一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统的制作方法

本发明涉及消防及安全技术领域，尤其涉及一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统。

背景技术：

近年来，我国公路隧道随处可见，特别是一些国道主干线的大型长公路隧道以及一些城市的跨海和过江隧道越来越多，已经成为我国国道主干线交通命脉的“咽喉”路段和城市的交通枢纽，这些一旦发生事故，就会严重阻塞交通或交通“大动脉”畅通，特别是在这类隧道发生易燃易爆化学危险品运输车辆火灾时，起火燃烧猛烈，火焰温度高达1000℃以上，高温火焰在剧烈燃烧时会产生强烈的热辐射，短时间内就可能引发周围大面积范围内车辆的着火或行程“火烧连营”的惨剧，整个隧道长距离范围内高温烟雾弥漫，很快造成隧道内的大面积拥堵，给人员的疏散和撤离带来巨大的困难，最终会导致重大人员伤亡的恶性事故。虽然现在很多的长隧道内配备了消防灭火设施，但由于配备数量有限且灭火剂种类单一，很多化学危险品车辆的着火燃烧在依靠现有的隧道内灭火设施很难在短时间内得到抑制或扑灭，且单靠灭火措施很难阻挡周围车辆受到的强辐射热作用。

技术实现要素：

基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统。

本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统，包括两个平行且水平布置在公路隧道两侧壁上的导轨以及移动式水喷雾隔热灭火水幕装置，其中：

移动式水喷雾隔热灭火水幕装置包括水喷雾隔热灭火水幕机构、动力单元和监控机构；

水喷雾隔热灭火水幕机构包括支撑组件、水幕网架、消防水池、消防水泵和消防电机；支撑组件包括两个驱动平台、两个从动平台、两个驱动支杆和两个从动支杆，两个驱动平台相对布置且两个驱动平台分别滑动安装在两个导轨上，两个从动平台相对布置且两个从动平台分别滑动安装在两个导轨上，两个驱动支杆均竖直布置且两个驱动支杆底端分别与两个驱动平台连接，其中一个驱动支杆上设有总配水管，两个从动支杆均竖直布置且两个从动支杆底端分别与两个从动平台连接；水幕网架与驱动支杆、从动支杆连接并可随着驱动支杆、从动支杆的移动而移动，水幕网架用于喷射水雾进行隔热灭火，总配水管顶端与水幕网架连通用于为水幕网架提供消防用水；消防水池注有消防用水，消防水泵通过水管与消防水池连接，消防水泵通过供水管、消防给水管与总配水管连通，消防水泵由消防电机驱动，消防电机与外部电源连接；

动力单元包括两个动力机构，两个动力机构分别与两个驱动平台连接并分别驱动两个驱动平台在两个导轨上移动，动力机构与外部电源连接；

监控机构包括摄像头、摄像电源、电源控制按钮、监控显示器，摄像头通过摄像支架安装在一个驱动平台上，摄像头用于拍摄隧道内的通行车况的图像并将图像传输给监控显示器，摄像电源为摄像头供电，电源控制按钮用于控制摄像电源与摄像头之间的通断，监控显示器与外部电源连接用于实时显示摄像头所采集的图像；

在工作状态下，接通动力机构、监控显示器与外部电源的连接，操作电源控制按钮以接通摄像头与摄像电源的连接，动力机构工作驱动驱动平台在导轨上做往复运动，同时摄像头工作进行拍摄隧道内的通行车况的图像，摄像头将摄隧道内的通行车况的图像传回至监控显示器并在监控显示器上实时显示，当发现车辆起火时，通过监控显示器控制动力机构驱动驱动平台移动带动水幕网架移动至起火车辆上方，然后动力机构与外部电源的连接，动力机构停止工作，接通消防电机与外部电源的连接，消防水泵工作将消防水池内的消防用水通过供水管、消防给水管、总配水管输送至水幕网架，水幕网架喷射水雾进行隔热灭火。

优选的，水幕网架包括第一横向管、第二横向管和多个纵向管，第一横向管两端分别与两个驱动支杆连接，第二横向管两端分别与两个从动支杆连接，多个纵向管位于第一横向管与第二横向管之间且多个纵向管两端均分别与第一横向管、第二横向管连通，总配水管与第一横向管连通，第一横向管、第二横向管、纵向管上均分布有多个水雾喷嘴。

优选的，设有总配水管的驱动支杆所处一侧隧道侧壁上设有用于铺设消防给水管的水管槽。

优选的，导轨采用多根宽缘工字钢焊接而成，导轨底部通过导轨支架固定在隧道侧壁上；优选的，导轨两端均设有限位杆，移动式水喷雾隔热灭火火装置在两个限位杆之间做往复运动。

优选的，驱动平台底部设有滑动安装在导轨上的行进驱动轮；优选的，驱动平台两侧均设有第一端板，第一端板内侧设有水平布置在导轨内槽内的驱动限位轮，驱动限位轮与导轨内槽接触并可在导轨内槽内沿导轨延伸方向移动。

优选的，从动平台底部设有滑动安装在导轨上的行进从动轮；优选的，从动平台两侧均设有第二端板，第二端板内侧设有水平布置在导轨内槽内的从动限位轮，从动限位轮与导轨内槽接触并可在导轨内槽内沿导轨延伸方向移动。

优选的，动力机构包括驱动电机、主驱动轮、从驱动轮、驱动带、驱动轴、两个电刷、两个驱动电源杆和驱动电源控制器，驱动电机安装在驱动平台上，驱动电机与主驱动轮连接用于驱动主驱动轮转动，从驱动轮通过驱动轴与行进驱动轮传动连接；两个电刷安装在驱动平台4底部且电刷与驱动电机连接，两个电刷分别与与驱动电源杆活动接触并可沿驱动电源杆延伸方向移动，两个驱动电源杆设置在金属导轨一侧且驱动电源杆的延伸方向与金属导轨的延伸方向一致，驱动电源杆通过线缆与驱动电源控制器连接，驱动电源控制器与外部电源连接。

优选的，电刷包括电刷杆和电刷头，电刷杆一端通过电刷固定头固定安装在驱动平台底部，电刷杆另一端设有弹性罩，弹性罩通过连杆连接有与驱动电源杆表面活动式压紧接触的电刷头。

优选的，驱动电源杆两端均设有阻挡电刷移动的杆头。

优选的，导轨一侧设有两个护罩，两个护罩底部设有固定在隧道侧壁上的固定架，护罩通过固定扣夹固定在固定架上，两个驱动电源杆分别设置在两个护罩内。

本发明一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕装置，可以对隧道内起火车辆在喷射水喷雾进行灭火的同时，还能在起火车辆与非起火车辆之间喷洒形成多道水幕墙，可以对非着火车辆起到隔热保护并能喷洒水雾冷却，克服了传统灭火装置只能对起火车辆灭火而无法实施对非着火车辆隔热保护等缺陷，为现场人员的安全疏散和外部救援能够赢取大量的宝贵时间；本发明采用了水幕网架结构并配设多个灭火水幕喷嘴，短时间内就可以在起火车辆的上方和周围形成高浓度的灭火水雾，既有效地增加了灭火控制面积，也有效提高了灭火速度；本发明采用线缆实现远程监控和控制，消除了长隧道内由于通讯信号不畅或被屏蔽等原因而导致无法实施有效灭火的安全隐患，提高了处置隧道内车辆火灾的能力和应急技术保障；本发明既保证了对隧道起火车辆进行快速、有效灭火的目的，又达到了经济适用，安装、改造、维修方便的特点。

附图说明

图1为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统中移动式水喷雾隔热灭火水幕装置的结构示意图；

图3为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统中导轨的结构示意图；

图4为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统中护罩的结构示意图；

图5为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统中电刷的结构示意图；

图6为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统中驱动电机控制电路图；

图7为本发明提出的一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统中消防电机控制电路图。

具体实施方式

参照图1-图7，本发明提出一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕系统，包括两个导轨1以及移动式水喷雾隔热灭火水幕装置，其中：

两个导轨平行且水平布置在公路隧道两侧壁上，导轨1采用多根宽缘工字钢焊接而成，导轨1底部通过导轨支架20固定在隧道侧壁上。导轨1两端均设有限位杆21，移动式水喷雾隔热灭火火装置在两个限位杆21之间做往复运动。导轨1一侧设有两个护罩41，两个护罩41底部设有固定在隧道侧壁上的固定架42，护罩41通过固定扣夹固定在固定架42上。

移动式水喷雾隔热灭火水幕装置包括水喷雾隔热灭火水幕机构、动力单元和监控机构，其中，水喷雾隔热灭火水幕机构包括支撑组件、水幕网架、消防水池2、消防水泵3和消防电机。

支撑组件包括两个驱动平台4、两个从动平台5、两个驱动支杆6和两个从动支杆7。两个驱动平台4相对布置且两个驱动平台4分别滑动安装在两个导轨1上，驱动平台4底部设有滑动安装在导轨1上的行进驱动轮22，驱动平台4两侧均设有第一端板24，第一端板24内侧设有水平布置在导轨1内槽内的驱动限位轮25，驱动限位轮25与导轨1内槽接触并可在导轨1内槽内沿导轨1延伸方向移动。两个从动平台5相对布置且两个从动平台5分别滑动安装在两个导轨1上，从动平台5底部设有滑动安装在导轨1上的行进从动轮23，从动平台5两侧均设有第二端板26，第二端板26内侧设有水平布置在导轨1内槽内的从动限位轮27，从动限位轮27与导轨1内槽接触并可在导轨1内槽内沿导轨1延伸方向移动。两个驱动支杆6均竖直布置且两个驱动支杆6底端分别与两个驱动平台4连接，其中一个驱动支杆6上设有总配水管8，且该驱动支杆6所处一侧隧道侧壁上设有水管槽19。两个从动支杆7均竖直布置且两个从动支杆7底端分别与两个从动平台5连接。

水幕网架包括第一横向管15、第二横向管16和多个纵向管17，第一横向管15两端分别与两个驱动支杆6连接，第二横向管16两端分别与两个从动支杆7连接，多个纵向管17位于第一横向管15与第二横向管16之间且多个纵向管17两端均分别与第一横向管15、第二横向管16连通，总配水管8与第一横向管15连通，第一横向管15、第二横向管16、纵向管17上均分布有多个水雾喷嘴18。

本实施例中，第一横向管15、第二横向管16均由直径为32～40mm、壁厚为2～3mm的无缝钢管制成，呈弧状且与隧道的顶面平行，长度跨越整个隧道的横向宽度，第一横向管15、第二横向管16沿长度方向的下部每间隔500～600mm设有一个水雾喷嘴18，且喷嘴的开口方向垂直向下。

本实施例中，纵向管17由直径为32～40mm、壁厚为2～3mm的无缝钢管制成，长度为5～8米，外侧两根布置在第一横向管15、第二横向管16的两端，沿第一横向管15、第二横向管16长度方向均匀布置并与第一横向管15、第二横向管16垂直且连通，纵向管17沿长度方向的下部每间隔500～600mm设有一个水雾喷嘴18，左外端一根的水雾喷嘴18的开口方向朝下并向右倾斜15°～30°，右外端一根的水雾喷嘴18的开口方向朝下并向左倾斜15°～30°，中间两根下部设置的水雾喷嘴18的开口方向垂直向下。

消防水池2注有消防用水，消防水泵3通过水管与消防水池2连接，消防水泵3通过供水管9、消防给水管10与总配水管8连通，消防给水管10铺设在水管槽19内，消防水泵3由消防电机驱动，消防电机与外部电源连接。

本实施例中，消防水池2容积大于100米³，能保证移动式隔热灭火雾状水幕装置4个小时以上的用水量，并在消防水泵3入口设有孔径为约10mm的过滤网。供水管9为无缝钢管，直径为50～75mm，壁厚为2～3mm，一端与消防水泵出口连通，另一端设置一个供水管接合器，供水管接合器为不锈钢消防接合器，直径为50～75mm，壁厚为2～3mm。

本实施例中，消防给水管10为耐高压金属软管，耐压为10mpa以上，直径为50～75mm，壁厚为2～3mm，两端设有消防锁紧接合器，一端与供水管9连通，另一端与给水稳压器的输水入口管连通，长度为隧道长度的2倍，敷设在水管槽19内，在敷设时，先从水管槽的一端铺设到隧道的另一端，再折回铺设到接近隧道的一端时，再与给水稳压器连接。给水稳压器由直径为150～200mm、壁厚为2～3mm的不锈钢管制成，固定安装在驱动平台的上部，高度为150～200mm，上、下端封闭，并在封闭的上端部中心处设有一个直径为50～75mm的通孔，通孔上设有直径为50～75mm、壁厚为2～3mm由不锈钢制成的总配水管8，侧面的中间处设有一根长度为150～200mm、直径为50～75mm、壁厚为2～3mm的不锈钢管，并在不锈钢管端口设有一个直径为50～75mm、壁厚为2～3mm的不锈钢的锁紧接合器。

动力单元包括两个动力机构，两个动力机构分别与两个驱动平台4连接并分别驱动两个驱动平台4在两个导轨1上移动，动力机构与外部电源连接。动力机构包括驱动电机28、主驱动轮29、从驱动轮30、驱动带31、驱动轴32、两个电刷、两个驱动电源杆33和驱动电源控制器34，驱动电机28安装在驱动平台4上，驱动电机28与主驱动轮29连接用于驱动主驱动轮29转动，从驱动轮30通过驱动轴32与行进驱动轮22传动连接；两个电刷安装在驱动平台4底部且电刷与驱动电机28连接，两个电刷分别与与驱动电源杆33活动接触并可沿驱动电源杆33延伸方向移动，两个驱动电源杆33分别设置在两个护罩41内且驱动电源杆33的延伸方向与金属导轨1的延伸方向一致，驱动电源杆33通过线缆与驱动电源控制器34连接，驱动电源控制器34与外部电源连接，驱动电源控制器34由多个按钮开关和接触器组成，对驱动电机有“正向开”、“停止”和“反向开”三种控制模式，三种模式下驱动电机分别呈现向前行进、停止和向后行进三种状态。

本实施例中，电刷包括电刷杆35和电刷头36，电刷杆35一端通过电刷固定头37固定安装在驱动平台4底部，电刷杆35另一端设有弹性罩38，弹性罩38通过连杆39连接有与驱动电源杆33表面活动式压紧接触的电刷头36；驱动电源杆33两端均设有阻挡电刷头36移动的杆头40。

本实施例中，驱动电源杆33由直径为8～10mm的紫铜杆制成，各动力机构的两根驱动电源杆分上、下层在同平面内平行布置，两端设有螺纹，螺纹长度为15～20mm，左、右端部各有一个半球形杆头40，并在一侧每间隔3～5m设置一个直径为4～6mm、长度为400～600mm的固定支撑螺杆，固定支撑螺杆固定在护罩41内，驱动电源杆33纵向的两端超出金属导轨1600～800mm以防止电刷头36脱离，由支架固定安装在隧道的一侧壁面上。杆头40由塑料加工制成，直径为50～60mm，平面一侧的中心设有直径为8～10mm、深度为15～20mm螺纹孔，半球面一侧的顶部设有一个直径为3～4mm、深度为8～10mm的螺纹孔，螺纹孔内设有一个直径为3～4mm、长度为8～10mm的自攻螺栓用于连接并压紧电源线缆。

监控机构包括摄像头11、摄像电源、电源控制按钮12和监控显示器13，摄像头11通过摄像支架14安装在一个驱动平台4上，摄像头11用于拍摄隧道内的通行车况的图像并将图像传输给监控显示器13，摄像电源为摄像头11供电，电源控制按钮12用于控制摄像电源与摄像头11之间的通断，监控显示器13与外部电源连接用于实时显示摄像头11所采集的图像。

本实施例中，摄像电源线缆和图像传输线缆敷设在监控线缆槽内，监控线缆槽由厚度为0.2～0.4mm的有机玻璃板加工制成，固定安装在隧道壁面的一侧且低于摄像头0.5～1.0米的位置，沿隧道的纵向布置，敷设的电源线缆和图像传输线缆敷的长度为监控线缆槽长度的2倍，首先从一端敷设到另一端，再折回敷设平整后再与摄像头11的接线端子连通。摄像电源为24v直流电源，能保证摄像头11两百小时以上的用量，平时由外部20v交流电源充电。

本发明工作原理如下：闭合驱动电源控制器34的开关k1，主电源接通，指示灯亮，再按下按钮sb1和sb2，接触器km1动作并闭合，两台驱动电机28经驱动电源控制器34与外部220v交流电源同时接通，驱使驱动电机28正向转动并带动主驱动轮29同轴同步转动，并经驱动带31带动从驱动轮30转动，同时，从驱动轮30带动同轴的行进驱动轮22以相同的角速度同步转动，移动式水喷雾隔热灭火水幕装置整体在行进驱动轮22的驱动下经由驱动支杆、从动支杆的共同推动而沿金属导轨1向前行进，并带动水幕网架和摄像机构一起沿金属导轨1向前行进。按下摄像电源按钮和监控显示器与220v交流电源连通的电源按钮后，监控显示器启动并将摄像头拍摄的监控图像传回监控显示器并在监控显示器的显示屏上实时显示隧道内的车况，并监视是否发生起火车辆。当移动式水喷雾隔热灭火水幕装置行进到隧道的端部附近时，受到设置在金属导轨1上方限位杆的阻挡而停止行进，再按下按钮sb3，按钮sb2和接触器km1自动断开，接触器km2动作并闭合再次接通驱动电机28电源，驱动电机28反向转动，并带动主驱动轮29、驱动带31和从驱动轮30反向转动，从驱动轮30再带动同轴固定布置的行进驱动轮22以相同角速度反向转动，移动式水喷雾隔热灭火水幕装置整体沿金属导轨1沿原来相反的方向行进，沿途拍摄隧道内的通行车况的图像且传回监控显示器并在监控显示器实时显示；当移动式水喷雾隔热灭火水幕装置沿金属导轨1行进到隧道另一端附近时，同样受到设置在金属导轨1上方另一端的限位杆的阻挡而再次停止行进，再按下按钮sb2，接触器km1又动作并闭合，驱动电机28再次接通电源并带动行进驱动轮22正向转动，移动式水喷雾隔热灭火水幕装置重新返回运动，如此反复，可以实现移动式水喷雾隔热灭火水幕装置对整个隧道内的行进车况进行实时监控。在移动式水喷雾隔热灭火水幕装置的往复行进过程中，一旦发现有车辆起火，快速将移动式水喷雾隔热灭火水幕装置移动到起火车辆的上方时再次按下sb1按钮，驱动电机28断电并停止转动，移动式水喷雾隔热灭火水幕装置停留在起火车辆的上方，此时，闭合开关k并按下按钮sb，接触器km联锁闭合，消防水泵3的电动机接通电源并启动，将消防水池内的水升压到额定压力并经供水管9、消防给水管10输送到稳压缓冲器内，经稳压后再输送到总配水管8后再分别流入水幕网架的横向给水管和纵向给水管，再分配到横向给水管和纵向给水管上的水雾喷嘴18，水雾喷嘴18喷射出水雾，水雾喷射到起火车辆的上方快速弥散且在短时间内就形成高浓度水雾并在起火车辆的四周快速形成几道水幕墙，车辆四周的水幕及弥散高浓度水雾的吸热蒸发并隔绝起火车辆燃烧火焰对外的散热，从而对周围的未起火车辆起到隔热作用；同时，快速弥散的高浓度水雾也实施对起火车辆进行灭火并对燃烧产生的火焰进行抑制，也可以大幅度降低起火车辆对周围的散热；再者，喷射弥散的水雾也可以对起火车辆的周围车辆进行冷却。几者的共同作用可以极大地降低起火车辆向周围区域的散热，从而能对周围的车辆进行有效的保护，以免在拥堵的隧道内发生大面积的车辆着火而危及人员的疏散。

在移动式水喷雾隔热灭火水幕装置的往复行进过程中，电刷的电刷头始终呈活动式弹性表面接触并压紧在驱动电源杆的表面且可以自由地沿驱动电源杆往复运动，为驱动电机28提供动力电源，在电刷头行进到驱动电源杆的两端端部附近时，由于驱动电源杆两端在长度方向上凸出金属导轨1两端600～800mm的长度，并在驱动电源杆的两端各设置一个由塑料制成的半球形的杆头，可以防止电刷头与驱动电源杆脱离，并对驱动电源杆起到保护作用和防止人员触电。在移动式水喷雾隔热灭火水幕装置的往返过程中，设置在驱动平台上部的监控机构的监控线缆随移动式水喷雾隔热灭火水幕装置一起运动并整齐地铺设在监控线缆槽的内部区域，可以有效地保证移动式水喷雾隔热灭火水幕装置的摄像头正常拍摄并传回图像。稳压缓冲器与消防给水管10和总配水管8的连接方式采用锁紧接合器锁紧，可以方便管道连接、减小震动并能防止喷洒高压水过程连接管道的脱扣而无法供给形成水喷雾水幕所需的水流。灭火完成时，再按下按钮sb，接触器km联锁打开，消防水泵3的电动机断电并停止，消防水泵3停止工作。

本发明一种公路隧道移动式水喷雾隔热灭火水幕装置可以对隧道内起火车辆在喷射水喷雾进行灭火的同时，还能在起火车辆与非起火车辆之间喷洒形成多道水幕墙，可以对非着火车辆起到隔热保护并能喷洒水雾冷却。克服了传统灭火装置只能对起火车辆灭火而无法实施对非着火车辆隔热保护等缺陷，为现场人员的安全疏散和外部救援能够赢取大量的宝贵时间；本发明采用了水幕网架结构并配设多个灭火水幕喷嘴，短时间内就可以在起火车辆的上方和周围形成高浓度的灭火水雾，既有效地增加了灭火控制面积，也有效提高了灭火速度；本发明采用线缆实现远程监控和控制，消除了长隧道内由于通讯信号不畅或被屏蔽等原因而导致无法实施有效灭火的安全隐患，提高了处置隧道内车辆火灾的能力和应急技术保障；本发明既保证了对隧道起火车辆进行快速、有效灭火的目的，又达到了经济适用，安装、改造、维修方便的特点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。