Устройство для обеспечения безопасности людей в автотранспортном туннеле

Полезная модель относится к области строительства автотранспортных туннелей и может найти применение для обеспечения безопасности людей в туннеле при образовании в нем автомобильной пробки. Устройство для обеспечения безопасности людей содержит несколько приспособлений для очистки воздуха, установленных в туннеле по его длине и выполненных в виде водяных скрубберов, соединенных с системой подвода воды под давлением и водостоком туннеля. Скруббер представляет собой две концентрично расположенных вертикальных трубы, в кольцевом зазоре между которыми по окружности установлены несколько распылителей воды, соединенных с системой подачи воды под давлением, причем скруббер имеет канал для подсоса окружающего воздуха за счет эжектирующего действия распылителей воды. Устройство снабжено также несколькими озонаторами воздуха, установленными рядом со скрубберами и повышающими эффективность работы скрубберов. Технический результат состоит в снижении концентрации примесей вредных веществ в атмосфере туннеля в случае возникновения в туннеле автомобильной пробки до уровня безопасности находящихся в туннеле людей.

Полезная модель относится к области строительства и может найти применение при строительстве или модернизации действующих автотранспортных туннелей с интенсивным движением автотранспорта и опасностью возникновения автомобильных «пробок», например, в условиях мегаполиса.

Как известно, основная опасность для людей, оказавшихся в автомобильной пробке в туннеле протяженностью более 100 метров, состоит в возможности отравления компонентами выхлопных газов автомобилей и, в частности, угарным газом.

Известны устройства для обеспечения безопасности людей в автотранспортном туннеле, содержащее систему вентиляции, с помощью которой осуществляется проветривание туннеля (см., например, авт. свид. СССР №1049672, E21F 1.00, 1983 г.). Такие туннели, как правило, содержат также систему подвода воды под давлением на случай возникновения пожара и водосток для предотвращения затопления туннеля.

Недостатком известных устройств обеспечения безопасности людей в автотранспортных туннелях с использованием системы вентиляции для проветривания является то, что они не рассчитаны на туннели с интенсивным транспортным потоком, в которых периодически возникают автомобильные пробки. В этом случае воздух в туннеле быстро насыщается вредными для здоровья людей компонентами выхлопных газов (СО, СО ₂, NО, NО₂, SO₂ , частицы сажи и др.) и пребывание людей в этой зоне становится опасным. Для этого случая предусмотрена эвакуация всех находящихся в туннеле людей, если время их пребывания в такой зоне превышает 15 мин.

Задача полезной модели состояла в разработке такого устройства для обеспечения безопасности людей в автотранспортном туннеле, которое обеспечивает снижение концентрации вредных веществ в атмосфере протяженного туннеля в случае возникновения в туннеле автомобильной пробки до уровня безопасности для находящихся в туннеле людей.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для обеспечения безопасности людей в автотранспортном туннеле, содержащее систему вентиляции туннеля, систему подвода воды под давлением и водосток, в которое согласно полезной модели введено несколько приспособлений для очистки воздуха от вредных примесей, установленных по длине туннеля. В качестве таких приспособлений могут быть использованы водяные скрубберы, соединенные с системой для подвода воды под давлением и с водостоком, в который осуществляется сброс воды, поглотившей примеси.

В предпочтительном варианте осуществления полезной модели каждый скруббер выполнен в виде двух концентрично установленных вертикальных труб, в кольцевом зазоре между которыми установлены по окружности

несколько распылителей воды, соединенных с системой подачи воды под давлением, причем скруббер снабжен каналом для подсоса окружающего воздуха в кольцевой зазор между трубами за счет эжектирующего действия распылителей воды, каналом для вывода воды, поглотившей вредные примеси из воздуха, соединенным с водостоком и каналом для вывода очищенного воздуха, которым служит центральная вертикальная труба скруббера.

Другим отличием устройства является то, что оно снабжено по меньшей мере одним газоанализатором, установленным рядом со скруббером перед каналом для подсоса воздуха в скруббер, автоматическими запорными клапанами, установленными в каналах для подвода воды, соединяющих систему подвода воды под давлением с распылителями воды под давлением с распылителями воды в скрубберах, и блоком управления, один из входов которого соединен с выходом газоанализатора, а управляющие выходы блока управления соединены с приводами автоматических запорных клапанов. Это обеспечивает автоматическое включение приспособлений для очистки воздуха (скрубберов) при повышении концентрации вредных примесей в воздухе туннеля выше заданного порогового значения.

Еще одним отличием устройства, обеспечивающим повышение эффективности очистки воздуха от вредных примесей, является то, что оно снабжено несколькими озонаторами воздуха, установленными по длине туннеля. При этом озонаторы установлены в промежутках между скрубберами в непосредственной близости от них.

В числе отличий следует отметить то, что водосток туннеля рядом с выходом из туннеля снабжен отстойником для воды, имеющим систему нейтрализации кислотных составляющих воды и систему периодического освобождения от илистых отложений.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения устройства оно обеспечивает снижение концентрации вредных веществ в атмосфере туннеля в случае возникновения в туннеле автомобильной пробки до уровня безопасности находящихся в туннеле людей.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен вид туннеля в плане с установленными в нем приспособлениями для очистки воздуха.

На фиг.2 изображен один из возможных вариантов выполнения приспособления для очистки воздуха в продольном вертикальном разрезе.

На фиг.3 представлен вид туннеля в продольном разрезе с предлагаемым устройством для обеспечения безопасности людей.

На фиг.1 изображена одна из возможных схем расположения приспособлений 1 для очистки воздуха в туннеле 2, когда эти приспособления располагаются по бокам туннеля 2 в зоне, отделенной от проезжей части посредством перегородки 3, например, сетчатой перегородки. Если туннель снабжен разделительной полосой 4 (показана на фиг.1 штриховыми линиями), то приспособления 1 для очистки воздуха могут быть размещены в зоне этой разделительной полосы 4. Если туннель

только проектируется, то желательно в его боковых стенках предусмотреть наличие специальных ниш 5 для размещения в них приспособлений 1 для очистки воздуха.

Приспособление 1 для очистки воздуха предпочтительно выполнить в виде водяного скруббера, один из возможных вариантов, выполнения которого изображен на фиг.2. Приспособление 1 содержит две концентрично размещенные вертикальные трубы 6 и 7, в кольцевом зазоре между которыми по окружности установлены несколько распылителей 8 воды, выполненных в виде распылительных форсунок, которые соединены с трубопроводом 9 системы подвода воды под давлением. Форсунки распылителей установлены в конических направляющих каналах 10, выполняющих роль эжекторов для подсоса воздуха их окружающей атмосферы. Подсос воздуха в варианте выполнения приспособления 1, изображенном на фиг.2 осуществляется через зазор между конической юбкой 11, которая своей верхней плоской крышкой 12 герметично соединена с внутренней трубой 7 скруббера, и внешней трубой 6. В кольцевом зазоре между внешней и внутренней трубами 6 и 7 установлены пластины 13 спиральной формы, закрепленные соответственно на внутренней поверхности внешней трубы 6 и внешней поверхности внутренней трубы 7 скруббера. Эти пластины 13 выполняют роль направителей потока капель воды и подсасываемого эжекторами воздуха. Внешняя труба 6 имеет коническую донную часть 14, плавно переходящую в нижний патрубок 15 для вывода потока воды, поглотившей вредные примеси (частицы сажи, пыли, СО, CO₂, NO_Х , SO_Х и др), в водосток 16 туннеля (см. фиг.4).

Внутренняя труба 7 скруббера возвышается на некоторое расстояние от верхнего края внешней трубы 6 и служит для вывода из скруббера очищенного воздуха в атмосферу туннеля. Внутри внутренней трубы 7 установлены наклонные перегородки 17 (ребра), служащие отбойниками для капель воды, захватываемых потоком очищенного воздуха. В канале 18, соединяющем распылители 8 воды с трубопроводом 9 системы подвода воды под давлением, установлен управляемый запорный клапан 19. В непосредственной близости от места подсоса окружающего воздуха в скруббер 1 установлен газоанализатор 20 (фиг.3), например, фотоионизационный газоанализатор, служащий для контроля содержания вредных примесей в окружающем воздухе. Электрический выход газоанализатора 20 соединен со входом управляющего блока 21 (микропроцессорный блок), один из управляющих выходов которого соединен с приводом 22 управляемого запорного клапана 19. В непосредственной близости от приспособления 1 установлен озонатор 23 воздуха, генерирующий озон из кислорода воздуха, например, промышленно выпускаемый озонатор РИОС-10 (20, 40, 60, 80) -02. Как известно, генерируемый озонатором озон распадается в воздухе с образованием молекулы кислорода и активного атома кислорода, который окисляет низшие окислы различных веществ (СО, NO, SО₂ и др.) в высшие окислы (СО ₂, NO₂, SО₃ и др.).

Водосток 16 туннеля рядом с выходом из туннеля желательно снабдить резервуаром-отстойником 24 для воды, имеющим систему 25 нейтрализации кислотных составляющих воды (Н ₂СО₃, H₂NO ₃, H₂SO₄ и др.) и систему 26 периодического освобождения его от илистых отложений. Система 25 нейтрализации может представлять собой бункер-дозатор для периодического ввода в отстойник 24 порции известкового молока (Са(ОН)₂), который связывает кислотные составляющие воды в соответствующие соли, отлагающиеся на дне резервуара-отстойника 24.

Система 26 периодического освобождения резервуара-отстойника 24 от илистых отложений может представлять собой скребковый транспортер (на фиг. не показан), установленный на краю резервуара-отстойника 24 и погруженный одним своим концом на дно резервуара-отстойника.

Устройство может быть дополнено одним или несколькими датчиками 27 температуры, выходы которых соединены с блоком 21 управления, один из управляющих выходов которого соединен с приводом задвижки, перекрывающей подачу воды в систему подвода воды под давлением при понижении температуры воздуха в туннеле ниже 0°С.

Описанное выше устройство работает следующим образом.

При образовании в туннеле 2 автомобильной пробки концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе туннеля начинает быстро возрастать. Газоанализатор 20 срабатывает на некоторое заданное пороговое значение концентрации и выдает сигнал на блок 21 управления, который в свою очередь выдает управляющий сигнал на привод 22 запорного клапана 19 и управляющий сигнал на включение озонатора 23. При открытии запорного клапана 19 вода из трубопровода 9 системы подвода воды под давлением по линии 18 поступает в распылители 8 воды, которые формируют струю мельчайших капелек воды, образующих водяной туман в кольцевом зазоре между трубами 6 и 7 скруббера. За счет эжектирующего действия струи капелек воды осуществляется подача окружающего воздуха туннеля в кольцевой зазор между трубами 6 и 7 скруббера, где протекают химические реакции перехода окислов веществ в соответствующие кислоты. Реакции эти проходят очень эффективно благодаря огромной поверхности капель воды в формируемом с помощью распылителей 8 тумане воды. Капли воды с захваченными примесями (включая частицы сажи, пыли и др.) осаждаются на внутренних поверхностях в межтрубном пространстве скруббера и стекают в нижнюю коническую часть 14 скруббера, откуда вода через нижний центральный патрубок 15 выводится в водосток 16 туннеля. При этом благодаря направляющим пластинам 13 поток очищаемого воздуха и капель воды завихряется в межтрубном пространстве скруббера, чем обеспечивается повышение эффективности массообмена между воздухом и каплями воды и увеличивается площадь контакта. Все это способствует повышению эффективности очистки воздуха от примесей. Кроме того, работающий рядом с приспособлением 1 озонатор, являющийся источником активных атомов кислорода, производит окисление низших окислов веществ, таких как СО, NO и SO₂ , в соответствующие высшие окислы (СO₂, NO₂,

SO₃), которые имеют большую растворимость в воде, нежели низшие окислы. Это также повышает эффективность работы приспособления 1. В свою очередь приспособление 1, работающее в непосредственной близости от озонатора 23, очищает окружающий воздух от твердых частиц сажи и пыли, улучшая условия работы озонатора. Благодаря очистке воздуха в туннеле за счет работы приспособлений 1 для очистки воздуха и озонаторов 23 концентрация вредных примесей веществ в воздухе туннеле поддерживается на уровне, не представляющем опасность для здоровья и жизни людей, находящихся в туннеле в момент образования в нем автомобильной пробки. Когда пробка рассасывается, и автомобили начинают двигаться в туннеле со скоростью 50 и более км/час, концентрация вредных примесей в воздухе туннеля начинает уменьшаться за счет действия вентиляционной системы и приспособлений для очистки воздуха. В момент, когда концентрация примесей вредных веществ в воздухе туннеля снизится ниже заданной пороговой величины, газоанализатор 20 выдает соответствующий сигнал в блок 21 управления, который выдает команду на отключение подачи воды в приспособления 1 для очистки и отключает озонаторы 23.

Если внутри туннеля по какой-либо причине возникает пожар, то система подвода воды под давлением, используемая для очистки воздуха в туннеле может быть использована и для тушения этого пожара по сигналу соответствующих датчиков, реагирующих на резкое повышение температуры или появление пламени.

Необходимо отметить, что температура воздуха в туннеле с интенсивным движением автотранспорта в условиях мегаполиса обычно не опускается ниже 0°С за счет тепла, выделяемого двигателями автомобилей. Однако, если в какой-либо момент, например, ночью в зимний период температура воздуха в туннеле понизится ниже 0°С, то датчик 27 температуры должен сработать на такое изменение температуры и выдать сигнал на перекрытие общей задвижки системы подачи воды в туннель и сигнал на открытие запорных клапанов 19 для слива воды из трубопровода 9 в приспособления 1 для очистки и из них в водосток 16 туннеля, чтобы предотвратить заморозку коммуникаций.

Для нейтрализации кислотных составляющих воды, сливаемых из приспособлений 1 для очистки воздуха в водосток 16 туннеля, вода, поступающая в резервуар-отстойник 24 в период работы приспособлений 1 для очистки воздуха, обрабатывается известковым молочком, поступающим из бункера-дозатора 25 по команде от блока 21 управления. Образующиеся при этом соли (СаСО ₃, СаNО₃, CaSO₄ и др.) в виде твердых частиц выпадают в осадок на дно резервуара-отстойника 24. Периодически эти отложения вычерпываются из резервуара-отстойника 24 с помощью скребкового транспортера.

1. Устройство для обеспечения безопасности людей в автотранспортном туннеле, содержащее систему вентиляции, систему подвода воды под давлением и водосток, отличающееся тем, что в него введено несколько автономных приспособлений для очистки воздуха, установленных в туннеле вдоль его длины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что автономное приспособление для очистки воздуха выполнено в виде водяного скруббера, соединенного с системой подвода воды под давлением и водостоком.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что скруббер выполнен в виде двух концентричных вертикально установленных труб, в кольцевом зазоре между которыми по окружности установлены несколько распылителей воды, соединенных с системой подвода воды под давлением, причем скруббер снабжен каналом для подсоса окружающего воздуха в кольцевой зазор между трубами за счет эжектирующего действия распылителей воды, каналом для вывода воды, поглотившей вредные примеси, соединенным с водостоком, и каналом для вывода очищенного воздуха, которым служит центральная вертикальная труба скруббера.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним газоанализатором, установленным рядом со скруббером перед каналом для подачи воздуха в скруббер, автоматическими запорными клапанами, установленными в каналах для подвода воды, соединяющих систему для подвода воды под давлением с распылителями воды в скрубберах, и блоком управления, один из входов которого соединен с выходом газоанализатора, а управляющий выход блока соединен с приводами автоматических запорных клапанов.

5. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что оно снабжено несколькими озонаторами, установленными в туннеле вдоль его длины.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что озонаторы установлены в промежутках между скрубберами в непосредственной близости от них.

7. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 6, отличающееся тем, что водосток туннеля снабжен резервуаром-отстойником для воды, размещенным рядом с выходом из тоннеля и имеющим систему нейтрализации кислотных составляющих воды и систему периодического освобождения его от илистых отложений.