一、研究目的及意義
中國最早用于交通的隧道是古褒斜道上的石門隧道，建成于東漢永平九年（公元66年）。古隧道為省去襯砌，多建于較堅硬的巖石中。隧道在施工時先將巖壁燒熱，隨即澆以冷水，使巖石先發(fā)脹后突然收縮而開裂，以利開鑿。在中世紀(jì)，隧道主要是用于開礦和軍事。隨著運輸事業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，尤其是工程炸藥的應(yīng)用，修建通航隧道和道路隧道的工程也發(fā)展起來。19世紀(jì)鐵路建筑的發(fā)展，促使隧道工程迅速發(fā)展，修建的隧道數(shù)量也很多。20世紀(jì)以來，汽車運輸量不斷增加，公路路線標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)提高，公路隧道也逐漸增多。秦嶺終南山公路隧道是世界最長的雙洞單向公路隧道，它北起西安市長安區(qū)青岔，南至商洛市所轄的柞水縣營盤鎮(zhèn)，全長18.02公里，設(shè)計時速80公里，人們驅(qū)車15分鐘便可穿越秦嶺這一中國南北分界線。白蘭高速上有高嶺子隧道，甘肅有聞名全國的烏鞘嶺隧道群，這都是在我們身邊的隧道。 [
我國是一個多山的國家，75%左右的國土是山地或重丘，公路建設(shè)中，過去的普遍做法是盤山繞行或切坡深挖。據(jù)統(tǒng)計資料，汽車翻越山嶺平均時速不足30km，不到經(jīng)濟(jì)時速的一半，汽車的機(jī)械損壞和輪胎磨損極為嚴(yán)重，低等級道路的汽油耗量比高等級公路多20%—50%；而且，劈山筑路會造成許多高邊坡，在南方雨量充沛地區(qū)，它嚴(yán)重破壞自然景觀，造成塌方滑坡和水土流失。因此，為了根除道路病害保護(hù)自然環(huán)境，在山區(qū)高等級公路建設(shè)中必須重視隧道方案，并努力提高公路隧道工程科學(xué)技術(shù)水平。
此外，我國江河湖海區(qū)域較為寬闊，沿海公路通道規(guī)劃中常遇到橋梁方案與隧道方案比選的問題，內(nèi)河的橫跨通道也同樣遇到這些問題。過去，跨江(海)通道一般只考慮橋梁方案，這對于解決南北交通發(fā)揮了巨大作用，但同時對航道造成不良影響。相比而言，水下隧道具有不影響航運，不受自然環(huán)境影響，能全天候通行，對生態(tài)環(huán)境干擾影響小，一洞多用等優(yōu)點，其優(yōu)越性受到廣泛重視。
建國后30年所修建的公路等級均較低，線形指標(biāo)要求不高。五十年代，我國僅有公路隧道30多座，總長約2500m，且單洞長度都很短。六七十年代，我國干線公路上曾修建了一些百米以上的隧道，但標(biāo)準(zhǔn)也很低。進(jìn)入八十年代，公路隧道的發(fā)展逐漸加快，具有代表性的工程有深圳梧桐山隧道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和馬尾隧道，甘肅七道梁隧道等。到1990年底，我國建成的千米以上隧道已有十余座。在大型公路隧道建設(shè)中，技術(shù)也隨著不斷提高，并學(xué)習(xí)和引進(jìn)了很多國外先進(jìn)技術(shù)。福建鼓山隧道，洞內(nèi)設(shè)有照明、吸音、防潮、通訊、防火等裝置和閉路電視監(jiān)控及雷達(dá)測速系統(tǒng)，這是我國第一座現(xiàn)代化的公路隧道。為適應(yīng)公路隧道建設(shè)的發(fā)展，八、九十年代，交通部組織編寫了公路隧道的設(shè)計、施工、通風(fēng)照明設(shè)計、養(yǎng)護(hù)技術(shù)等規(guī)范，對我國公路隧道建設(shè)起到了促進(jìn)與推動作用。
“八五”～“九五”期間是我國公路隧道建設(shè)迅速發(fā)展的時期。經(jīng)過這十年的建設(shè)，公路隧道的勘察、設(shè)計、施工和營運等一系列技術(shù)日益成熟。“九五”期間新建隧道504座，27.8萬延米。還建成了多座特長或?qū)掦w扁坦隧道，如中梁山隧道(3100m×2)、縉云山隧道(2450m×2)、大溪嶺隧道(4116m×2)、二郎山隧道(4200m×2)、飛鸞嶺隧道、真武山隧道等。據(jù)不完全資料統(tǒng)計，我國已建成公路隧道1208座，總里程362km。
隨著我國隧道里程建設(shè)的快速發(fā)展，隧道內(nèi)交通事故頻頻發(fā)生，所以，隧道內(nèi)部的緊急救援系統(tǒng)顯得尤為重要。永古高速烏鞘嶺隧道群路段開通至今已近兩月，在此期間，高速公路第一支隊雙塔大隊轄區(qū)共發(fā)生事故16起。其中隧道內(nèi)共發(fā)生道路交通事故9起，造成4人不同程度受傷，直接財產(chǎn)損失25300元。還有許多類似于這樣令人驚恐的隧道交通事故，由此可見，隧道緊急救援系統(tǒng)的完善和應(yīng)用的深遠(yuǎn)意義。
二、研究方案
1．根據(jù)對近幾年隧道事故的頻發(fā)及其造成的嚴(yán)重傷亡損失和我國隧道救援系統(tǒng)的缺陷，確定了研究課題，并制定出相應(yīng)的研究方案。
2．收集隧道救援措施和我國目前隧道救援方案的相關(guān)資料，找出隧道救援方案的不足：
①.救援人員不能及時趕到事發(fā)現(xiàn)場，組織救援；
②.隧道內(nèi)的狀況無法及時傳達(dá)給隧道外的車輛，很容易發(fā)生連環(huán)追尾事故；

③.事故發(fā)生后隧道內(nèi)情況復(fù)雜，無法是道路快速恢復(fù)暢通。
3．根據(jù)上述不足，確定研究方向和方案模型。
三、研究過程
1．根據(jù)方案模型確定所需實驗材料。
2．通過網(wǎng)購購買實驗器材：手搖卷揚和灰色噴漆。
3．借助工地上的氧氣焊焊接實驗框架，組裝實驗器材。
4．調(diào)試實驗?zāi)Ｐ?，確定實用意義。
四、模型原理
1．手動卷揚機(jī)是以人力作為動力，通過驅(qū)動裝置使卷筒回轉(zhuǎn)的卷揚機(jī)。也就是通過驅(qū)動裝置將卷筒上的卷繩收放以達(dá)到貨物起吊運輸。由人力或機(jī)械動力驅(qū)動卷筒，卷繞繩索來完成牽引的工作。由鋼絲繩，鉤子，手柄，卷軸，齒輪，剎車裝置，鼓筒等組成。
2．卷揚焊接在軸承上，構(gòu)成一個滑動機(jī)構(gòu)。焊接六根規(guī)格為1米的角鋼為軌道模型。使卷揚可在軌道上自由滑動，達(dá)到模型效果。
五、模型缺點及改進(jìn)方案
1．無法左右移動，沒有考慮隧道高度及寬度的實際情況；
2．模型純手動，無法模仿救援人員通過遠(yuǎn)程遙控操作模型進(jìn)行救援；
3．可以在模型上加裝遠(yuǎn)程遙控裝置并將模型電動化；
4．加裝攝像裝置和全方位攝像頭，方便救援人員救援。
六、實用意義
1．可在救援人員無法及時趕到事故現(xiàn)場時通過遠(yuǎn)程遙控實施救援；
2．軌道可以通過對隧道實際情況的測量訂做，并設(shè)計出更科學(xué)合理的系統(tǒng)；
3．對隧道監(jiān)控的人員可在第一時間對事故車輛進(jìn)行起吊，避免發(fā)生連環(huán)追尾事故；
4．可將事故車輛快速移出隧道，使隧道恢復(fù)通行。