陳朝暉+黎俊杰+李克強(qiáng)

（重慶交通大學(xué)）

摘 要：隧道行車(chē)具有其危險(xiǎn)性，陰暗，通風(fēng)性能不佳，因而使火災(zāi)對(duì)其產(chǎn)生巨大的影響，如何開(kāi)發(fā)一款行之有效的應(yīng)急系統(tǒng)至關(guān)重要，作者基于現(xiàn)目前的報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使之兼有指示的作用，作者主要由三個(gè)方面著手進(jìn)行優(yōu)化：1.隧道煙霧燈光指示報(bào)警器單片機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題；2.人眼對(duì)于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究；3.人眼對(duì)于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究。本作品的運(yùn)用將使普通煙霧報(bào)警器的效率大大提高，極大地減少隧道火災(zāi)時(shí)的人員傷亡，帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：交通安全；隧道安全；隧道應(yīng)急照明與報(bào)警；煙霧報(bào)警器

1 研究背景

本項(xiàng)目主要研究隧道煙霧報(bào)警系統(tǒng)的改進(jìn)，隧道火災(zāi)帶來(lái)大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，其中人員傷亡的主要原因在于煙霧所造成的人員窒息，現(xiàn)代隧道都裝有煙霧報(bào)警系統(tǒng)，但是其發(fā)出的蜂鳴并沒(méi)有幫助到人員的逃生，甚至使人們更加驚慌失措，當(dāng)隧道內(nèi)遭遇火災(zāi)的時(shí)候，產(chǎn)生的大量煙霧將籠罩在隧道頂部并且隨著氣流的方向向前推進(jìn)。大量的煙霧將使隧道內(nèi)亮度急劇下降，對(duì)人員，車(chē)輛疏散極其不利，可能使人員和車(chē)輛產(chǎn)生二次傷害，所以在緊急情況下如何為身處隧道中的人員進(jìn)行逃生提示成為了一個(gè)我們主要研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容。如此，即可大大降低人員傷亡率。

2 設(shè)計(jì)原理

2.1 設(shè)計(jì)思路

本文主要從三個(gè)方面對(duì)現(xiàn)有的煙霧報(bào)警器系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。（1）建立一個(gè)基于報(bào)警指示新型的隧道煙霧報(bào)警器的模型。（2）形成關(guān)于人眼對(duì)人眼對(duì)于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究方法。（3）獲得隧道煙霧燈光指示報(bào)警器在隧道模型內(nèi)的布置方案。

本文的研究問(wèn)題也主要在三個(gè)方面：隧道煙霧燈光指示報(bào)警器能夠在隧道火災(zāi)發(fā)生時(shí)不僅起到聲音報(bào)警的作用，并且能夠?yàn)樗淼纼?nèi)的車(chē)輛人群起到指示作用，讓人群能夠按照燈光指示最快的到達(dá)逃生口。（1）隧道煙霧燈光指示報(bào)警器單片機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題；主要研究問(wèn)題有：隧道專(zhuān)用煙霧傳感器的選用，用于指示報(bào)警作用的指示燈和聲源與傳感器、繼電器、PLC控制器的連接問(wèn)題，以及報(bào)警器單片機(jī)中各個(gè)元件所需要的電源電壓配置問(wèn)題。（2）人眼對(duì)于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究；燈光顏色的選取問(wèn)題，研究人眼對(duì)何種燈光顏色較為敏感；燈光樣式設(shè)計(jì)選擇問(wèn)題，要結(jié)合人們的日常認(rèn)知習(xí)慣和國(guó)家規(guī)范要求，燈光類(lèi)型選擇問(wèn)題，研究何種燈光對(duì)煙霧穿透能力較強(qiáng)。（3）隧道煙霧燈光指示報(bào)警器隧道應(yīng)用模型設(shè)計(jì)。研究煙霧報(bào)警器在隧道內(nèi)部的布置間距，使其能夠有效地發(fā)出預(yù)警信號(hào)，并通過(guò)對(duì)燈光在煙霧情況下能夠被人肉眼清楚識(shí)別的最遠(yuǎn)距離的研究，對(duì)燈光指示標(biāo)志在隧道及其橫洞內(nèi)的布置位置與布置間距進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。擬采用3Dmax建立隧道模型，然后根據(jù)具體設(shè)計(jì)圖紙及效果圖做出實(shí)物模型。

2.2 研究方法

技術(shù)路線：

（1）報(bào)警器單片機(jī)設(shè)計(jì)思路是將煙霧傳感器、繼電器以及指示燈和聲源連接。報(bào)警器單片機(jī)中的煙霧傳感器采用離子式煙霧傳感系統(tǒng)，此煙霧傳感器性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類(lèi)的火災(zāi)報(bào)警器，極大地減少了隧道內(nèi)煙塵的干擾。指示燈和蜂鳴器與繼電器的連接方法采用串聯(lián)式連接。電壓均采用直流電，經(jīng)過(guò)計(jì)算使得指示燈與蜂鳴器均在額定電壓下工作。

由電工電子技術(shù)相關(guān)原理得到隧道煙霧報(bào)警器與燈光的連接電路圖。

（2）根據(jù)二維效果圖得到燈光的外觀形態(tài)設(shè)計(jì)。燈光顏色選擇，擬選擇橙色燈光，因?yàn)槌壬牟ㄩL(zhǎng)很長(zhǎng)，所以很遠(yuǎn)就能看到。橙色光在穿透煙霧方面僅次于紅光，所以選取橙色燈光更具有警醒作用。

燈光類(lèi)型選擇，擬選擇非傳統(tǒng)的LED燈作為應(yīng)急燈光，LED相比于傳統(tǒng)的鈉燈有以下幾種優(yōu)勢(shì)：

a.電壓：低工作電壓，單顆工作電壓為3V左右。b.能耗：消耗能量較同光通量的鈉燈低50%左右。c.體積小，可制成各種形狀的外形，適合易變的環(huán)境。d.穩(wěn)定性：壽命長(zhǎng)，壽命達(dá)5萬(wàn)小時(shí)，光衰減為初始30%。e.響應(yīng)時(shí)間：鈉燈再響應(yīng)時(shí)間為15分鐘，LED燈在響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。f.環(huán)保；無(wú)有害汞。g.抗震性：LED燈作為光源抗震性強(qiáng)。h.顏色：可用紅綠藍(lán)三色實(shí)現(xiàn)多種顏色。

燈光圖案選擇，擬選擇傳統(tǒng)的箭頭指示，具體如圖示

（3）根據(jù)三維建模效果圖對(duì)燈光在隧道空間內(nèi)如圖進(jìn)行布置。

結(jié)束語(yǔ)

本作品將隧道中最重要的應(yīng)急照明系統(tǒng)與煙霧報(bào)警系統(tǒng)結(jié)合在一起，并經(jīng)過(guò)合理的布置，使之能夠有效的共同工作，并且我們將燈光的樣式及顏色進(jìn)行了創(chuàng)新性的改良，我們的工作既從科學(xué)的方面考慮，又兼顧了國(guó)家相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，亦考慮了長(zhǎng)時(shí)間一來(lái)人們的視覺(jué)習(xí)慣。我們的作品也可以一定程度上減少人們對(duì)隧道安全的顧慮，使駕駛員及其乘客在危險(xiǎn)之中獲得充分的逃生信息。

參考文獻(xiàn)

[1]宋珍，余廣智，王勇俞.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)煙霧計(jì)量技術(shù)研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2011，30（3）：231-233.

[2]古明.對(duì)公路隧道照明安全設(shè)計(jì)的探討[J].科技信息，2009，21：299-230.

[3]馮繼青，高春清，劉義東，等.激光對(duì)于煙霧的穿特性分析[J].光學(xué)技術(shù)，2006，32（6）：883-885.

[4]閆桂梅.公路隧道通風(fēng)照明與行車(chē)安全關(guān)系研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2008.

作者簡(jiǎn)介：陳朝暉（1996-），男，民族：漢族，籍貫：河北省，職務(wù)：學(xué)生學(xué)歷：大學(xué)本科，單位：重慶交通大學(xué)，研究方向：道路工程。

黎俊杰（1993-），男，民族：漢族，籍貫：重慶市；職務(wù)：學(xué)生，學(xué)歷：大學(xué)本科，單位：重慶交通大學(xué)，研究方向：道路工程。

李克強(qiáng)（1996-），男，民族：漢族，籍貫：河北省，職務(wù)：學(xué)生學(xué)歷：大學(xué)本科，單位：重慶交通大學(xué)，研究方向：道路工程。