CN112815466A - 高原铁路氧气调节系统的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高原铁路氧气调节系统的构建方法,线路专业向地质专业及机械专业提供高原铁路线路走向,地质专业根据线路资料向机械专业提供铁路沿线的大气含氧量状况;根据高原铁路沿线高海拔缺氧地区不同工作场景的用氧需求,并结合供氧浓度生理学要求得出各场景不同人群用氧需求指标;行车专业向房建专业提供各车站客流数据,房建专业根据数据计算出各部门定员数量提供给机械专业;机械专业根据不同场景及人员密度,针对性的构建氧气调节系统。本发明按照不同的使用场景分类,选择采用不同的氧气调节系统,更有针对性和适应性,有效节省了工程投资及运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及铁路建设技术领域,具体涉及一种高原铁路氧气调节系统的构建方法。
背景技术
高寒高海拔地区缺氧环境无论对于急进高原或长期处于高原中的人员均存在致命威胁,同时身处高原的公司因为其高海拔的局限性,限制了其吸引各地人才的机会。尤其是高原铁路区间地势起伏大,地质条件复杂,属高寒,缺氧,低气压环境区域,是生命禁区,长期在这种环境下工作和生活,极易引发高原病;另外随着人民生活水平的提高,到青藏地区旅游人数急剧增加,初期到高原环境极易因为缺氧引起高原反应导致身体不适及其他对身体不利的并发症。
进入富氧环境,及时吸氧,对缓解高原缺氧,降低高原疾病发病率,保障人员生命安全有着直接的正面作用。建设一个高原富氧环境对稳定员工情绪,提高各个岗位人才工作积极性是很有帮助的。同时好的环境可以间接帮助单位克服吸引人才难的问题,对人才的选择留有更大的空间,使低海拔地区的人才不再畏惧高原反应。
既有高原铁路(如青藏铁路)制氧设备仅采用大型集中供氧装置+鼻吸式终端的方式,设备选型单一,无法满足多种场景的应用。同时由于缺乏各使用环境的针对性,导致经济成本较高。
所以建立高原富氧环境工程可以有效防控高原病及高原反应,为保障沿线铁路职工及旅客人群的健康安全有着非常重要的作用和意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高原铁路氧气调节系统的构建方法,结合高原铁路高寒高海拔地区艰苦和恶劣的自然条件及缺氧环境,对铁路沿线各工区及车站等不同应用场景的氧气调节采取针对性的设备构建,解决高寒高海拔地区缺氧环境下的全天候、多场景运用的氧气需求问题。
本发明所采用的技术方案为:
高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
所述方法包括以下步骤:
S1.线路专业向地质专业及机械专业提供高原铁路线路走向,地质专业根据线路资料向机械专业提供铁路沿线的大气含氧量状况;
S2.根据高原铁路沿线高海拔缺氧地区不同工作场景的用氧需求,并结合供氧浓度生理学要求得出各场景不同人群用氧需求指标;
S3.行车专业向房建专业提供各车站客流数据,房建专业根据数据计算出各部门定员数量提供给机械专业;
S4.机械专业根据S2中的不同场景及S3中的人员密度,针对性的构建氧气调节系统。
S2中对于弥散供氧方式:
表中氧气浓度表示氧气在空气中的体积比;
对于急进高原的人员,高原弥散供氧空间氧调采用A级;
对于短居高原的人员,高原弥散供氧空间氧调采用A级,或者B级;
对于久居高原的人员,高原弥散供氧空间氧调的级别按下列要求确定:
宿舍等休息及恢复环境,采用B级;
办公等工作环境,采用B级;难以实现时,采用C级;
制氧机每小时产量可按下列公式计算:
2)V计=V室+V人换n
3)V室=S室H
4)V人=V大/24
式中:20.9%为空气中氧气体积占比,即氧气浓度;
V制-制氧机每小时产量单位:Nm3/h;
V室-弥散空间的体积;
S室-需要供氧房屋面积;
H-需要供氧房屋层高;
V人换-人每小时需要新风体积,为80m3;
V天-每人每天吸入空气的体积,为15~20m3;
C室-弥散空间需要达到的氧气浓度,即表中氧气浓度;
C制-制氧机产出氧气浓度;
n-人数;
S2中对鼻吸式供氧方式:
鼻吸式供氧适用于人员固定不动的情况,根据缺氧程度不同,鼻导管吸氧流量调节见下表:
缺氧程度 | 轻度缺氧 | 重度缺氧 | 重度缺氧 | 小儿缺氧 |
氧气流量(L/min) | 1~2 | 2~4 | 4~6 | 1~2 |
制氧机每小时产量按下列公式计算:
式中:S吸-每人吸氧流量单位:L/min;
V制-制氧机每小时产量单位:Nm3/h;
C制-制氧机产出氧气浓度;
n-人数。
S3中,根据客流数据计算定员数量的过程为:
每个车站定员数量根据下式计算:
n=n标S辖+n管
式中:n-车站定员数量;
n标-各类铁路设计标准中百公里的定员配置数量;
S辖-每个车站管辖范围;
n管-根据铁路设计标准确定的各类车站的管理人员数量。
S4中,氧气调节系统类型包括:
(1)采用弥散式供氧的中大型制氧站;
(2)采用弥散式供氧的中大型制氧站、结合采用鼻吸式供氧的中小型制氧机;
(3)采用鼻吸式供氧的中小型制氧机;
(4)采用鼻吸式供氧的中小型制氧机、结合便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(5)采用弥散式供氧的中大型制氧站、采用鼻吸式供氧的中小型制氧机、增氧氧舱、结合氧气袋或氧气瓶;
(6)车载制氧设备、结合便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(7)可移动的微压氧舱。
中大型制氧站中的制氧主机为VPSA制氧主机或PSA制氧主机;
为VPSA制氧主机时,依次连接罗茨风机和氧气管道,并配置控制系统;
为PSA制氧主机时,依次连接空压机和氧气管道,并配置控制系统。
中大型制氧站在需氧空间内接入供氧终端,供氧终端包括终端铝合金罩和氧气接头;
氧气管道从墙体的套管接入需氧空间内,再接入氧气接头,氧气接头设置在需氧空间顶部的终端铝合金罩上。
本发明具有以下优点:
(1)可依据本发明,按照不同的使用场景分类,选择采用不同的氧气调节系统,更有针对性和适应性,节省了工程投资及运营成本;
(2)可依据本发明,模块化设计制氧系统,提高了设计效率,降低了设计单位人工工时,节约了人力成本。
附图说明
图1为氧气调节系统设计流程图
图2为氧气调节系统框架图
图3为标准中大型制氧站平面布置图。
图4为标准供氧终端剖面示意图。
图5为标准中小型制氧机配置平面布置图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及高原铁路氧气调节系统的构建方法,所述方法包括以下步骤:
S1.线路专业向地质专业及机械专业提供高原铁路线路走向,地质专业根据线路资料向机械专业提供铁路沿线的大气含氧量状况。
S2.根据高原铁路沿线高海拔缺氧地区不同工作场景的用氧需求,并结合供氧浓度生理学要求得出各场景不同人群用氧需求指标;
计算公式及衡量指标如下:
(1)弥散供氧
注:表中氧气浓度表示氧气在空气中的体积比,同下文公式
对于急进高原的人员,高原弥散供氧空间氧调宜采用A级
对于短居高原的人员,高原弥散供氧空间氧调宜采用A级,或者B级。
对于久居高原的人员,高原弥散供氧空间氧调的级别可按下列要求确定:
——宿舍等休息及恢复环境,宜采用B级;
——办公等工作环境,宜采用B级;难以实现时,可采用C级
急进高原:居住低海拔地区(海拔3000m以下)人员乘飞机、火车等交通工具在数小时内直达并暴露到高海拔(海拔3000m以上)地区。
短居高原:居住低海拔(海拔3000m以下)地区人员到高原地区停留少于3个月。
久居高原:居住高原(海拔3000m以上)地区,或居住低海拔(海拔3000以下)地区人员到高原地区连续居住3个月及以上。
制氧机每小时产量可按下列公式计算:
2)V计=V室+V人换n
3)V室=S室H
4)V人=V天/24
式中:20.9%为空气中氧气体积占比,即氧气浓度
V制-制氧机每小时产量单位:Nm3/h
V室-弥散空间的体积
S室-需要供氧房屋面积
H-需要供氧房屋层高
V人换-人每小时需要新风体积,约为80m3
V天-每人每天吸入空气的体积,约为15~20m3
C室-弥散空间需要达到的氧气浓度,即表中氧气浓度
C制-制氧机产出氧气浓度
n-人数
(2)鼻吸式供氧
鼻吸式供氧适用于人员固定不动的情况,根据缺氧程度不同,鼻导管吸氧流量调节见下表:
缺氧程度 | 轻度缺氧 | 重度缺氧 | 重度缺氧 | 小儿缺氧 |
氧气流量(L/min) | 1~2 | 2~4 | 4~6 | 1~2 |
制氧机每小时产量可按下列公式计算:
式中:S吸-每人吸氧流量单位:L/min
V制-制氧机每小时产量单位:Nm3/h
C制-制氧机产出氧气浓度
n-人数。
S3.行车专业向房建专业提供各车站客流数据,房建专业根据数据计算出各部门定员数量提供给机械专业;
每个车站定员数量可根据一下公式计算:
n=n标S辖+n管
式中:n-车站定员数量
n标-各类铁路设计标准中百公里的定员配置数量
S辖-每个车站管辖范围
n管-根据铁路设计标准确定的各类车站的管理人员数量。
S4.机械专业根据S2中的不同场景及S3中的人员密度,针对性的构建氧气调节系统。
(1)采用弥散式供氧的中大型制氧站;
(2)采用弥散式供氧的中大型制氧站、结合采用鼻吸式供氧的中小型制氧机;
(3)采用鼻吸式供氧的中小型制氧机;
(4)采用鼻吸式供氧的中小型制氧机、结合便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(5)采用弥散式供氧的中大型制氧站、采用鼻吸式供氧的中小型制氧机、增氧氧舱、结合氧气袋或氧气瓶;
(6)车载制氧设备、结合便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(7)可移动的微压氧舱。
高原铁路沿线高海拔缺氧地区不同场景,包括办公室、值班室、宿舍、活动室、车站VIP室、室外工作等,结合不同场景的人员密度,机械专业设计不同的氧气调节系统,分类如下:
(1)办公室、活动室,环境较为密闭较好,人员活动较为频繁,通过中大型制氧站采用弥散式供氧,制氧设备规模根据定员计算公式计算出的定员数量,以及人员数量及供氧房间面积计算出的制氧机每小时气体产量来确定;
(2)职工宿舍,人员活动较为固定,可根据实际活动需求结合经济指标选择采用弥散式供氧+鼻吸式供氧,或者仅采用鼻吸式供氧。制氧设备规模根据定员计算公式计算出的定员数量,以及人员数量及供氧房间面积计算出的制氧机每小时气体产量来确定;
(3)区间值班室,人员活动较为固定,但规模较小,新增中大大型制氧站不经济,且通过相邻制氧站敷设氧气输送管道距离过远,通过中小型制氧机采用鼻吸式供氧+便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(4)车站旅客VIP室、医务室,环境密闭性比较好,但旅客活动不固定,且须考虑应急情况,采用弥散式供氧+鼻吸式供氧+增氧氧舱+氧气袋或氧气瓶;
(5)高海拔野外的工作环境,作业人员携带车载制氧设备+便携式的制氧机或小型氧气瓶。
(6)施工或管理期间临时过渡驻扎点,采用可移动的微压氧舱(用钢材、PVC、超高分子聚乙烯等多种材料制作耐低压的密闭的生活舱,向舱内增压增氧),便于随工程进度调整位置,同时减少房屋工程,节省投资。
中大型制氧站中的制氧主机为VPSA制氧主机或PSA制氧主机;为VPSA制氧主机时,依次连接罗茨风机和氧气管道,并配置控制系统;为PSA制氧主机时,依次连接空压机和氧气管道,并配置控制系统。
中大型制氧站在需氧空间内接入供氧终端,供氧终端包括终端铝合金罩和氧气接头;氧气管道从墙体的套管接入需氧空间内,再接入氧气接头,氧气接头设置在需氧空间顶部的终端铝合金罩上。
参见附图对本发明进行进一步详细说明:
高原铁路沿线高海拔缺氧地区不同场景,包括办公室、值班室、宿舍、活动室、车站VIP室、室外工作等,结合不同场景的人员密度,机械专业设计不同的氧气调节系统,分类如下:
(1)办公室、活动室,环境较为密闭较好,人员活动较为频繁,通过中大型制氧站采用弥散式供氧,规模根据定员数量及房屋面积计算确定;
(2)职工宿舍,人员活动较为固定,定员超过30人时通过中大型制氧站采用弥散式供氧+鼻吸式供氧,定员小于30人时通过移动型制氧设备采用鼻吸式供氧,具体配置根据人员数量及使用需求确定;
(3)区间值班室,人员活动较为固定,但规模较小,新增中大大型制氧站不经济,且通过相邻制氧站敷设氧气输送管道距离过远,通过中小型制氧机采用鼻吸式供氧+便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(4)车站旅客VIP室、医务室,环境密闭性比较好,但旅客活动不固定,且须考虑应急情况,采用弥散式供氧+鼻吸式供氧+增氧氧舱+氧气袋或氧气瓶;
(5)高海拔野外的工作环境,作业人员携带车载制氧设备+便携式的制氧机或小型氧气瓶。
(6)施工或管理期间临时过渡驻扎点,采用可移动的微压氧舱(用钢材、PVC、超高分子聚乙烯等多种材料制作耐低压的密闭的生活舱,向舱内增压增氧),便于随工程进度调整位置,同时减少房屋工程,节省投资。
制氧站及制氧机的场景配置完成后,根据所需富氧环境的建筑面积,进行设备布置。该方法实现了高原铁路多场景的氧气调节系统设计,设计方法以人为本,对缓解高原缺氧,降低高原疾病发病率,保障人员生命安全有着积极、直接的作用。
本发明的内容不限于实施例所列举,本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换,均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
所述方法包括以下步骤:
S1.线路专业向地质专业及机械专业提供高原铁路线路走向,地质专业根据线路资料向机械专业提供铁路沿线的大气含氧量状况;
S2.根据高原铁路沿线高海拔缺氧地区不同工作场景的用氧需求,并结合供氧浓度生理学要求得出各场景不同人群用氧需求指标;
S3.行车专业向房建专业提供各车站客流数据,房建专业根据数据计算出各部门定员数量提供给机械专业;
S4.机械专业根据S2中的不同场景及S3中的人员密度,针对性的构建氧气调节系统。
2.根据权利要求1所述的高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
S2中对于弥散供氧方式:
表中氧气浓度表示氧气在空气中的体积比;
对于急进高原的人员,高原弥散供氧空间氧调采用A级;
对于短居高原的人员,高原弥散供氧空间氧调采用A级,或者B级;
对于久居高原的人员,高原弥散供氧空间氧调的级别按下列要求确定:
宿舍等休息及恢复环境,采用B级;
办公等工作环境,采用B级;难以实现时,采用C级;
制氧机每小时产量可按下列公式计算:
2)V计=V室+V人换n
3)V室=S室H
4)V人=V天/24
式中:20.9%为空气中氧气体积占比,即氧气浓度;
V制-制氧机每小时产量单位:Nm3/h;
V室-弥散空间的体积;
S室—需要供氧房屋面积;
H—需要供氧房屋层高;
V人换—人每小时需要新风体积,为80m3;
V天-每人每天吸入空气的体积,为15~20m3;
C室-弥散空间需要达到的氧气浓度,即表中氧气浓度;
C制—制氧机产出氧气浓度;
n-人数。
4.根据权利要求2或3所述的高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
S3中,根据客流数据计算定员数量的过程为:
每个车站定员数量根据下式计算:
n=n标S辖+n管
式中:n-车站定员数量;
n标-各类铁路设计标准中百公里的定员配置数量;
S辖—每个车站管辖范围;
n管—根据铁路设计标准确定的各类车站的管理人员数量。
5.根据权利要求4所述的高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
S4中,氧气调节系统类型包括:
(1)采用弥散式供氧的中大型制氧站;
(2)采用弥散式供氧的中大型制氧站、结合采用鼻吸式供氧的中小型制氧机;
(3)采用鼻吸式供氧的中小型制氧机;
(4)采用鼻吸式供氧的中小型制氧机、结合便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(5)采用弥散式供氧的中大型制氧站、采用鼻吸式供氧的中小型制氧机、增氧氧舱、结合氧气袋或氧气瓶;
(6)车载制氧设备、结合便携式的制氧机或小型氧气瓶;
(7)可移动的微压氧舱。
6.根据权利要求5所述的高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
中大型制氧站中的制氧主机为VPSA制氧主机或PSA制氧主机;
为VPSA制氧主机时,依次连接罗茨风机和氧气管道,并配置控制系统;
为PSA制氧主机时,依次连接空压机和氧气管道,并配置控制系统。
7.根据权利要求6所述的高原铁路氧气调节系统的构建方法,其特征在于:
中大型制氧站在需氧空间内接入供氧终端,供氧终端包括终端铝合金罩和氧气接头;
氧气管道从墙体的套管接入需氧空间内,再接入氧气接头,氧气接头设置在需氧空间顶部的终端铝合金罩上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210518 |
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