隧道紧急救援系统模型研究

一、研究目的及意义
中国最早用于交通的隧道是古褒斜道上的石门隧道，建成于东汉永平九年（公元66年）。古隧道为省去衬砌，多建于较坚硬的岩石中。隧道在施工时先将岩壁烧热，随即浇以冷水，使岩石先发胀后突然收缩而开裂，以利开凿。在中世纪，隧道主要是用于开矿和军事。随着运输事业的发展和技术的进步，尤其是工程炸药的应用，修建通航隧道和道路隧道的工程也发展起来。19世纪铁路建筑的发展，促使隧道工程迅速发展，修建的隧道数量也很多。20世纪以来，汽车运输量不断增加，公路路线标准相应提高，公路隧道也逐渐增多。秦岭终南山公路隧道是世界最长的双洞单向公路隧道，它北起西安市长安区青岔，南至商洛市所辖的柞水县营盘镇，全长18.02公里，设计时速80公里，人们驱车15分钟便可穿越秦岭这一中国南北分界线。白兰高速上有高岭子隧道，甘肃有闻名全国的乌鞘岭隧道群，这都是在我们身边的隧道。 [
我国是一个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘，公路建设中，过去的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。据统计资料，汽车翻越山岭平均时速不足30km，不到经济时速的一半，汽车的机械损坏和轮胎磨损极为严重，低等级道路的汽油耗量比高等级公路多20%—50%；而且，劈山筑路会造成许多高边坡，在南方雨量充沛地区，它严重破坏自然景观，造成塌方滑坡和水土流失。因此，为了根除道路病害保护自然环境，在山区高等级公路建设中必须重视隧道方案，并努力提高公路隧道工程科学技术水平。
此外，我国江河湖海区域较为宽阔，沿海公路通道规划中常遇到桥梁方案与隧道方案比选的问题，内河的横跨通道也同样遇到这些问题。过去，跨江(海)通道一般只考虑桥梁方案，这对于解决南北交通发挥了巨大作用，但同时对航道造成不良影响。相比而言，水下隧道具有不影响航运，不受自然环境影响，能全天候通行，对生态环境干扰影响小，一洞多用等优点，其优越性受到广泛重视。
建国后30年所修建的公路等级均较低，线形指标要求不高。五十年代，我国仅有公路隧道30多座，总长约2500m，且单洞长度都很短。六七十年代，我国干线公路上曾修建了一些百米以上的隧道，但标准也很低。进入八十年代，公路隧道的发展逐渐加快，具有代表性的工程有深圳梧桐山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和马尾隧道，甘肃七道梁隧道等。到1990年底，我国建成的千米以上隧道已有十余座。在大型公路隧道建设中，技术也随着不断提高，并学习和引进了很多国外先进技术。福建鼓山隧道，洞内设有照明、吸音、防潮、通讯、防火等装置和闭路电视监控及雷达测速系统，这是我国第一座现代化的公路隧道。为适应公路隧道建设的发展，八、九十年代，交通部组织编写了公路隧道的设计、施工、通风照明设计、养护技术等规范，对我国公路隧道建设起到了促进与推动作用。
“八五”～“九五”期间是我国公路隧道建设迅速发展的时期。经过这十年的建设，公路隧道的勘察、设计、施工和营运等一系列技术日益成熟。“九五”期间新建隧道504座，27.8万延米。还建成了多座特长或宽体扁坦隧道，如中梁山隧道(3100m×2)、缙云山隧道(2450m×2)、大溪岭隧道(4116m×2)、二郎山隧道(4200m×2)、飞鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成公路隧道1208座，总里程362km。
随着我国隧道里程建设的快速发展，隧道内交通事故频频发生，所以，隧道内部的紧急救援系统显得尤为重要。永古高速乌鞘岭隧道群路段开通至今已近两月，在此期间，高速公路第一支队双塔大队辖区共发生事故16起。其中隧道内共发生道路交通事故9起，造成4人不同程度受伤，直接财产损失25300元。还有许多类似于这样令人惊恐的隧道交通事故，由此可见，隧道紧急救援系统的完善和应用的深远意义。
二、研究方案
1．根据对近几年隧道事故的频发及其造成的严重伤亡损失和我国隧道救援系统的缺陷，确定了研究课题，并制定出相应的研究方案。
2．收集隧道救援措施和我国目前隧道救援方案的相关资料，找出隧道救援方案的不足：
①.救援人员不能及时赶到事发现场，组织救援；
②.隧道内的状况无法及时传达给隧道外的车辆，很容易发生连环追尾事故；

③.事故发生后隧道内情况复杂，无法是道路快速恢复畅通。
3．根据上述不足，确定研究方向和方案模型。
三、研究过程
1．根据方案模型确定所需实验材料。
2．通过网购购买实验器材：手摇卷扬和灰色喷漆。
3．借助工地上的氧气焊焊接实验框架，组装实验器材。
4．调试实验模型，确定实用意义。
四、模型原理
1．手动卷扬机是以人力作为动力，通过驱动装置使卷筒回转的卷扬机。也就是通过驱动装置将卷筒上的卷绳收放以达到货物起吊运输。由人力或机械动力驱动卷筒，卷绕绳索来完成牵引的工作。由钢丝绳，钩子，手柄，卷轴，齿轮，刹车装置，鼓筒等组成。
2．卷扬焊接在轴承上，构成一个滑动机构。焊接六根规格为1米的角钢为轨道模型。使卷扬可在轨道上自由滑动，达到模型效果。
五、模型缺点及改进方案
1．无法左右移动，没有考虑隧道高度及宽度的实际情况；
2．模型纯手动，无法模仿救援人员通过远程遥控操作模型进行救援；
3．可以在模型上加装远程遥控装置并将模型电动化；
4．加装摄像装置和全方位摄像头，方便救援人员救援。
六、实用意义
1．可在救援人员无法及时赶到事故现场时通过远程遥控实施救援；
2．轨道可以通过对隧道实际情况的测量订做，并设计出更科学合理的系统；
3．对隧道监控的人员可在第一时间对事故车辆进行起吊，避免发生连环追尾事故；
4．可将事故车辆快速移出隧道，使隧道恢复通行。