一种铁路隧道防灾紧急通道的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁路隧道防灾紧急通道。所述疏散通道由斜井式结构构成，包括与主隧道连接入口处的防护门、斜井式结构的缓坡段和斜井段，缓坡段宽度不小于斜井段宽度；防护门的最小宽度D(P)＝1.75e0.025P；缓坡段最小面积A(P)＝34e0.1P；缓坡段最大坡度S(a)＝e0.18a。本发明采用数值计算方法和模型，获得了满足不同数量人员安全疏散紧急通道结构设计参数，该参数也充分反映了紧急通道结构条件对隧道内人员紧急疏散的影响。本发明提供了目前斜井式紧急通道的结构设计方法，而且为斜井式紧急通道的结构设计提供了科学依据，加强了铁路隧道防灾救援疏散的安全可靠性，最大可能地实现了经济、合理、安全、高效、减少损失。
【专利说明】一种铁路隧道防灾紧急通道
【技术领域】
[0001]本发明属于铁路工程建设【技术领域】，尤其属于铁路隧道安全工程建设【技术领域】，特别涉及铁路隧道防灾紧急通道建设技术。
【背景技术】
[0002]随着我国隧道工程的快速发展，尤其是铁路隧道的迅猛发展，隧道的防灾救援工程的重要性逐渐受到相关研究学者、设计人员及施工人员的高度重视。隧道防灾救援工程的设计成为隧道安全营运和发生紧急情况时保障人员生命安全的关键。目前，我国铁路隧道工程防灾救援设施建设成本耗费巨大，紧急出口作为相对小规模铁路隧道防灾救援设施设计首选，而紧急通道的结构能否通过优化设计来最大限度的保障人员安全疏散成为紧急通道结构设计的基础和关键。
[0003]目前，国内外相关研究学者研究的隧道防灾救援措施对象主要集中于紧急救援站和紧急避难所的结构及设备研究，对于紧急通道的结构设计研究较少，且国家设计规范中对斜井式紧急通道的规定仅仅局限于最小断面尺寸的说明。这对紧急通道的结构设计造成了较大的困难，对隧道救援设施设计的合理性和安全可靠性将产生重大影响。
【发明内容】
[0004]本发明根据现有技术的不足公开了一种铁路隧道防灾紧急通道。本发明要解决的问题是提供一种铁路隧道防灾紧急通道结构，本发明采用斜井式紧急通道的设计结构，以保障铁路隧道防灾救援设施更合理和安全。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
[0006]铁路隧道防灾紧急通道，包括铁路主隧道和连接在主隧道边墙的疏散通道，其特征是:所述疏散通道由斜井式结构构成，包括与主隧道连接入口处的防护门、斜井式结构的缓坡段和斜井段，缓坡段宽度不小于斜井段宽度。
[0007]进一步所述防护门的最小宽度D为:D(P) = 1.75e°-025P ；
[0008]所述缓坡段最小面积A为:A(P) = 34e°_1P ；
[0009]所述缓坡段最大坡度S为:S (a) = e°_18a ；
[0010]其中，D为防护门最小宽度，单位m ；P为疏散人数，单位IO2人；A为缓坡段最小面积，单位m2 ；S为缓坡段最大坡度，单位％ ；a为缓坡段宽度，单位m，缓坡段宽度a根据工程地质情况确定。
[0011]本发明在对铁路建设特别是铁路隧道建设技术、铁路列车运行技术研究基础上提出了铁路隧道防灾紧急通道的结构。
[0012]本发明首先利用大型人员疏散仿真软件EXODUS，建立斜井式紧急通道人员紧急疏散动态模型，对人员疏散进行模拟计算。计算中考虑火灾情况下，环境对不同年龄、性别的人员在隧道中疏散速度的影响，确定出疏散人员的属性参数；建立列车几何模型和疏散人员动态模型；确定人员疏散原则及出口位置。[0013]然后，根据上述方法建立不同紧急通道入口段结构参数，包括入口处防护门宽度、入口加宽缓坡段容量和坡度的几何模型，对不同出口条件下人员疏散进行计算。包括针对紧急通道入口处的防护门宽度D建模，针对紧急通道入口加宽缓坡段容量A建模，针对紧急通道入口加宽缓坡段坡度S建模。
[0014]然后，根据上述计算结果，确定出人员疏散必需安全疏散时间RSET和紧急通道入口处人员的聚集时间EEGT。
[0015]然后，确定出紧急通道防护门宽度的拟合曲线函数，依据不同数量人员疏散的最小必需安全疏散时间RSET和人员聚集时间EEGT确定出防护门最优宽度的曲线函数D(P)，通过对防护门宽度与疏散人数的关系曲线进行非线性拟合，得出式(A):
[0016]D(P) = 1.75e°-025P (A)
[0017]上式中:D为紧急通道入口处防护门最小宽度(单位m) ;P为疏散人数(单位IO2人)。
[0018]然后，确定出紧急通道入口加宽缓坡段容量的拟合曲线函数，依据不同数量人员疏散的最小必需安全疏散时间RSET和人员聚集时间EEGT确定出入口加宽缓坡段容量的曲线函数A(P)，通过对入口加宽缓坡段容量与疏散人数的关系曲线进行非线性拟合，得出(B):
[0019]A(P) = 34eaiP (B)
[0020]上式中:A为紧急通道入口加宽缓坡段最小面积(单位m2) ;P为疏散人数(单位IO2 人)。
[0021]然后，确定出紧急通道入口段坡度的拟合曲线函数，依据不同入口加宽缓坡段宽度条件下人员疏散的最小必需安全疏散时间RSET和人员聚集时间EEGT确定出入口加宽缓坡段坡度的曲线函数S (a)，通过对入口加宽缓坡段坡度与宽度的关系曲线进行非线性拟合，得出式(C):
[0022]S (a) = e0.18a (C)
[0023]上式中:S为紧急通道入口加宽缓坡段最大坡度(单位％) ;a为紧急通道入口加宽缓坡段宽度(单位m)。
[0024]其中，在实际应用中，根据工程情况，选择满足上述容量前提下的入口加宽缓坡段宽度a和加宽缓坡段的长度b。通常由于紧急通道设置受地质条件，施工条件影响和限制，加宽缓坡段宽度a需要根据具体情况决定，但加宽缓坡段宽度a不小于斜井段宽度，同时根据紧急通道入口加宽缓坡段最小面积A决定加宽缓坡段的长度b，面积A = aXb。
[0025]本发明的有益效果，本发明采用数值计算方法和模型，获得了满足不同数量人员安全疏散紧急通道结构设计参数，该参数也充分反映了紧急通道结构条件对隧道内人员紧急疏散的影响。本发明提供了目前斜井式紧急通道的结构设计方法，而且为斜井式紧急通道的结构设计提供了科学依据，加强了铁路隧道防灾救援疏散的安全可靠性，最大可能地实现了经济、合理、安全、高效、减少损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是人员疏散几何模型一；
[0027]图2是人员疏散几何模型二 ；[0028]图3是紧急通道平面不意图；
[0029]图4是紧急通道纵断面示意图；
[0030]图5是人员疏散动态模型；
[0031]图6是人员聚集动态模型；
[0032]图7是必需安全疏散时间RSET随紧急通道入口处防护门宽度D的变化曲线(P =2145 人)；
[0033]图8是人员聚集时间EEGT随紧急通道入口处防护门宽度D的变化曲线(P = 2145人)；
[0034]图9是必需安全疏散时间RSET随紧急通道入口加宽缓坡段不同长宽组合结构的变化曲线(P = 2145人)；
[0035]图10是人员聚集时间EEGT随紧急通道入口加宽缓坡段不同长宽组合结构的变化曲线(P = 2145人)；
[0036]图11是在紧急通道入口加宽缓坡段面积相等前提下，必需安全疏散时间RSET随紧急通道入口加宽缓坡段不同长宽组合结构的变化对比图(P = 2145人)；
[0037]图12是在紧急通道入口加宽缓坡段面积相等前提下，人员疏散时间EEGT随紧急通道入口加宽缓坡段不同长宽组合结构的变化对比图(P = 2145人)；
[0038]图13是必需安全疏散时间RSET随紧急通道入口加宽缓坡段宽度和坡度不同组合结构的变化曲线(P = 2145人)；
[0039]图14是人员疏散时间EEGT随紧急通道入口加宽缓坡段宽度和坡度不同组合结构的变化曲线(P = 2145人)；
[0040]图15是紧急通道入口处防护门最优宽度D随疏散人数的变化曲线；
[0041]图16是紧急通道入口加宽缓坡段面积A随疏散人数的变化曲线；
[0042]图17是紧急通道入口加宽缓坡段坡度S随加宽缓坡段宽度a的变化曲线；
[0043]图18是紧急通道断面示意图；
[0044]图19是案例列车编组不意图。
[0045]图中，I是隧道，2是紧急通道，3是列车，4是防护门，5是缓坡段，6是斜井段，α是缓坡段倾斜角，β斜井段倾斜角。
【具体实施方式】
[0046]下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
[0047]本发明通过以下方案实现铁路隧道防灾紧急通道设置。
[0048]采用时速为160km/h和250km/h的标准设计断面，列车模型采用对应时速的标准客运列车编组和人员数量。紧急通道结构设计参数的确定方法，包括:
[0049]I)利用大型人员疏散仿真软件EX0DUS，建立斜井式紧急通道人员紧急疏散动态模型，对人员疏散进行计算。
[0050]①考虑火灾情况下,环境对不同年龄、性别的人员在隧道中疏散速度的影响,确定出疏散人员的属性参数。[0051]根据人员在平地上有序的疏散速度为0.5-1.5m/s，选取男性疏散速度1.2m/s，女性为lm/s,儿童为0.8m/s,老人为0.72m/s。
[0052]在火灾情况下有烟气，对人员速度的影响体现在消光系数Ks的取值，当Ks = 0.4时，人员疏散等于蒙眼行走，而火灾初期达不到此烟雾浓度，因此Ks = 0.35，根据下面公式可以计算得出在烟雾中各人群的疏散速度。
[0053]
【权利要求】
1.一种铁路隧道防灾紧急通道，包括铁路主隧道和连接在主隧道边墙的疏散通道，其特征是:所述疏散通道由斜井式结构构成，包括与主隧道连接入口处的防护门、斜井式结构的缓坡段和斜井段，缓坡段宽度不小于斜井段宽度。
2.根据权利要求1所述的铁路隧道防灾紧急通道，其特征是: 所述防护门的最小宽度D为:D(P) = 1.75e°-025P ； 所述缓坡段最小面积A为:A(P) = 34eaip ； 所述缓坡段最大坡度S为:S(a) = e°_18a ； 其中，D为防护门最小宽度，单位m ；P为疏散人数，单位IO2人;A为缓坡段最小面积，单位m2 ；S为缓坡段最大坡度，单位％ ;a为缓坡段宽度，单位m，缓坡段宽度a根据工程地质情况确定。
【文档编号】E21F11/00GK103993905SQ201410227844
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】王明年, 于丽, 李琦, 严涛, 刘大刚, 郭春, 李自强, 颜冠峰 申请人:王明年