CN107424506B - 模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑体验机械技术领域，尤其涉及一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置。包括依次排放并用螺栓拼接的隧道施工展示模块、隧道墙体坍塌模块、隧道墙壁渗水模块以及隧道顶部坠物模块等四个独立模块；各独立模块包括内部框架以及固定在所述内部框架上的逃生管道和风管道；借此，本发明通过设置四个独立模块，各模块依次排放并用螺栓拼接成一个整体的缩小版隧道模型。体验者从隧道施工展示模块的前端墙面进入，依次穿过并体验隧道施工、墙体坍塌、墙壁渗水以及顶部坠物等安全隐患后，从隧道顶部坠物模块走出，完成整个安全教育过程。
Description
技术领域
本发明涉及建筑体验机械技术领域，尤其涉及一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置。
背景技术
在隧道施工工程中，许多安全隐患往往会造成很严重的危险发生。但是在隧道施工过程中，如果施工人员没有安全意识，不按安全规章制度进行，不认识常见的安全隐患，不了解施工工程中常见事故的危害和后果，很容易造成隧道施工过程中的安全事故，而且在事故发生瞬间不能正确自救，造成严重后果。所以增加隧道施工人员的安全意识，使其对隧道施工过程中容易出现的安全隐患和安全事故有一个直观的认识，从而能够提前预防安全事故的发生，是非常重要的一种安全教育。
另外，整体的隧道体验模型因为体积巨大，非常不方便运输，安装过程复杂，并且不能重复移动使用，所以通过模块化设计，使该体验设备形成一个整体的体验场景。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，通过设置四个独立模块：隧道施工展示模块、隧道墙体坍塌模块、隧道墙壁渗水模块以及隧道顶部坠物模块，各模块依次排放并用螺栓拼接成一个整体的缩小版隧道模型。体验者从隧道施工展示模块的前端墙面进入，依次穿过并体验四个模块后，从隧道顶部坠物模块走出，完成整个体验过程。
为了实现上述目的，本发明提供一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，包括四个独立模块；所述四个独立模块为依次排放并用螺栓拼接的隧道施工展示模块、隧道墙体坍塌模块、隧道墙壁渗水模块以及隧道顶部坠物模块；
所述各独立模块包括内部框架以及固定在所述内部框架上的逃生管道和风管道；
所述隧道施工展示模块包括施工展示模块内部框架以及通过卡扣固定其上的高压风管道和高压水管道；还包括用螺栓固定在所述施工展示模块内部框架上的内装控制箱、报警灯和警示牌以及焊接在所述施工展示模块内部框架上的锚栓、钢筋网和若干电缆支架；所述各电缆支架上放置380V电缆、220V电缆和接地电缆；
所述隧道墙体坍塌模块包括设置在墙体坍塌模块内部框架立侧内部的伸缩机构以及与所述伸缩机构连接的坍塌墙体模型；所述坍塌墙体模型下端焊接转轴，所述转轴对应穿入设置在墙体坍塌模块内部框架上的套筒内；
所述隧道墙壁渗水模块包括设置在墙壁渗水模块内部框架立侧内部并相互连接的抽水装置和漏水装置以及位于所述墙壁渗水模块内部框架底面的集水装置；
所述隧道顶部坠物模块包括顶部坠物模块内部框架以及设在所述框架顶部并依次连接的模拟石块、回收绳和传动机构。
所述伸缩机构包括固定设置在墙体坍塌模块内部框架上的减速电机和第一带座球轴承；所述减速电机连接穿过第一带座球轴承的传动轴；所述传动轴依次连接曲柄和连杆；所述连杆连接所述坍塌墙体模型。
所述抽水装置包括设置在墙壁渗水模块内部框架立侧内部并由上到下依次连接的水泵、上水管以及水箱；
所述漏水装置包括分别与所述水泵和漏水槽连接的出水管；
所述集水装置包括依次连接的集水槽、连通管和透明袋；所述连通管为三个。
所述传动机构包括对应连接并缠绕所述回收绳的单向转轮机构；所述单向转轮机构一端对应连接第二带座球轴承，另一端对应连接从动轴或主动轴；
各所述从动轴和主动轴上对应设置通过传动链连接的链轮；主动轴连接减速电机；所述减速电机和第二带座球轴承固定在所述顶部坠物模块内部框架上。
所述单向转轮机构包括单向轴承，所述单向轴承外圈连接转动壳，所述单向轴承内圈连接所述从动轴或所述主动轴；所述转动壳两端设有盖板；
所述转动壳上设有凸缘，所述凸缘与设在所述转动壳下方的弹性柱呈接触配合；所述弹性柱连接电磁推拉器。
所述回收绳在单向转轮机构的缠绕圈数至少为10圈。
所述模拟石块为六个。
本发明的目的在于提供一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，通过通过设置四个独立模块：隧道施工展示模块、隧道墙体坍塌模块、隧道墙壁渗水模块以及隧道顶部坠物模块依次排放并用螺栓拼接成一个整体的缩小版隧道模型。
在隧道施工展示模块中，各物件均为比例缩放的实物并通过最优布置的场景把隧道施工过程中隧道内部的真实情况进行缩小版还原。体验者在此模块通过观察模块内部的各布置组件认识并了解隧道施工过程中的详细情形，体验隧道施工环境。
在隧道墙体坍塌模块中，通过伸缩机构控制模拟坍塌墙体做往复转动，模拟隧道一侧墙体倾倒，从而使体验者感受到隧道施工过程中墙体倾倒的危险性。
在隧道墙壁渗水模块，通过水泵将水从水箱经上水管抽上来，并经出水管3送入漏水槽；水从漏水槽漏出并落入地面上的集水槽中。当集水槽中的积水达到一定高度后即通过三个连通管排入透明袋中。整个过程模拟隧道墙壁渗水过程以及渗水后的地面积水情形。
隧道顶部坠物模块的初始状态，模拟石块隐藏在内部框架顶板上部。当体验者进入该模块后，电磁推拉器启动弹性柱缩回，转动壳自由转动，模拟石块从顶部自由下落，模拟隧道施工顶部坠物情形。体验结束后，开启传动机构将回收绳卷起，模拟石块回到顶板上部，电磁推拉器断电弹性柱伸出挡住凸缘，模块恢复初始状态，以备下次体验。
体验者从隧道施工展示模块的前端墙面进入，依次穿过并体验四个模块后，从隧道顶部坠物模块走出，完成整个体验过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的单模块结构示意图；
图3-1是本发明的隧道施工展示主视图；
图3-2是本发明的隧道施工展示左视图；
图4-1是本发明的隧道墙体坍塌主视图；
图4-2是本发明的隧道墙体坍塌左视图；
图4-3是本发明的隧道墙体坍塌伸缩机构示意图；
图5-1是本发明的隧道墙壁渗水主视图；
图5-2是本发明的隧道墙壁渗水左视图；
图6是本发明的隧道顶部坠物主视图；
图7-1是本发明的隧道顶部坠物传动机构的立体示意图；
图7-2是本发明的隧道顶部坠物传动机构的平面示意图；
图7-3是本发明的隧道顶部坠物传动机构A区域的放大图；
图8-1是本发明的隧道顶部坠物传动机构单向转轮机构的立体示意图；
图8-2是本发明的隧道顶部坠物传动机构单向转轮机构的左图；
图8-3是本发明的隧道顶部坠物传动机构单向转轮机构的主剖视图；
图中：1-隧道施工展示模块，2-隧道墙体坍塌模块，3-隧道墙壁渗水模块，4-隧道顶部坠物模块，5-前端墙面，6-外墙面，7-内部框架，71-施工展示模块内部框架，72-墙体坍塌模块内部框架，73-墙壁渗水模块内部框架，74-顶部坠物模块内部框架，8-内墙面，9-逃生管道，10-风管道，101-风管道卡环；
11-高压风管道，12-高压水管道，13-内装控制箱，14-报警灯，15-锚栓，16-钢筋网，17-警示牌，18-380V电缆，19-电缆支架，20-220V电缆，21，接地电缆；
21-坍塌墙体模型，22-连杆，23-曲柄，24-减速电机，25-传动轴，26-第一带座球轴承；
31-透明袋，32-连通管，33-集水槽，34-水箱，35-上水管，36-漏水槽，37-水泵，38-出水管；
40-传动机构，41-模拟石块，42-回收绳，43-电磁推拉器，44-盖板，45-单向轴承外圈，46-单向轴承内圈，47-转动壳；
401-第二带座球轴承，402-单向转轮机构，403-从动轴，404-链轮，405-传动链，406-减速电机，407-主动轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1本发明包括四个独立模块；所述四个独立模块为依次排放并用螺栓拼接的隧道施工展示模块1、隧道墙体坍塌模块2、隧道墙壁渗水模块3以及隧道顶部坠物模块4。
参见图2本发明所述各独立模块包括用钢筋制成的内部框架7，该框架形成前端墙面5、外墙面6以及内墙面8；内部框架7上用卡扣固定的逃生管道9以及用风管道卡环101固定的风管道10。
参见图3-1、图3-2本发明的隧道施工展示模块1包括施工展示模块内部框架71以及通过卡扣固定其上的高压风管道11和高压水管道12；还包括用螺栓固定在施工展示模块内部框架71上的内装控制箱13、报警灯14和警示牌17；还包括焊接在施工展示模块内部框架71上的锚栓15、钢筋网16和若干电缆支架19；所述各电缆支架19上放置380V电缆18、220V电缆20和接地电缆21。
在隧道施工展示模块中，各物件均为比例缩放的实物并通过最优布置的场景把隧道施工过程中隧道内部的真实情况进行缩小版还原。
参见图4-1、图4-2和图4-3本发明的隧道墙体坍塌模块2包括依次连接的墙体坍塌模块内部框架72、坍塌墙体模型21以及伸缩机构；所述坍塌墙体模型21下端焊接转轴，所述转轴对应穿入设置在墙体坍塌模块内部框架72上的套筒内；所述伸缩机构位于墙体坍塌模块内部框架72立侧内部。伸缩机构带动坍塌墙体模型21绕转轴做一定角度的倾斜与收起动作，模拟隧道墙体坍塌的情形。
优选的是，本发明所述伸缩机构为曲柄摇杆机构，包括固定设置在墙体坍塌模块内部框架72上的减速电机24和第一带座球轴承26；所述减速电机24连接穿过第一带座球轴承26的传动轴25；所述传动轴25依次连接曲柄23和连杆22；所述连杆连接坍塌墙体模型21。减速电机24带动传动轴25转动进而带动曲柄23做圆周运动，从而带动连杆22做伸出、缩回的往复运动，最终带动带动坍塌墙体模型21完成倾斜与收起的动作，模拟隧道墙体坍塌的情形。
在隧道墙体坍塌模块中，通过伸缩结构模拟隧道一侧墙体倾倒，从而使体验者感受到隧道施工过程中墙体倾倒的危险性。
参见图5-1、图5-2本发明的隧道墙壁渗水模块包括设在墙壁渗水模块内部框架73立侧内部并由上到下依次连接的漏水槽36、出水管38、水泵37、上水管35以及水箱34；所述墙壁渗水模块内部框架73底面还设有依次连接的集水槽33、连通管32和透明袋31。
当体验者进入该模块后开启水泵37将水从水箱34经上水管35抽上来，并经出水管38送入漏水槽36；水从漏水槽36漏出并落入集水槽33中。该过程模拟隧道墙壁渗水过程。集水槽33中的积水达到一定高度后即通过三个连通管32排入透明袋31中。该过程模拟隧道墙壁渗水后的地面积水情形。
参见图6本发明的隧道顶部坠物模块包括顶部坠物模块内部框架74以及设在所述框架顶部的依次连接的模拟石块41、回收绳42和传动机构40。
回收绳42一端连接模拟石块41另一端连接传动机构40。初始状态，模拟石块41隐藏在内部框架顶板上部。当体验者进入该模块后，模拟石块41从顶部自由下落，模拟隧道施工顶部坠物情形。体验结束后，开启传动机构40将回收绳42卷起，使模拟石块41回到顶板上部，恢复初始状态以备下次体验。
有选的是，模拟石块41及其对应连接的回收绳为六组。
优选地是，参见图7-1、图7-2和图7-3本发明的传动机构40包括对应连接并缠绕回收绳42的单向转轮机构402；所述单向转轮机构402一端对应连接第二带座球轴承401另一端对应连接从动轴403或主动轴407；各所述从动轴403和主动轴407上对应设置通过传动链405连接的链轮404；主动轴407连接减速电机406；所述减速电机406和若干第二带座球轴承401固定在顶部坠物模块内部框架74上。
优选的是，回收绳42在单向转轮机构402的缠绕圈数至少为10圈。具体圈数根据实际情况而定。
参见参见图8-1、图8-2和图8-3本发明的单向转轮机构402包括单向轴承，所述单向轴承外圈45连接转动壳47，所述单向轴承内圈46连接从动轴403或主动轴407；所述转动壳47两端设有盖板44，限制单向轴承的轴向自由度。
转动壳47上还设有凸缘，所述凸缘与设在转动壳47下方的弹性柱呈接触配合。所述弹性柱连接电磁推拉器43。
单向轴承内圈46顺时针转动时，单向轴承外圈45与其结合，一起顺时针转动；当单向轴承内圈46逆时针转动时，单向轴承外圈45与其脱离，不受其转动方式的影响，保持不动。同理，单向轴承外圈45逆时针转动时，单向轴承内圈46也不受其转动方式的影响，保持不动。
当该模块开启坠物体验模拟时，电磁推拉器43启动弹性柱缩回，转动壳47自由转动，模拟石块41自由下落。
当该模块需开启坠物回收时，减速电机406启动，带动主动轴407转动进而带动从动轴403转动，各主动轴407或从动轴403带动对应的单向轴承转动最终带动转动壳47转动，达到收起模拟石块41的目的。当模拟石块41到达最高点后，电磁推拉器43断电弹性柱伸出挡住凸缘，阻止其自由转动。此时模块恢复到初始状态。
下面通过具体的实施方式进一步阐释本发明的内容。
四个独立模块：隧道施工展示模块1、隧道墙体坍塌模块2、隧道墙壁渗水模块3以及隧道顶部坠物模块4依次排放并用螺栓拼接成一个整体的缩小版隧道模型。体验者从隧道施工展示模块1的前端墙面5进入，依次穿过并体验四个模块后，从隧道顶部坠物模块4走出，完成整个体验过程。
在隧道施工展示模块1中，各物件均为比例缩放的实物并通过最优布置的场景把隧道施工过程中隧道内部的真实情况进行缩小版还原。体验者在此模块通过观察模块内部的各布置组件认识并了解隧道施工过程中的详细情形，体验隧道施工环境。
在隧道墙体坍塌模块中，通过伸缩机构控制模拟坍塌墙体做往复转动，模拟隧道一侧墙体倾倒，从而使体验者感受到隧道施工过程中墙体倾倒的危险性。
在隧道墙壁渗水模块，通过水泵37将水从水箱34经上水管35抽上来，并经出水管38送入漏水槽36；水从漏水槽36漏出并落入地面上的集水槽33中。当集水槽33中的积水达到一定高度后即通过三个连通管32排入透明袋31中。整个过程模拟隧道墙壁渗水过程以及渗水后的地面积水情形。
隧道顶部坠物模块4的初始状态，模拟石块41隐藏在内部框架顶板上部。当体验者进入该模块后，电磁推拉器43启动弹性柱缩回，转动壳47自由转动，模拟石块41从顶部自由下落，模拟隧道施工顶部坠物情形。体验结束后，开启传动机构40将回收绳42卷起，模拟石块41回到顶板上部，电磁推拉器43断电弹性柱伸出挡住凸缘，模块恢复初始状态，以备下次体验。
综上所述，本发明的目的在于提供一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置。通过设置四个独立模块：隧道施工展示模块、隧道墙体坍塌模块、隧道墙壁渗水模块以及隧道顶部坠物模块，各模块依次排放并用螺栓拼接成一个整体的缩小版隧道模型。
在隧道施工展示模块中，各物件均为比例缩放的实物并通过最优布置的场景把隧道施工过程中隧道内部的真实情况进行缩小版还原。体验者在此模块通过观察模块内部的各布置组件认识并了解隧道施工过程中的详细情形，体验隧道施工环境。
在隧道墙体坍塌模块中，通过伸缩机构控制模拟坍塌墙体做往复转动，模拟隧道一侧墙体倾倒，从而使体验者感受到隧道施工过程中墙体倾倒的危险性。
在隧道墙壁渗水模块，通过水泵将水从水箱经上水管抽上来，并经出水管3送入漏水槽；水从漏水槽漏出并落入地面上的集水槽中。当集水槽中的积水达到一定高度后即通过三个连通管排入透明袋中。整个过程模拟隧道墙壁渗水过程以及渗水后的地面积水情形。
隧道顶部坠物模块的初始状态，模拟石块隐藏在内部框架顶板上部。当体验者进入该模块后，电磁推拉器启动弹性柱缩回，转动壳自由转动，模拟石块从顶部自由下落，模拟隧道施工顶部坠物情形。体验结束后，开启传动机构将回收绳卷起，模拟石块回到顶板上部，电磁推拉器断电弹性柱伸出挡住凸缘，模块恢复初始状态，以备下次体验。
体验者从隧道施工展示模块的前端墙面进入，依次穿过并体验四个模块后，从隧道顶部坠物模块走出，完成整个体验过程。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，包括四个独立模块；所述四个独立模块为依次排放并用螺栓拼接的隧道施工展示模块、隧道墙体坍塌模块、隧道墙壁渗水模块以及隧道顶部坠物模块；
所述各独立模块包括内部框架以及固定在所述内部框架上的逃生管道和风管道；
所述隧道施工展示模块包括施工展示模块内部框架以及通过卡扣固定其上的高压风管道和高压水管道；还包括用螺栓固定在所述施工展示模块内部框架上的内装控制箱、报警灯和警示牌以及焊接在所述施工展示模块内部框架上的锚栓、钢筋网和若干电缆支架；所述各电缆支架上放置380V电缆、220V电缆和接地电缆；
所述隧道墙体坍塌模块包括设置在墙体坍塌模块内部框架立侧内部的伸缩机构以及与所述伸缩机构连接的坍塌墙体模型；所述坍塌墙体模型下端焊接转轴，所述转轴对应穿入设置在墙体坍塌模块内部框架上的套筒内；
所述隧道墙壁渗水模块包括设置在墙壁渗水模块内部框架立侧内部并相互连接的抽水装置和漏水装置以及位于所述墙壁渗水模块内部框架底面的集水装置；
所述隧道顶部坠物模块包括顶部坠物模块内部框架以及设在所述框架顶部并依次连接的模拟石块、回收绳和传动机构；
所述伸缩机构包括固定设置在墙体坍塌模块内部框架上的减速电机和第一带座球轴承；所述减速电机连接穿过第一带座球轴承的传动轴；所述传动轴依次连接曲柄和连杆；所述连杆连接所述坍塌墙体模型；
所述抽水装置包括设置在墙壁渗水模块内部框架立侧内部并由上到下依次连接的水泵、上水管以及水箱；
所述漏水装置包括分别与所述水泵和漏水槽连接的出水管；
所述集水装置包括依次连接的集水槽、连通管和透明袋。
2.根据权利要求1所述的模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，所述连通管为三个。
3.根据权利要求1所述的模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，所述传动机构包括对应连接并缠绕所述回收绳的单向转轮机构；所述单向转轮机构一端对应连接第二带座球轴承，另一端对应连接从动轴或主动轴；
各所述从动轴和主动轴上对应设置通过传动链连接的链轮；主动轴连接减速电机；所述减速电机和第二带座球轴承固定在所述顶部坠物模块内部框架上。
4.根据权利要求3所述的模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，所述单向转轮机构包括单向轴承，所述单向轴承外圈连接转动壳，所述单向轴承内圈连接所述从动轴或所述主动轴；所述转动壳两端设有盖板。
5.根据权利要求4所述的模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，所述转动壳上设有凸缘，所述凸缘与设在所述转动壳下方的弹性柱呈接触配合；所述弹性柱连接电磁推拉器。
6.根据权利要求3所述的模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，所述回收绳在单向转轮机构的缠绕圈数至少为10圈。
7.根据权利要求3～6任意一项所述的模块化隧道施工安全隐患体验模拟装置，其特征在于，所述模拟石块为六个。
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