并啟動處于救生艙外部的所述空壓機，將該空壓機的輸出壓強設定為0.6MPa～0.8Mpa；