Проект вагона МЧС для проведения аварийно-спасательных работ в метрополитене
Перемещение и маневр
поезда на обесточенном участке пути происходит от аккумуляторных батарей. Для
того, чтобы не загромождать проходы, аккумуляторные батареи располагаем под
сидениями.
Поезд вывозит в своем
составе:
-
20
аппаратов на сжатом воздухе АСВ-2 (в соответствии с требованиями Приказа №182
«Об утверждении Наставления по
газодымозащитной службе»);
-
10
огнетушителей ОП-10;
-
ручной
пневматический аварийно-спасательный инструмент;
-
рукава
Æ77мм в кассетах
(60 рукавов);
-
рукава
Æ51 мм (20
рукавов);
-
стволы
РСК-50 и РС-70 (по 2 шт.);
-
разветвления
РТ-70 (2 шт.);
-
10
комплектов теплоотражательных костюмов ТК-1500;
-
фонари
(4 шт.);
-
лом
пожарный легкий (2 шт.);
-
носилки
для транспортировки пострадавших (6 шт.);
-
медицинский
комплект (10 шт.);
-
радиостанция
(4 шт., из них одна - стационарная);
-
блок
аккумуляторных батарей;
-
зажимы
рукавные (8 шт.);
-
седло
рукавное (8 шт.);
2.3.
Расположение поезда на путях.
Для тушения пожаров в
подземных сооружениях метрополитена предлагается две схемы размещения пожарных
аварийно-спасательных поездов :
1. Поезда
располагаются только на конечных станциях в тупиках.
2. Расположение
поездов не только на конечных станциях в тупиках, но и на специально
сконструированных для этого дополнительных ответвлениях от основной ветки.
Рассмотрим каждую из
схем .
а) б)
Рис.13.
Расположение поезда в тупиках.
При расположении поезда
(рис.13,а) не требуется больших материальных затрат на устройство отдельной
ветки для его расположения, однако эта схема малоэффективна. Это связано с тем,
что в случае возникновения пожара один, а может быть и два спасательных поезда
могут быть отрезаны находящимися на ветке в данный момент составами от места
горения. Для того, чтобы провести разводку поездов находящихся в данный момент
на линии потребуется определенное количество времени (около 10 минут). За это
время пожар примет развитую форму. Кроме того, концентрация вредных для органов
дыхания человека веществ в воздухе может достичь критического значения, что приведет
к немалым человеческим жертвам и крупному материальному ущербу. Кроме того,
температура внутри туннеля к этому моменту времени будет достигать 800 – 10000С,
что создаст определенного рода трудности при проведении первоочередных аварийно
– спасательных работ. Необходимо также учитывать, что критическая температура,
которую может выдержать человеческий организм, колеблется в пределах 50- 600С,
а далее наступает тепловой удар. Паника, возникшая в результате аварии, а
также то, что для проведения боевого развертывания и подачи стволов первой
помощи необходимо около 15 минут также усугубляет ситуацию.
Наиболее целесообразно
применять вторую схему. Преимущество второй схемы (рис.13,б) перед первой :
- время прибытия
аварийно-спасательного поезда при аварии уменьшается на 9 минут (см. расчеты
ниже), даже если поезда оказываются отрезанными от очага горения. Наличие
дополнительной ветки позволяет улучшить маневренность спасательного поезда, а,
следовательно, уменьшает время прибытия к месту пожара. Этот вариант
расположения пожарного спасательного поезда требует больших финансовых затрат
на оборудование дополнительных путей и изменения конструкции туннеля.
2.4.
Действия боевого расчета проектируемого поезда
Боевой расчет пожарного
аварийно-спасательного поезда (4 пожарных, командир звена, машинист, медик)
находится в служебном помещении в непосредственной близости от поезда. При
поступлении сигнала тревоги личный состав вместе с машинистом занимают места
в головном вагоне, где находится боевая одежда и снаряжение пожарных. Вместе
с движением с движением вагона осуществляется прокладка магистральной рукавной
линии (скорость движения около 10 км/час) от ближайшей к месту пожара станции
до места установки разветвления. Поисково-спасательная группа поезда проводит
разведку и первоочередные аварийно-спасательные работы и эвакуацию людей из
зоны задымления. К этому времени гарнизон ВПС прибывает к месту вызова,
устанавливают автомобили на водоисточники и подают воду в ранее проложенную
магистральную линию. Действия штаба пожаротушения, персонала метрополитена и
других служб спасания аналогичны вышеуказанным. После эвакуации звено, в
зависимости от обстановки продолжает тушение вывозимыми огнетушителями, либо
присоединяют к разветвлению рабочие рукавные линии со стволами.
2.5.
Теоретический расчет сил и средств с применением
поезда.
Для сравнения качества
работ по спасанию людей и ликвидации пожара проведем теоретический расчет сил
и средств при следующих условиях :
а) Личный состав
гарнизона работает без применения данного поезда, т.е. в обычных условиях.
Также принимаем, что авария произошла на середине самого длинного перегона,
состав вывести на станцию невозможно. К моменту прибытия пожарных подразделений
в туннеле создалось сильное задымление.
Время свободного
развития пожара будет состоять из суммы времени обнаружения (1мин.), времени
сообщения о пожаре (2 мин.), времени следования к месту пожара (7мин.) и
времени боевого развертывания ( из расчета 1,5 мин. на каждые 100м
горизонтального пути) и будет составлять 26,5 мин. Определим путь пройденный
пламенем за данное время : R = Vл*(t-5)
= 1*(26,5-5) = 21,5 м, т.е.
на момент введения первых стволов огнем будет охвачен 1 вагон полностью и пламя
перекинется на два рядом расположенных вагона.
Площадь пожара равна
(прямоугольная форма) Sп=21,5*2,7 = 58,05 м2
Требуемый расход воды на
тушение : Qтрт = Iтрт *Sп =0,12*58,05 = 7
л/с
Количество стволов для
тушения Nстт = Qтрт/qст = 7/3,5 = 2 ств.«Б»
Количество стволов на защиту
из тактических соображений принимаем равным 2.
Общий фактический расход
воды на тушение составляет 14 л/с.
Для тушения привлекается
следующее число личного состава :
-
звенья
для тушения пожара – 20 чел;
-
пост
безопасности – 4 чел;
-
поисково-спасательные
группы- 30 чел;
-
водоподающая
группа- 19 чел.;
-
резерв
– 40 чел;
Итого для тушения пожара
и проведения поисково-спасательных работ привлекается 113 человек.
Число отделений
привлекаемых для тушения равно Nотд=113/4=29 отд.
Номер вызова сил и
средств (для Минского гарнизона) – 5-ый.
б) Для тушения пожара используется
проектируемый поезд (расположение по схеме а, см. рис.10). Условия развития
пожара такие же, как в рассматриваемом выше пункте а).
Один из спасательных
поездов оказывается полностью отрезан от очага пожара тремя электропоездами, и
его не имеет смысла вводить в действие, так как одновременно на линии могут
находиться только 4 электропоезда. В этом случае маневр на путях затруднителен,
развести поезда на ветках метрополитена практически невозможно. Если
производить развод поездов, то время прибытия аварийно-спасательного поезда к
месту пожара составит : 10
мин.
– на разводку, 4 мин. – следование по незадымленной зоне туннеля, 6,6 мин – по
задымленной зоне; общее время – 20,6 мин, т.е. использовать этот поезд
неэффективно. За это время пожарный поезд находящийся на противоположном тупике
прибудет к месту аварии, проведет аварийно спасательные работы и эвакуирует
половину спасаемых людей. Силы и средства не вводятся одновременно с двух
сторон, что противоречит Приказу №182.
в) Для тушения пожара используется
проектируемый поезд (расположение по схеме б, см. рис.10). Условия развития
пожара такие же, как в рассматриваемом выше пункте а).
В случае возникновения
аварии на том же перегоне оба аварийно-спасательных поезда оказываются
отрезанными двумя составами от очага горения. В данном случае обеспечивается
маневренность поездов и разводка поездов за 2 минуты; т.е. поезд, прибывший в
район станции метрополитен «Автозаводская» переводится на параллельную ветку и
пожарный поезд выходит из тупика. К месту пожара он будет следовать :
tсл = tсл1 +tсл2+tсл3 ,
где tсл1 – время на
разводку вагонов (2мин);
tсл2 – время движения
при скорости 90 км/ч (незадымленная зона);
tсл3– время движения
при скорости 10 км/ч (задымленная зона);
tсл2 = 1,5/90*60 = 1
мин.
tсл3 = 1,1/10*60 =
6,6 мин.
tсл = 2+1+6,6 = 9,6
мин.
Второй аварийно
спасательный поезд находящийся на запасной ветке станции метрополитена
«Октябрьская» к месту аварии будет следовать :
tсл = tсл1 +tсл2+tсл3 ,
tсл1 = 1,8/90*60 =
1,2 мин.
tсл2 = 6/90*60 = 4
мин.
tсл3= 1,1/10*60 =
6,6 мин.
tсл = 1,2+4+6,6 =
11,6 мин.
Как видим, оба
поезда практически одновременно быстро прибывают к месту аварии и приступают к
спасанию людей.
Определим путь
пройденный пламенем за данное время : R = Vл*(t-5) = 1*(11,6-5) = 6,6 м.
Площадь пожара равна
(прямоугольная форма) Sп=6,6*2,7 = 17,82 м2
Требуемый расход воды на
тушение : Qтрт = Iтрт *Sп =0,12*58,05 = 7
л/с
Количество стволов для
тушения Nстт = Qтрт/qст = 7/3,5 = 2 ств.«Б»
Количество стволов на
защиту из тактических соображений принимаем равным 2.
Вместимость двух поездов
позволяет эвакуировать сразу же всех людей находящихся в горящем поезде.
Примерно к 22-24 минуте после возникновения пожара все люди будут эвакуированы,
а с 20 минуты личный состав приступит к тушению пожара водяными стволами.
Для тушения со
спасательным поездом привлекается следующее число личного состава :
-
звенья
для тушения пожара – 20 чел;
-
пост
безопасности – 4 чел;
-
водоподающая
группа-6 чел.;
-
поисково-спасательные
группы 10 чел;
-
резерв
– 20 чел;
Итого для тушения пожара
и проведения поисково-спасательных работ привлекается 54 человек.
Число отделений
привлекаемых для тушения равно Nотд=60/4=15 отд.
Номер вызова сил и
средств (для Минского гарнизона) – 4-ый.
3.
Расчет
механизмов.
3.1.
Тяговая
передача. Подвеска редуктора.
Устройство и
принцип действия.
Тяговая передача
предназначена для передачи вращения с вала тягового двигателя на ось колесной
пары (рис.14.) Тяговая передача состоит из тягового редуктора 3,
смонтированного на оси колесной пары 4, и карданной муфты 2, соединяющей вал
тягового двигателя 1 с валом редуктора.
В редукторе применяется
косозубая передача. Применение косозубых передач по сравнению с прямозубыми
имеет то преимущество, что в зацеплении находятся одновременно не менее двух
зубьев, что уменьшает нагрузку на них; передача приобретает спокойный без
ударов ход, снижается уровень стука. Профили рабочих поверхностей зубьев
очерчены по эвольвенте, что упрощает изготовление шестерен путем нарезания их
червячными фрезами.
1 4 2 3
Рис.14 . Тяговая передача.
Ведущая шестерня
выполнена заодно с валом и соединена через карданную муфту с валом двигателя.
Ведомое колесо напрессовано на удлиненную ступицу первого колесного центра.
3.2.
Кинематический
расчет двигателя вагона.
Кинематический расчет
начинаем с определения общей массы поезда и проводим для двух режимов работы :
стационарного (V=90 км/ч) и
аварийного (V=10 км/ч).
Согласно технической характеристике масса вагонов поезда будет составлять 70,04
т. Общая вместимость состава – 510 чел. Учитывая массу оборудования и людей
общая масса состава равна М = 510*100+70040+6000 = 127040 кг.
КПД
мотор-редуктора равно 0.9, тогда при движении к месту пожара со звеном ГДЗС
необходимая мощность, развиваемая двигателем составит : N1 = P1*V1/102*h = 760400*25/102*0,9 = 207081 Вт » 210 кВт.
Согласно технической
характеристике принимаем два стандартных двигателя.
Мощность в аварийном
режиме работы при движении от места пожара, когда масса поезда равна 127040 кг
:
N2 = P2*V2/102*h = 1270400*2,8/102*0,9 = 38750 Вт » 40 кВт.
В соответствии с
требованиям предъявляемым к вагонам метрополитена определим усилия, развиваемые
на колесе двигателя.
При стационарном
режиме движения удельное сопротивление вагона равно : w = 1,1+(0,09+0,022m)*V2/Q = 1,1+(0,09+0,022*2)*902/76,54
= 15,3 кгс/тс,
где w - удельное
сопротивление состава, кгс/тс;
m – число вагонов;
V – скорость движения,
км/ч;
Q - расчетный вес поезда
,тc.
Необходимая сила
тяги на ободе колеса равна : Fк = {102*(1+g)*a+w}*Q,
где а –
заданное ускорение разгона, м/с2
1+g - коэффициент инерции
вращающихся частей, ориентировочно принимают 1,1;
Fк =
(102*1,1*1,3+15,3)*76,54 = 12335,2 Н.
Сила тяги,
развиваемая одним двигателем :
Fкд = Fк /m = 12335,2/2 = 6167,6 Н.
Мощность
развиваемая одним двигателем :
Nкд =
Fкд *V/367 = 6167,6*90/367 = 1512,5
При аварийном
режиме движения данные параметры будут иметь следующие значения :
w = 1,1+(0,09+0,022m)*V2/Q = 1,1+(0,09+0,022*2)*102/127,04
= 1,2
Fк = {102*(1+g)*a+w}*Q
= (102*1,1*1,3+1,2)*127,04
= 176,5 Н.,
Fкд = Fк /m = 176,5/2 = 88,25 Н.
Nкд =
Fкд *V/367 = 88,25*10/367 = 2,4
ВЫВОД
В ходе разработки
данного проекта была проанализирована информация инспекции ГПН на
метрополитене, Минского городского управления при МЧС Республики Беларусь,
теория и примеры тушения пожаров в подземных сооружениях метрополитена,
требования Боевого устава пожарной службы, Строительных норм и правил,
инструкций и другой нормативной документации.
На основе расчетов и
сопоставлений доказано, что применение пожарного аварийно-спасательного поезда
для проведения первоочередных аварийно-спасательных работ и тушения пожара в
подземных сооружениях метрополитена необходимо и целесообразно. В результате
применения данного поезда время прибытия пожарных подразделений к месту пожара
сокращается на 46% и составит 12 минут, привлекаемое число сил и средств
становится значительно меньшим (количество задействованного личного состава
уменьшается на 41%), облегчается и упрощается работа по спасанию людей,
локализации и ликвидации пожара. Номер вызова для привлечения сил и средств МЧС
для тушения пожара в подземных сооружениях метрополитена уменьшается до
четвертого.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Анурьев В.К. Справочник
конструктора-машиностроителя, т.1-3. М.-Просвещение, 1985г.
2.
Астахов П.Н. Справочник по
тяговым расчетам. – М, Транспорт, 1973г.
3.
Вагоны. Проектирование,
устройство и методы испытаний. Под ред. Кузьмича А.М. - М, Машиностроение,
1978г
4.
ГОСТ 12.1.004-91.Пожарная
безопасность. Общие требования.
5.
Гузенков В.П. Детали
машин. – М.-Высшее образование, 1979г.
6.
Дмитриченко А.С. и др.
Методическое пособие к выполнению курсового проекта по прикладной механике
(раздел «Детали машин») – Мн.- ВПТУ, 1995г.
7.
Добровольская Э.М. Вагоны
метрополитена типа Е : устройство и оборудование. – М, Транспорт, 1989г.
8. Зычков
Э.А. Исследование условий обеспечения безопасной эвакуации пассажиров при
пожарах в перегонных тоннелях метрополитена//НИИПБ; Научное обеспечение
пожарной безопасности №8, 1999
9.
Иванов А.А, Иванова Л.В.
Прикладная механика. Курсовое проектирование. М.- Высшая школа, 1979г.
10.
Инструкция о порядке взаимодействия органов пожарной
охраны МВД СССР и МПС СССР по организации пожарного надзора и тушению пожаров на
объектах метрополитена.
Кашаева.А.Н. - М, Машиностроение, 1981г.
11.
Кимстач И.Ф. и др. Пожараня тактика: Учеб.пособие для
пожарно-техн. училищ и нач. состава пожарной охраны.- Стройиздат, 1984 г.
12.
Конструкция, расчет и
проектирование локомотивов. Под ред.
13.
Кошмаров А.И. Термодинамика и теплопередача в пожарном
деле. -
М., Высшая школа, 1982 г.
14.
Краснов Ю.С. Справочник молодого рабочего по изготовлению и монтажу
вентиляционных систем. –2-е изд. –М.:Высшая школа, 1989.
15.
Организация проведения
аварийно-спасательных работ и тушение пожара в метрополитене: Методическое
пособие, Мн.- МГУ при ГУВПС МВД Беларуси, 1995г.
16.
Повзик А.К. «Пожарная
тактика»,М.-Строииздат, 1984г.
17.
Приказ №140 ГУВПС «Об
утверждении БУПС».
18.
Приказ №182 «Об
утверждении Наставления по газодымозащитной службе» от 1.12.1996 г.
19.
СНиП 2.01.02-85*.
Противопожарные нормы.
20.
СНиП II-40-80
«Метрополитены».
21.
Титков В. Эхо бакинской
трагедии.. Пожарное дело, 1996. №2
22.
Шишканов М.М, Воробьев
В.К, Тумарович Ю.Г. « Основы пожарно-тактической подготовки»-Мн., ВПТУ, 1996г.
Приложение
ХАРАКТЕРИСТИКА
ОБЪЕКТА . /ст."Парк Челюскинцев"/
Станция метро "Парк Челюскинцев" - мелкого заложения, закрытого типа,
общая длина - 300 м, расстояние до ближайших станций: "Московская" -
1023 м,"Академия наук" - 1001 м.
В комплекс станции метрополитена входят:
1.
Два подземных помещения со служебными вестибюлями.
2.
Станционные туннели и пассажирская платформа.
3.
Подплатформенные кабельные коллекторы, водоотливные установки.
4.
Стационарная вентшахта.
5.
Тяговопонизительная подстанция со вспомогательными помещениями.
6.
Пешеходные лестницы для входа и выхода с платформы.
Все конструкции помещений на станции выполнены из несгораемых материалов
(бетон, железобетон) полы в служебных помещениях выполнены из трудносгораемых
материалов (деревянные конструкции пропитаны огнезащитным составом, линолеум
- самозатухающий). Входы на станцию осуществляются непосредственно из
пешеходных переходов в вестибюли.
Максимальный пассажирский поток в часы "пик" составляет:
- посадка - 470 человек
- высадка - 620 человек
Питание тяговой сети производится постоянным током с напряжением 825 В. Все
помещения для пассажиров и обслуживающего персонала на станции обеспечены
аварийным освещением, которое включается автоматически при отключении рабочей
электросети.
Все служебно-бытовые, подплатформенные помещения и кабельные коллекторы
оборудованы автоматической пожарной сигнализацией, в коридорах установлены
кнопочные извещатели. Приемная станция установлена в комнате дежурного по
станции.
Для координации работы всех объектов и служб метрополитена на станции
предусмотрена следующая связь:
- АТС метрополитена, связанная с городской телефонной сетью;
- поездная радиосвязь;
- местная радиосвязь внутри объектов метрополитена;
- туннельная телефонная связь;
Для перевозки пассажиров на линии используются 4-х вагонные составы,
вместимостью 170 чел/ваг. Максимальная парность в часы "пик"
движения - 24 пары/час, интервал движения по линии - 2.5 минуты.
Водоснабжение .
На станции имеется внутренний противопожарный водопровод. Ввод осуществляется
от городского водопровода диаметром 100 мм. Водопроводная сеть станции
объединена трубопроводами, проложенными в туннелях, с ближайшими станциями
"Московская" и "Академия наук". На станции имеется 12
пожарных кранов диаметром 50 мм, которые оборудованы головками
"Богданова",
рукавами длиной 20 м (в торцах платформы 4 ПК = 40 м), стволами. Из них:
в
вестибюле N 1 - 4 шт.с давлением 2 кгс/см2
- в вестибюле N 2 - 4 шт.с давлением 2 кгс/см2
- на платформе - 4 шт.с давлением 2 кгс/см2
В ящиках пожарных кранов установлены кнопки дистанционного включения
электрозадвижек, расположенных на трубопроводе ввода.
Пожарные краны диаметром 50 мм установлены по одной стороне тоннелей через
каждые 90 м на водопроводе диаметром 89 мм. Пожарные краны оборудованы
соединительными головками "Богдонова" без рукавов и стволов.
По оси симметрии платформы через каждые 30 м установлены
пожарно-поливочные краны диаметром 50 мм в люках типа "метро".
Пожарные краны оборудованы только соединительными головками
"Богданова".
Наружное противопожарное водоснабжение обеспечивается от городских гидрантов.
Наружное противопожарное водоснабжение
обеспечивается:
-
со
стороны входов N 1,2: двумя пожарными гидрантами, расположенной на
городской кольцевой водопроводной сети диаметром 300 мм по проспекту Ф.Скарыны
(расстояние 20 и 170 м) и одним пожарным гидрантом по ул.Толбухина
(расстояние 150 м).
-
со
стороны входа N 3: одним пожарным гидрантом, расположенным на городской
кольцевой водопроводной сети диаметром 300 мм по проспекту Ф.Скарыны (расстояние
60 м).
Страницы: 1, 2, 3, 4
|