一种新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统的制作方法

本实用新型涉及隧道防冻害系统技术领域，具体涉及一种新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统。

背景技术：

随着隧道建设速度的加快，我国已成为世界上隧道最多、隧道工程地质问题最为复杂的国家之一。冻害是寒区隧道的“顽症”，较为普遍且难以根治，在我国东北和西北地区投入运营的寒区隧道中，80%以上都存在各种各样的冻害现象。

目前已有很多学者针对国内外既有隧道对隧道冻害发生机理及其防治问题等进行了科学研究，研究结果显示，寒区隧道冻害产生和演变的全过程涉及结构破坏、渗漏水和冻融循环三方面，并由这三方面因素构成相互影响的冻害环。当前国内普遍采用的防冻保温措施是铺设保温层，但是铺设保温层存在局限性，并不适用于所有的寒区隧道，因而，设计一种新型的隧道洞口前端保温系统成为未来寒区隧道保温工作的发展方向。

申请号为200910196239.x的中国专利公开了一种隧道洞口段衬砌加热系统，包括取暖管路、地源热泵和供暖管路，取暖管路和供暖管路均埋设于隧道中，且分别与地源热泵连接，各自形成循环回路，通过利用隧道洞口段衬砌加热系统可以彻底根除隧道冻害，能够很好的控制热交换管的施工质量，还可以节省初期建设投资，具有能够充分利用地源热泵的节能效果、节省运行维护费用的特点，但其技术要求高，造价昂贵，且建设繁琐，不适用于所有寒区隧道。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本实用新型提供了一种新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统，有助于解决寒区隧道冻害问题，结构简单，成本较低，适用范围广，可普及至大多数寒区隧道。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方法如下：

一种新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统，包括固定在隧道口前端的长方体式保温室和防寒门装置，所述保温室和防寒门装置均连接供电系统，防寒门装置包括防寒门控制机、照明装置、摄像装置与感应探测器、围岩地温控制装置、光伏方阵发电组、温度检测装置、一道能够自动开闭的防寒门、滑轨与滚轮和隧道围岩，所述防寒门控制机和摄像装置与感应探测器均与防寒门电连接，防寒门控制机输出端与防寒门连接，防寒门控制机与距离隧道0～2.5km处的轨道电路相连，用于自动、连续检测这段路线是否被机车车辆占用，防寒门控制机以plc控制器为控制核心，通过防寒门控制机控制列车来临时的防寒门的开启或关闭，当列车进入该区间后，轨道电路检测到信号，plc控制器将信号转化后，开启防寒门；当列车距离防寒门2000～2500米时，轨道电路检测到信号，plc控制器控制防寒门开启，防寒门的预设开启时间为40～60秒，摄像装置与感应探测器与列车内的报警装置相连，通过摄像装置与感应探测器检测防寒门的开闭状态并反馈信号至列车内的报警装置，防寒门未正常打开时实现报警，温度检测装置放置于保温室和隧道围岩内，温度检测装置与围岩地温控制装置电连接，通过温度检测装置感知隧道围岩的温度变化并将温度信息传达至围岩地温控制装置，围岩地温控制装置利用光伏方阵发电组提供的能量调节水温，从而调节保温室和隧道内气温，达到保温效果，滑轨与滚轮与防滑门配套使用，防滑门沿滑轨与滚轮的滑轨轨道滑动实现开闭。

进一步的，当列车进入该区间后，轨道电路立即响应并发送响应信号至防寒门控制机的plc控制器，plc控制器接收该响应信号并开启防寒门，在列车距离防寒门1500m时，若摄像装置与感应探测器检测到防寒门因为不可抗拒因素而开启失败，则触发列车内的报警装置，使驾驶室内的警报器响钟，驾驶员得到信号作出判断并采取紧急制动，以确保机车安全。

进一步的，所述围岩地温控制装置为水暖式，采用循环式供暖水管，通过光伏方阵发电组供电，内置水压力保证水不断循坏来维持水温，通过放置于保温室内的温度检测装置检测保温室内的温度，使保温室内温度控制在0~15℃。

进一步的，所述光伏方阵发电组产生的电量可以存储在蓄电池中作为无光照条件时的电源储备。

进一步的，所述光伏方阵组采用两组长12m、宽2m的光伏板方阵，分别布于保温室顶端的前沿与后端，温度检测装置的位置设置为：从隧道洞口向里每间隔1m布设在隧道拱顶、左右拱腰和左右墙脚等处，每处设置5个且沿着隧道径向布置，测试隧道围岩的纵向和径向温度情况。

进一步的，所述照明装置采用长15m、宽0.4m的日光灯组，共三组，其中一组沿列车轨道走向布于保温室顶部中央部位，形成中央灯组，另外两组分别布于中央灯组的两侧，间距为4～5米。

进一步的，所述供电系统包括常规工业供电和利用光伏方阵发电组实现的太阳能供电两种方式。

进一步的，所述防寒门为左右推拉式，滑轨与滚轮包括安装在防寒门上部的四个滚轮与固定在保温室上部的滑轨轨道，防寒门通过滚轮沿滑轨轨道滑动实现开闭。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开了一种新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统，包括固定在隧道口前端的长方体式保温室和防寒门装置，保温室和防寒门装置均连接供电系统，防寒门装置包括防寒门控制机、照明装置、摄像装置与感应探测器、围岩地温控制装置、光伏方阵发电组、温度检测装置、防寒门、滑轨与滚轮和隧道围岩，防寒门控制机和摄像装置与感应探测器均与防寒门电连接，防寒门控制机与距离隧道0～2.5km处的轨道电路相连，控制防寒门的开闭，摄像装置与感应探测器与列车内的报警装置相连，通过摄像装置与感应探测器检测防寒门的开闭状态并反馈信号至报警装置，防寒门未正常打开时实现报警，温度检测装置与围岩地温控制装置电连接，通过温度检测装置感知隧道围岩的温度变化并将温度信息传达至围岩地温控制装置，围岩地温控制装置利用光伏方阵发电组提供的能量调节水温，从而调节保温室和隧道内气温，达到保温效果，滑轨与滚轮与防滑门配套使用实现开闭。本实用新型提供的新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统，有助于解决寒区隧道冻害问题，传统的铺设保温层方法具有一定的局限性，并不适用于所有的寒区隧道，本实用新型恰好解决该问题，使用范围更加广泛，为寒区隧道保温提供了新的方向。

附图说明

图1为本实用新型的设计立体图；

图2为本实用新型的平面图；

其中：1-防寒门控制机、2-照明装置、3-摄像装置与感应探测器、4-围岩地温控制装置、5-光伏方阵发电组、6-温度检测装置、7-防寒门、8-滑轨与滚轮、9-隧道围岩。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1-2所示，一种新型寒区隧道洞口前端防寒门保温系统，包括防寒门控制机1、照明装置2、摄像装置与感应探测器3、围岩地温控制装置4、光伏方阵发电组5、温度检测装置6、防寒门7、滑轨与滚轮8和隧道围岩9，防寒门控制机1输出端与防寒门7电连接，防寒门控制机1采用现有列车控制管理系统的plc技术控制列车来临时的防寒门7的开启或关闭，防寒门控制机1以plc控制器为控制核心，防寒门控制机1输入端与距离隧道0～2.5km处的轨道电路相连，用于自动、连续检测这段路线是否被机车车辆占用，从而实现控制防寒门7的开闭，当列车进入该区间后，轨道电路立即反应并将响应信号传输至防寒门控制机1的plc控制器进行处理，plc控制器接收响应信号并将信号转化，开启防寒门7，具体的，当列车与防寒门7的距离为2000～2500米时，轨道电路检测到信号，plc控制器控制防寒门7开启，预设在防寒门7开启后40～60秒再将防寒门7关闭；摄像装置与感应探测器3与防寒门7和列车内的报警装置相连，用于监测防寒门7的开闭状态并将监测信号反馈至报警装置，在列车与防寒门7之间的距离为1500m时，若摄像装置与感应探测器3检测到防寒门7因为不可抗拒因素而开启失败，则触发列车内的报警装置，使驾驶室内的警报器响钟，驾驶员作出判断并采取紧急制动，以确保机车安全，报警装置包括控制器以及与控制器输出端连接的警报器，控制器输入端连接摄像装置与感应探测器3，均可采用现有产品，实用性高，摄像装置与感应探测器3包括摄像头、红外距离探测器和微处理器，摄像头、红外距离探测器均与微处理器连接再连接至控制器，摄像头通过拍摄图片监测防寒门7的开闭情况并传输至微处理器处理，红外距离探测器通过设置的基点之间距离检测防寒门7的开闭情况并传输至微处理器处理，微处理器收集和处理摄像头和红外距离探测器的信号，判断防寒门7的开闭状态，并将得到的防寒门7的开闭情况传输至控制进行处理，增加了防寒门保温系统的可靠性和安全性。

照明装置2采用长15m、宽0.4m的日光灯组，共三组，其中一组沿列车轨道走向布于保温室顶部中央部位，形成中央灯组，另外两组分别布于中央灯组的两侧，间距为4～5米，围岩地温控制装置4为水暖式，采用循环式供暖水管，内置水压力保证水不断循坏来维持水温，温度控制范围为0℃~15℃，光伏方阵组5采用两组长12m、宽2m的光伏板方阵，分别布于保温室顶端的前沿与后端，光伏方阵发电组5产生的电量可以存储在配套的蓄电池中作为无光照条件时的电源储备，实用性高，温度检测装置6的位置设置规则为：从隧道洞口向里每间隔1m布设在隧道拱顶、左右拱腰和左右墙脚等处，每处设置5个且沿着隧道径向布置，测试隧道围岩7的纵向和径向温度情况，通过温度检测装置6感知隧道围岩9的温度变化并将温度信息传达至围岩地温控制装置4，围岩地温控制装置4利用光伏方阵发电组5提供的能量调节水温，从而调节保温室和隧道内气温，达到保温效果，温度检测装置6可采用温度传感器，滑轨与滚轮8与防寒门7配套使用，滑轨与滚轮8包括在防寒门7顶端安装的四个滚轮和固定在保温室上部的相应的滑轨轨道，防寒门7沿滑轨轨道滑动实现左右推拉式开启与关闭，防寒门控制机1与防寒门7之间的驱动采用现有技术即可实现，在此不做赘述。

本实用新型提供的防寒门保温系统，在隧道口前端设置具有一定长度的长方体式保温室和防寒门装置，保温室和防寒门装置均连接供电系统，供电系统包括常规工业供电和太阳能供电两种方式，通过在保温室顶部铺设多组光伏方阵组电池板5和工业补充电能来提供系统用电，在保温室前端布设一道推拉式防寒门7，利用防寒门7的保温性阻隔外界冷风侵入保温室内部，利用防寒门控制机1来控制管理防寒门7的开启与关闭，在保温室内部布设围岩地温控制装置4，通过循环式供暖水管中热水与保温室内空气产生的热交换，升高保温室内的温度，利用保温室内温度检测装置6来自动调节水管供暖的温度，确保进入隧道的空气温度为正温，有效防止落雪对列车运行安全的影响，节能环保，能有效防止寒区隧道冻害的发生，不影响列车运行安全。

本实用新型未涉及的部分均可采用现有技术实现，在此不做赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。