高樓逃生緩降裝置研究綜述

◇廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安豐田 黃俊剛 梁永利 陳建杰 李丹妮

隨著高空逃生安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，目前已研制出了相關(guān)的高空逃生緩降工具。本文對(duì)現(xiàn)有高空逃生緩降裝置的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和整理，以期找準(zhǔn)研究方向，總結(jié)存在的關(guān)鍵問(wèn)題，促使高空逃生緩降裝置的技術(shù)逐步完善。

1 背景

目前，在城市中高層及超高層建筑越來(lái)越多，一旦發(fā)生火災(zāi)，居民被大火困在房?jī)?nèi)無(wú)法脫身時(shí)，就只能等待消防人員前來(lái)救援，即使消防人員及時(shí)趕來(lái)，以目前最大101米云梯車(chē)的救援高度，高層受困人員的生命安全仍會(huì)受到極大的威脅。

隨著高空逃生安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，目前已研制出了相關(guān)的高空逃生緩降工具。本文對(duì)現(xiàn)有高空逃生緩降裝置的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和整理，以期找準(zhǔn)研究方向，總結(jié)存在的關(guān)鍵問(wèn)題，促使高空逃生緩降裝置的技術(shù)逐步完善。

2 高樓逃生緩降裝置研究綜述

自1995年以來(lái)，不斷出現(xiàn)有關(guān)于研究“逃生緩降”的著作和研究論文。在中國(guó)知網(wǎng)收錄的期刊中，有關(guān)研究“逃生緩降”的文獻(xiàn)查到91篇，而深入研究“逃生緩降裝置”的文獻(xiàn)僅17篇。這些文獻(xiàn)多是從高樓逃生緩降標(biāo)準(zhǔn)介紹、安全法規(guī)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)改良優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行相關(guān)研究。

2.1 高樓逃生緩降裝置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究綜述

研究成果[1]對(duì)我國(guó)高樓逃生緩降裝置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了梳理性研究，梳理研究指出，我國(guó)逃生緩降裝置的逃生繩的耐高溫及整機(jī)超溫鎖死等可靠性標(biāo)準(zhǔn)有待完善。研究指出，我國(guó)高樓逃生技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要整合，高樓逃生裝置產(chǎn)品與建筑結(jié)構(gòu)及相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景需要深度融合，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化前期研發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，以期促進(jìn)我國(guó)高樓逃生救援裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

研究成果[2-3]對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上的高樓逃生裝置進(jìn)行了研究，并介紹了國(guó)內(nèi)外高樓應(yīng)急逃生裝置的不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)比研究了各種高樓逃生裝置技術(shù)，歸納其優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，對(duì)高樓逃生裝置技術(shù)的更新迭代研究及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的更新提出了建議。

研究成果[4-5]對(duì)高樓安全緩降逃生裝置的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用狀況進(jìn)行了梳理，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外安全逃生裝置的原理、構(gòu)造及其應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了當(dāng)前高樓逃生裝置的不足之處。研究成果提出了一種基于楞次定律的磁力緩降高樓安全逃生裝置的設(shè)計(jì)思路，該技術(shù)具有重載緩降效率高、免插電、易于操作，緩降逃生高度不受限，為高樓逃生裝置的技術(shù)迭代研究提供一種參考。

2.2 高樓逃生緩降裝置技術(shù)研究綜述

目前，高樓逃生緩降裝置技術(shù)的主要形式有電磁式、剛性摩擦式、流體阻尼式。

研究成果[6]基于楞次定律原理，研發(fā)了一款磁力式高樓緩降安全逃生裝置，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試，該款磁力緩降安全逃生裝置能滿(mǎn)足超高層逃生的需求。

研究成果[7]設(shè)計(jì)一種能讓高樓被困人員進(jìn)行自救逃生的裝置，該裝置采用摩擦阻尼和流體阻尼相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)重物高空緩降，具有安全穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，具有較高的技術(shù)參考價(jià)值。

研究成果[8]設(shè)計(jì)了一種兼具防盜與逃生功能的“傻瓜式”裝置，該裝置適用于中低樓層，由家居常用的防盜網(wǎng)與高空緩降逃生裝置兩部分組成。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等意外災(zāi)害時(shí)，該裝置可使受困人員迅速完成高空緩降逃生自救，使高空緩降逃生更簡(jiǎn)單更安全。

研究成果[9-10]創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種基于摩擦的高樓緩降逃生裝置，該裝置產(chǎn)生的摩擦阻尼可隨逃生者的體重進(jìn)行自動(dòng)匹配調(diào)節(jié)，進(jìn)而使得不同體重的逃生者均能以安全區(qū)間內(nèi)的緩降速度逃生，并已通過(guò)理論計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試。

研究成果[11]基于擒縱原理創(chuàng)新研究了救生緩降裝置，利用虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)，改良了現(xiàn)有的擒縱式救生緩降器，研究結(jié)果顯示，在相同的參數(shù)條件下，優(yōu)化后的樣機(jī)以無(wú)返回力矩擒縱機(jī)構(gòu)作為速度控制單元，優(yōu)于常規(guī)的擒縱式救生緩降器。

研究成果[12-14]為獲得不同工況下液壓緩降裝置的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)往復(fù)式液壓緩降裝置的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程進(jìn)行了仿真研究，為液壓緩降裝置技術(shù)的應(yīng)用提供理論參考。

研究成果[15]設(shè)計(jì)了一種多功能逃生緩降器，其核心內(nèi)容包含緩降器的調(diào)速系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，另外亦添加了逃生照明功能，該緩降器可以隨逃生者的意圖來(lái)控制下降速度，在保證安全的基礎(chǔ)上，操作簡(jiǎn)便靈活。

研究成果[16-17]基于摩擦緩降和電磁阻尼原理，采用純機(jī)械化設(shè)計(jì)的理念，設(shè)計(jì)并制作了一種機(jī)械式高樓緩降逃生裝置。該裝置逃生安全性高，操作簡(jiǎn)便。研究成果[18]基于溢流閥緩沖能量原理，設(shè)計(jì)了一種利用機(jī)械式自動(dòng)控制的勻速緩降裝置，該裝置免插電，適用面廣。

研究成果[19]認(rèn)為現(xiàn)有基于剪切增稠流體的高樓逃生緩降裝置，存在體積較大、實(shí)用性差等缺陷，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，重點(diǎn)優(yōu)化了轉(zhuǎn)子的流體粘性阻力，使該種高樓逃生緩降裝置體積更小，實(shí)用性增強(qiáng)。

研究成果[20]在梳理分析了國(guó)內(nèi)外高樓逃生緩降裝置產(chǎn)品存在的各種缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制造了一款基于遙控的高空逃生緩降器。該緩降器使用離心制動(dòng)原理，結(jié)合單片機(jī)智能控制技術(shù)，讓逃生變得更便捷更安全。

研究成果[21]設(shè)計(jì)了基于流體緩沖的裝置，該裝置使用高阻尼流體，并縮小流體所經(jīng)過(guò)的阻尼孔，來(lái)達(dá)到高空緩降逃生的設(shè)計(jì)目的，該技術(shù)已經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果驗(yàn)證該設(shè)計(jì)有效。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高樓逃生緩降裝置技術(shù)發(fā)展百花齊放，主要技術(shù)形式有電磁式、剛性摩擦式、流體阻尼式，究其原理，皆為將高樓逃生的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能。從文獻(xiàn)綜述過(guò)程來(lái)看，高樓逃生緩降裝置在技術(shù)原理上已較為成熟，但其可短時(shí)重復(fù)利用性和能量的快速耗散尚未得到密切關(guān)注。

（1）考慮到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)需要短時(shí)重復(fù)使用，以滿(mǎn)足多人次逃生需求，因此裝置的可短時(shí)重復(fù)利用性，關(guān)系到裝置的推廣實(shí)用性。

（2）考慮到多人次緩降逃生重復(fù)使用過(guò)程中，人的重力勢(shì)能將轉(zhuǎn)化成的巨大的熱能。因此，巨大的熱能如何在短時(shí)間內(nèi)快速耗散，以便讓裝備在短時(shí)重復(fù)使用過(guò)程中保持高度的技術(shù)可靠性，亦是技術(shù)成熟完善的關(guān)鍵點(diǎn)。