范洪偉 魏春榮 任風馳等

摘 要：目前學?；蝰R路的井蓋經(jīng)常發(fā)生丟失，行人落井情況經(jīng)常發(fā)生，造成了許多原本不應該發(fā)生的窨井安全事故。根據(jù)目前窨井的缺陷和不足，改進了防偷盜設計和警示設計，增加了墜井防護設計，本設計的實施可有效解決窨井蓋丟失、安全警示和行人墜井問題，有效減少日常生活中窨井事故的發(fā)生，減少社會經(jīng)濟損失，降低人員傷害與傷亡。

關鍵詞：窨井;墜井;警示;防偷盜

1 緒論

窨井是國家建設的一個重要組成部分，窨井的質(zhì)量好壞不僅象征著一座城市施工與管理水平的高低，同時更關系著城市的交通和市民的生命財產(chǎn)安全[1]。近年來，由于城市道“黑洞”已經(jīng)成為影響行人出行安全的危險因素之一[2]。行人正常的在大街上走路，卻不慎一腳跌入黑暗的窨井，導致自身受到極大傷害，這樣的悲劇令人惋惜。事實上，有很多地方已經(jīng)發(fā)生過許多類似的事故，例如2012年8月深圳某道路由于下水道窨井蓋缺失，已經(jīng)引發(fā)交通不便，由于有關部門沒有及時的“亡羊補牢”導致行人墜井受傷;2013年5月常寧某道路由于窨井蓋丟失，一個兩歲孩童在玩耍時墜井身亡，在同年6月廣西南寧雨夜墜井，一條鮮活的生命又被無情的“黑洞”吞噬，還有許多同樣事故在各地發(fā)生，在黑暗的環(huán)境或雨天里，城市里的“黑洞”就像一個狩獵者，無情的收割一條條無辜的生命。由于沒有有效的預防手段，導致行人落入窨井的潛在隱患在很多城市都存在著。

窨井作為城市基礎設施的一部分，對城市而言是不可或缺的一部分，就是這小小而常見的窨井，被人們叫做“城市陷阱”“馬路黑洞”和“城市殺手”等[3]，這些稱謂充分的反映行人對無蓋窨井產(chǎn)生的擔憂和無奈，導致這些稱謂的原因主要是窨井蓋的丟失，導致“黑洞”的出現(xiàn)，窨井內(nèi)部又沒有保護措施，導致墜井發(fā)生就會有人身傷亡事故發(fā)生，城市公共設施本應是人們在公共環(huán)境中的一種便捷，但是現(xiàn)在的窨井已經(jīng)成為困擾城市管理、危害公共安全的大問題 。

目前的窨井設計大都停留在工程設施的基礎上，大部分都存在一些問題，在主要體現(xiàn)在安全性能不夠完善和人性化，不符合當今社會發(fā)展需求。尤其井蓋防盜和安全防墜落方面的不足越來越明顯，對于窨井的改進設計越來越迫切。

2 窨井安全防護設計的主要內(nèi)容

墜井事故發(fā)生的主要原因為窨井蓋的丟失和缺少防墜落設計，窨井蓋丟失是因為窨井蓋沒有固定裝置，通常窨井蓋和井座是分開的兩個裝置，沒有連接窨井蓋和窨井做的裝置，因此窨井蓋容易丟失 。根據(jù)以上原因本次設計內(nèi)容主要分為三部分，即窨井蓋防偷盜設計、窨井丟失后警示設計及窨井丟失后防墜落設計。

（1）防偷盜設計。窨井蓋丟失是導致行人墜井事故頻發(fā)的主要原因，因此防偷盜設計對減少墜井事故的發(fā)生有很大作用。

（2）警示設計。通過調(diào)查文獻，目前的警示設計都在使用人為立警示牌，若沒有及時立警示牌，很容易引發(fā)墜井事故的發(fā)生。因此本設計井蓋和警示牌通過彈簧連接，使井蓋打開警示牌自動彈起警示行人，并在警示牌和井壁添加熒光粉，用于夜晚警示行人。

（3）防墜落裝置設計。通過分析墜井事故發(fā)現(xiàn)，發(fā)生墜井事故對人造成的人身傷害比較大，因此本設計主要通過設計防墜落裝置，減少行人墜井受到的傷害。

3 防偷盜及警示設計

3.1 防盜設計類型

目前存在的結(jié)構(gòu)防盜包括鎖具防盜、鏈條連接防盜、螺栓連接防盜、銷釘連接防盜等等。

結(jié)構(gòu)防盜是通過各種機械結(jié)構(gòu)運動來實現(xiàn)井蓋不易于被盜的一種手段。如鏈條連接防盜：用高強度的金屬鏈條將井蓋與井壁連接，需要下井時打開方便且井蓋仍與井壁相連，但是鏈條容易被偷盜人員絞斷，井蓋因此丟失。螺栓連接：井蓋座有螺絲孔，安裝時用螺栓將井蓋固定在井蓋座上，需要打開井蓋時擰開，螺母耗時較長，且井蓋受力變形后很難開啟。銷釘連接防盜：井蓋與井蓋座采用銷釘連接，開啟時需用機械設備破壞銷釘方可開啟，有一定的防盜作用，但是平時下井檢查維護極不方便。

3.2 窨井蓋的警示設計

利用人機工程學的方法，在設計的基礎上把人—機—環(huán)境作為一個重要的條件。尋求最佳的匹配關系。通過利用彈簧連接警示牌和窨井蓋，使窨井蓋打開時，警示牌可以自動彈起，人為的立起警示牌，并且加入熒光帶的設計，通過在警示牌和井座粘上熒光帶，在夜晚可以明顯的警示行人有個圓圈的光圈，警示行人注意道路窨井。

相比于傳統(tǒng)的警示設計，本次的設計以減少工作人員的工作量為基礎，不需要用人額外立起警示牌，方便了工作人員，并且井蓋丟失警示牌就會自動彈起，警示行人注意道路，相比于傳統(tǒng)的警示設計，警示更為及時，本設計更加的符合人機工程學，在保證功能的前提下，減少了工作人員的工作量并且增加了窨井的安全性，能有效減少墜井事故的發(fā)生。

4 防墜落結(jié)構(gòu)設計方案

通過在窨井的中間部分設置攔截人體墜落的阻擋物，在不影響工作人員工作的情況下最大限度的減少行人墜井受到的傷害，并且不能對窨井的功能造成影響。

4.1 安全氣囊防墜設計

第一種實驗方案是對窨井壁進行改進，在窨井壁上設置安全裝置，主要由安全氣囊和阻擋物板構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1。在窨井壁上安放速度傳感器，根據(jù)安全氣囊原理，利用速度傳感器感受人體掉落速度大小，并將感受到的信號傳送到控制器，利用控制器接收信號并放大輸出，當安全氣囊收到控制器輸出的信號時，安全氣囊立即發(fā)出點火信號給氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器接收到點火信號后，迅速點火迅速氣囊充氣，在利用氣囊彈開阻擋物，利用阻擋物減少行人掉落的速度。并在阻擋物內(nèi)部設有彈簧，當行人墜落至阻擋物，首先撞擊阻擋物，利用的阻擋物下的彈簧起到減震的作用，減少行人墜落受到的傷害。并且在控制器上接報警裝置，當速度到了有必要打開氣囊時，報警器報警。

4.2 防墜網(wǎng)防護設計

第二種實驗方案是防墜裝置由觸碰感應板、伸縮式防墜網(wǎng)、配重裝置、聯(lián)動板組成。

正常狀態(tài)下，觸碰感應板處于水平閉合狀態(tài)，伸縮式防墜網(wǎng)處于張開并固定在井圓周上。當井下進行檢修時，將觸碰感應板向上開啟，定位連接件會將觸碰感應板固定某一位置，檢修人員可以進行入井檢修，操作簡單，且不影響搶修時間。當井內(nèi)存滿水時，防止觸碰感應板受水浮力影響動作效果，在其上設置透水口。

當井上有人員墜落時，碰撞觸碰感應板，觸碰感應板會通過聯(lián)動板聯(lián)鎖制動聯(lián)動板，使配重裝置自由墜落，系在配重裝置上的伸縮繩會拉縮伸縮式防墜網(wǎng)，伸縮式防墜網(wǎng)閉合，將其墜井人員安全接住。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié)論

（1）目前存在的結(jié)構(gòu)防盜包括鎖具防盜、鏈條連接防盜、螺栓連接防盜、銷釘連接防盜等等。這些防盜設計各有利弊需要根據(jù)實際情況選擇最適合的防偷盜設計。但并不能完全保證不被偷盜，因此防墜落裝置就顯得尤為重要。

（2）通過利用彈簧連接警示牌和窨井蓋，使窨井蓋打開時，警示牌可以自動彈起，人為的立起警示牌，并且加入熒光帶的設計，在夜晚可以明顯的警示行人有個圓圈的光圈，警示行人注意道路窨井。

（3）安全氣囊防護設計的優(yōu)點在于利用安全氣囊可以快速彈開阻擋物，缺點是安全氣囊使用一次就必須更換，比較麻煩。防墜網(wǎng)防護設計的缺點在于存在時間問題，無法確定在潮濕的環(huán)境中對于重物質(zhì)量的復雜變化和重物墜落的速度，并且對于防墜網(wǎng)的的要求更加嚴格，使實驗有更多的不確定性。

參考文獻：

[1]劉大超，李明，李國棟.城市道路窨井病害原因分析與防治[J].工程質(zhì)量，2010：111-112.

[2]胡杰，趙斌.淺談中外城市窨井蓋設計的差異[J].大眾文藝，2014：106-107.

[3]寧林紅，余承烈.檢查井蓋結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的改進[J].工業(yè)用水與廢水，2003：64-65.