一种用于氢能源有轨电车的隧道结构的制作方法

1.本发明属于氢能源有轨电车领域，具体涉及一种用于氢能源有轨电车的隧道结构。


背景技术：

2.近年来，氢能源产业在全球范围内备受关注，已成为世界各国战略布局的重点。多国政府已出台氢能源产业发展战略路线图，探索产业化发展路径。氢能源有轨电车作为一种新能源列车，具备续航里程长、全线“无接触网”运行、“零排放”、续航里程长等显著的技术优势，是一种全新环保的新型城市轨道交通类型，运用前景广阔。
3.氢能源有轨电车采用氢动力系统与钛酸锂电池供电，氢动力系统主要包括燃料电池子系统、储氢子系统、冷却子系统、dc-dc电源装置、动力电池和燃料池能量控制系统等。
4.氢气，作为易燃易爆气体，在极端情况下，储氢系统一旦发生破坏，会造成大量氢气泄漏，并引发燃烧、爆炸等安全事故。氢气本身密度小，在室外路段，能迅速逃逸到上层空气中，无需做任何土建设施的处理；但在地下路段，易造成氢气在隧道顶板的集聚，当氢气浓度在4％～75％之间时，遇到火花即可产生爆炸。为避免灾害发生，目前车辆禁止在地下段通行，不仅降低了氢能源有轨电车的适应性，也不利于氢能源有轨电车此类新型的、清洁的交通制式的推广。
5.因此，在氢能源有轨电车线路敷设时，需尽量避免地下敷设，以防止氢气泄露时，在隧道内集聚氢气而无法及时排放，既而引发燃烧、爆炸等二次灾害。因而降低了氢能源有轨电车的适应性。
6.因此，从增强氢能源有轨电车的实用性，安全性，以及促进氢能源有轨电车的推广的影响方面而言，一种用于氢能源有轨电车的隧道结构形式，在氢能源有轨电车的应用便尤为重要。


技术实现要素：

7.针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种用于氢能源有轨电车的隧道结构，提出一个新颖的结构形式，利用氢气密度比空气小很多，一旦发生泄露能迅速向上逃逸的特点，模拟氢能源有轨电车在室外的形式环境，隧道顶部采用敞开形式，仅保留必要的结构支撑，以确保在氢气发生泄露时能使之迅速逃逸到室外空气中。
8.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于氢能源有轨电车的隧道结构，包括隧道主体结构，其特征在于：
9.所述隧道主体结构的顶部具有敞开的排氢洞口和支撑结构，所述隧道主体结构的内腔通过敞开的排氢洞口与外界大气相通，所述隧道主体结构内行驶的氢能源有轨电车一旦发生氢气泄漏，可通过排氢洞口排放到室外大气中。
10.进一步优选地，所述排氢洞口具有若干个。
11.进一步优选地，若干个所述排氢洞口沿隧道纵向依次间隔设置。
12.进一步优选地，所述排氢洞口包括洞口防护墙，所述洞口防护墙高出隧道的地面层。
13.进一步优选地，在所述隧道主体结构的上部，从侧墙向所述排氢洞口的斜上过渡处设有顶斜板。
14.进一步优选地，所述隧道结构的内壁面采用清水混凝土装饰面。
15.进一步优选地，所述隧道主体结构采用管廊结构。
16.进一步优选地，所述支撑结构为不透气的封闭结构。
17.进一步优选地，相邻的两个所述洞口防护墙之间通过所述支撑结构相连进行支撑。
18.进一步优选地，所述洞口防护墙与所述隧道主体结构之间通过所述支撑结构相连进行支撑。
19.上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
20.本发明提出一个新颖的结构形式，利用氢气密度比空气小很多，一旦发生泄露能迅速向上逃逸的特点，模拟氢能源有轨电车在室外的形式环境，隧道顶部采用敞开形式，仅保留必要的结构支撑，以确保在氢气发生泄露时能使之迅速逃逸到室外空气中。
21.本发明通过将隧道顶板打开的形式，解决了氢能源有轨电车在隧道内发生氢气泄漏时，易引起氢气集聚既而引发火灾、爆炸等灾害的问题；解决了氢能源有轨电车无法行驶在地面以下的问题；增强了氢能源有轨电车的适应性；更有利于氢能源有轨电车此类新型交通制式的推广。
22.采用此种构造形式，能有效地解决氢能源有轨电车氢气泄漏时在隧道内的集聚问题。极大的增强了氢能源有轨电车的实用性、安全性，在促进氢能源有轨电车的推广的同时，也有利于整个氢能源产业的发展。
附图说明
23.图1是本发明实施例的用于氢能源有轨电车的隧道结构的平面示意图；
24.图2是本发明实施例的用于氢能源有轨电车的隧道结构的断面示意图；
25.图3是本发明实施例的用于氢能源有轨电车的隧道结构的力学模型立体示意图；
26.图4是本发明实施例的用于氢能源有轨电车的隧道结构的排氢示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
28.氢能源有轨电车采用氢动力系统与钛酸锂电池供电，氢动力系统主要包括燃料电池子系统、储氢子系统、冷却子系统、dc-dc电源装置、动力电池和燃料池能量控制系统等。
29.氢气，作为易燃易爆气体，在极端情况下，储氢系统一旦发生破坏，会造成大量氢气泄漏，并引发燃烧、爆炸等安全事故。因此，在氢能源有轨电车线路敷设时，需尽量避免地下敷设，以防止氢气泄露时，在隧道集聚而无法及时排放，当氢气浓度在4％～75％之间时，
遇到火花即可产生爆炸。为避免灾害发生，目前车辆禁止在地下段通行，不仅降低了氢能源有轨电车的适应性，也不利于氢能源有轨电车此类新型的、清洁的交通制式的推广。
30.作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-4所示，本发明提供一种氢能源有轨电车的全新的隧道结构形式，包括隧道主体结构1，其中：
31.所述隧道主体结构1的顶部具有敞开的排氢洞口7和支撑结构6，所述隧道主体结构1的内腔通过敞开的排氢洞口7与外界大气相通，所述隧道主体结构1内行驶的氢能源有轨电车3一旦发生氢气泄漏，可通过排氢洞口7排放到室外大气中，见图4。
32.如图1、3所示，进一步优选地，所述排氢洞口7具有若干个。进一步优选地，若干个所述排氢洞口7沿隧道纵向依次间隔设置。
33.进一步优选地，所述排氢洞口7的宽度小于所述隧道主体结构1内腔的宽度，占后者的50-80％。所有排氢洞口7的长度之和占隧道纵向长度的70-90％。
34.如图1-2所示，进一步优选地，所述排氢洞口7包括洞口防护墙5，所述洞口防护墙5高出隧道的地面层。进一步优选地，洞口防护墙5的截面形状为长条形、跑道形、椭圆形等类似形状。
35.如图2所示，进一步优选地，在所述隧道主体结构1的上部，从侧墙向所述排氢洞口7的斜上过渡处设有顶斜板2。所述顶斜板2为直平面板，或者s形曲面板，与上下两端相切。
36.进一步优选地，所述隧道结构的内壁面采用清水混凝土装饰面。这里的内壁至少为述隧道主体结构1的侧壁、顶斜板2的下表面、洞口防护墙5的内表面的组合。
37.如图2所示，进一步优选地，所述隧道主体结构1采用管廊结构，管廊周边为覆土4。
38.如图1所示，进一步优选地，所述支撑结构6为不透气的封闭结构；在满足强度的情况下，所述支撑结构6可设置为部分透气的半封闭结构，进一步增加氢气的排气通道。进一步地，同时所述支撑结构6为透光或半透光结构。
39.如图1所示，进一步优选地，相邻的两个所述洞口防护墙5之间通过所述支撑结构6相连进行支撑。进一步优选地，所述洞口防护墙5与所述隧道主体结构1之间通过所述支撑结构6相连进行支撑。所述支撑结构6不限于板件、杆系等。
40.确保在氢气发生泄露时能使之迅速逃逸到室外空气中，其关键技术有以下几个方面：
41.1、针对目前无相应设计规范的情况，为解决氢能源有轨电车在地下段的通行的问题，隧道顶部除必要的支撑体系外，其余全部采用敞开的形式，模拟列车在室外的形式环境，氢气一旦发生泄露，可立即排放到室外大气中；
42.2、采用清水混凝土装饰面，确保隧道的墙面、顶面光滑无死角，避免氢气在角落集聚；
43.3、隧道顶板斜处，利用氢气密度比空气小，一旦发生泄露会向上逃逸的物理特性，组织引导泄露的氢气向洞口排放；
44.综上所述，与现有技术相比，本发明的方案具有如下显著优势：
45.1、增强了氢能源有轨电车的适应性，解决了氢能源有轨电车无法行驶在地面以下的问题。更有利于氢能源有轨电车此类新型交通制式的推广；
46.2、顶部开孔，增加自然采光，节能减排，同时其独特的光影效果也增加了有轨电车乘客的趣味性；
47.3、增大通风排烟面积，无需再增设隧道的通风排烟设备及对应机房，减少了设备投资及建设用地。
48.可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
49.另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
50.本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
51.然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。
52.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。