一種新型高樓救援逃生裝置的研究

張海馨+楊有松

摘 要：針對20層以上的高樓救援和逃生問題設計了一套專用的應急逃生和救援機構。系統采用自行設計的機械傳動、控制等裝置，在高樓頂部平臺安裝、布設了一套應急可控升降系統。當高樓失火時，其會自動展開工作，達到快速救援的目的。

關鍵詞：救生艙；連桿機構；控制器；應急可控升降系統

中圖分類號：TH133.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.078

1 系統總體設計

隨著經濟的快速發展，城市里的高層建筑越來越多，一旦發生火災，救援和逃生問題則非常棘手?，F有的火災救援設備主要存在以下2個問題：①高度制約。從救援的角度看，消防人員難以通過現有裝備到達50 m以上的高度實施救援。②現有設備的安全性、穩定性差。目前，國內擁有簡易的繩降高空緩降裝置，因為逃生者使用該裝置受多種客觀因素的限制，比如下降時自轉、操縱困難，或者因為心里緊張、風速大等因素，導致逃生者使用失敗。此外，老幼病殘等行動不便者也難以使用現有技術中的設備。現有技術有待于更進一步的改進和發展。

鑒于現有技術的不足，本系統針對高樓失火后的救援和逃生問題提出了一套切實可行、安全、可靠的解決方案，以提高火災救援的及時性和安全性。針對20層以上的高樓救援和逃生問題設計了一套應急逃生和救援系統，即高樓救援與逃生系統，系統結構如圖1所示。高樓援救逃生系統主要是由中央處理器、煙霧探測傳感器、火災報警器、復合運動機構控制模塊、延時控制器和折疊式救生艙模塊構成，煙霧探測傳感器、火災報警器、復合運動機構控制模塊均與中央處理器通信連接，折疊式救生艙模塊通過延時控制器與中央處理器通信連接。該系統采用自行設計的連桿機構運動控制模塊、救生艙運動控制模塊，并于高樓頂部平臺安裝、布設一套應急可控的升降系統。該系統可在高樓失火等突發災難中通過簡易控制隨時啟動系統，開始工作，使高樓失火后的緊急救援和人員疏散逃生成為可能，并能將相關人員安全、穩定、迅速地運至所需位置。

2 連桿機構的設計

本系統設計了一個帶有三角架支撐的復合平行四邊形機構，通過曲柄搖桿機構控制其收放運動，并用三角架來限制該機構的擺動角度，以起到支撐的作用，具體如圖2所示。該機構在選材上采用了鋼架結構，使機構既堅固又平穩。該機構采用直線控制器驅動機構，使機構具有正反雙向控制功能，并能很大的范圍內調整機構的運行速度。

3 救生艙運動控制模塊的設計

系統采用具有折疊功能的救生艙，艙的側面采用了柔性的防火材料，上下底板采用堅固的防火材料制作，可在需要的時候將艙體迅速展開和折疊起來。采用脈沖控制器（MTPG-5E2N）控制步進電機，實現樓層的精確定位，通過繞線器實現升降。繞線器采用帶有軸承的金屬結構，具有自動排線功能，并且可以合理分布4根鋼索。

4 機構的安裝

本機構具有很好的隱蔽性，發生火災時可以救人，而且平常又不影響高樓的外觀。該機構可以實現自由收放，即平時連桿機構置于樓的內側，當意外發生時，連桿機構向樓的外側擺動60°，救生艙正好置于樓的外側，從而建立起一個應急升降平臺，具體如圖3所示。

該高樓救援系統巧妙地采用了樓頂布設方案，構思新穎，解決了救火過程中攀高的難題。另外，應用該方案后，救援與逃生工作基本實現了自動化控制，報警后只要接通電源即可展開救援行動，實現了機電一體化控制，而且系統傳動簡單、靈活。同時，合理使用機械傳動機構，將傳動機構與支撐結構有機結合，實現了救生艙位移的精確控制，使系統簡單、牢固，承載能力強，展開、收起自如，速度調節靈活。而充分運用鋼索的數量進一步提高了系統的穩定性和安全性，尤其是采用可折疊和防火材料制作的救生艙，能夠保證工作的安全性、快速性和準確性，大大提升了救援速度。在實施救援的過程中，該系統的救援人數可以達到每小時100人以上。

5 結論

該系統已于2015-02取得國家專利局頒發的“實用新型專利證書”，專利號位ZL2014 2 0597626.0，證書號是第4128058，由長春理工大學光電信息學院擁有專利所有權，筆者為發明人之一。目前，該項目正在申報國家發明專利，并已獲授權書。

在研制該系統的過程中，采用了先進的計算機控制技術，因此，它一旦研制成功并應用于高層建筑，具有很好的應用前景和較強的競爭力。該系統無論從功能上、效率上，還是從安全性等方面，均可完全替代現有的高空緩降器，可以實現救援逃生等多種功能，具有很高的實用價值。

〔編輯：白潔〕