一种新型高楼救援逃生装置的研究

张海馨+杨有松

摘 要：针对20层以上的高楼救援和逃生问题设计了一套专用的应急逃生和救援机构。系统采用自行设计的机械传动、控制等装置，在高楼顶部平台安装、布设了一套应急可控升降系统。当高楼失火时，其会自动展开工作，达到快速救援的目的。

关键词：救生舱；连杆机构；控制器；应急可控升降系统

中图分类号：TH133.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.078

1 系统总体设计

随着经济的快速发展，城市里的高层建筑越来越多，一旦发生火灾，救援和逃生问题则非常棘手。现有的火灾救援设备主要存在以下2个问题：①高度制约。从救援的角度看，消防人员难以通过现有装备到达50 m以上的高度实施救援。②现有设备的安全性、稳定性差。目前，国内拥有简易的绳降高空缓降装置，因为逃生者使用该装置受多种客观因素的限制，比如下降时自转、操纵困难，或者因为心里紧张、风速大等因素，导致逃生者使用失败。此外，老幼病残等行动不便者也难以使用现有技术中的设备。现有技术有待于更进一步的改进和发展。

鉴于现有技术的不足，本系统针对高楼失火后的救援和逃生问题提出了一套切实可行、安全、可靠的解决方案，以提高火灾救援的及时性和安全性。针对20层以上的高楼救援和逃生问题设计了一套应急逃生和救援系统，即高楼救援与逃生系统，系统结构如图1所示。高楼援救逃生系统主要是由中央处理器、烟雾探测传感器、火灾报警器、复合运动机构控制模块、延时控制器和折叠式救生舱模块构成，烟雾探测传感器、火灾报警器、复合运动机构控制模块均与中央处理器通信连接，折叠式救生舱模块通过延时控制器与中央处理器通信连接。该系统采用自行设计的连杆机构运动控制模块、救生舱运动控制模块，并于高楼顶部平台安装、布设一套应急可控的升降系统。该系统可在高楼失火等突发灾难中通过简易控制随时启动系统，开始工作，使高楼失火后的紧急救援和人员疏散逃生成为可能，并能将相关人员安全、稳定、迅速地运至所需位置。

2 连杆机构的设计

本系统设计了一个带有三角架支撑的复合平行四边形机构，通过曲柄摇杆机构控制其收放运动，并用三角架来限制该机构的摆动角度，以起到支撑的作用，具体如图2所示。该机构在选材上采用了钢架结构，使机构既坚固又平稳。该机构采用直线控制器驱动机构，使机构具有正反双向控制功能，并能很大的范围内调整机构的运行速度。

3 救生舱运动控制模块的设计

系统采用具有折叠功能的救生舱，舱的侧面采用了柔性的防火材料，上下底板采用坚固的防火材料制作，可在需要的时候将舱体迅速展开和折叠起来。采用脉冲控制器（MTPG-5E2N）控制步进电机，实现楼层的精确定位，通过绕线器实现升降。绕线器采用带有轴承的金属结构，具有自动排线功能，并且可以合理分布4根钢索。

4 机构的安装

本机构具有很好的隐蔽性，发生火灾时可以救人，而且平常又不影响高楼的外观。该机构可以实现自由收放，即平时连杆机构置于楼的内侧，当意外发生时，连杆机构向楼的外侧摆动60°，救生舱正好置于楼的外侧，从而建立起一个应急升降平台，具体如图3所示。

该高楼救援系统巧妙地采用了楼顶布设方案，构思新颖，解决了救火过程中攀高的难题。另外，应用该方案后，救援与逃生工作基本实现了自动化控制，报警后只要接通电源即可展开救援行动，实现了机电一体化控制，而且系统传动简单、灵活。同时，合理使用机械传动机构，将传动机构与支撑结构有机结合，实现了救生舱位移的精确控制，使系统简单、牢固，承载能力强，展开、收起自如，速度调节灵活。而充分运用鋼索的数量进一步提高了系统的稳定性和安全性，尤其是采用可折叠和防火材料制作的救生舱，能够保证工作的安全性、快速性和准确性，大大提升了救援速度。在实施救援的过程中，该系统的救援人数可以达到每小时100人以上。

5 结论

该系统已于2015-02取得国家专利局颁发的“实用新型专利证书”，专利号位ZL2014 2 0597626.0，证书号是第4128058，由长春理工大学光电信息学院拥有专利所有权，笔者为发明人之一。目前，该项目正在申报国家发明专利，并已获授权书。

在研制该系统的过程中，采用了先进的计算机控制技术，因此，它一旦研制成功并应用于高层建筑，具有很好的应用前景和较强的竞争力。该系统无论从功能上、效率上，还是从安全性等方面，均可完全替代现有的高空缓降器，可以实现救援逃生等多种功能，具有很高的实用价值。

〔编辑：白洁〕