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