公路隧道消防系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢

黃菲雨，路晨雨

(長安大學(xué)，陜西 西安 710061)

0 前 言

近年來，隨著交通事業(yè)的快速進(jìn)步，交通運(yùn)輸行業(yè)的快速興起，我國公路隧道建設(shè)也取得了前所未有的成就。截至2018年底，全國公路隧道共17 738處，總里程1 723.61萬 m，相比上一年增加1 509處、195.10萬 m，其中特長隧道1 058處、470.66萬 m，長隧道4 315處、742.18萬 m。隨著隧道數(shù)目和長度的增加,隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故的頻率也在增加，因此，公路隧道消防技術(shù)的研究對(duì)公路隧道建設(shè)的發(fā)展、進(jìn)步具有重要意義。

1 公路隧道消防技術(shù)必要性

1.1 公路隧道火災(zāi)的特點(diǎn)

1)隧道結(jié)構(gòu)具有狹長、空間小和封閉的特點(diǎn)，因此，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)出現(xiàn)人員疏散難、排煙散熱難、消防救援實(shí)施難的問題，很容易造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失這樣極其有破壞性的后果。

2)隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi),相對(duì)封閉的空間內(nèi)將消耗大量氧氣且產(chǎn)生大量有毒氣體,其中CO的危害性最大。大量的案例表明，由于氧氣含量低，有害氣體含量較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致洞內(nèi)人員喪失逃生能力而被困于隧道中。另外火災(zāi)中CO即使不造成人員死亡,但吸入過量的CO也會(huì)引起其他生理上的疾病。

3)隧道內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，車載貨品、燃油將同時(shí)燃燒,火勢蔓延迅速，持續(xù)時(shí)間長，滅火難度大，尤其是當(dāng)隧道內(nèi)交通擁堵時(shí)，更易引發(fā)二次火災(zāi)，造成更大的傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

4)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，溫度常常高達(dá)1 000 ℃，對(duì)于襯砌混凝土結(jié)構(gòu)，在高溫作用下，鋼筋與混凝土的黏著力基本喪失，鋼筋的抗拉強(qiáng)度下降致使結(jié)構(gòu)的整體承載力降低，甚至完全喪失，最終可能會(huì)造成混凝土剝落甚至隧道崩塌。

1.2 研究公路隧道消防技術(shù)的意義

由于隧道結(jié)構(gòu)的特殊性，隧道火災(zāi)不僅會(huì)造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，造成極其惡劣的影響，而且會(huì)破壞交通設(shè)施，對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。近年來，隨著隧道長度和交通量的增加,隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的概率逐漸上升，因此，公路隧道消防安全問題的嚴(yán)峻性和迫切性越來越明顯。

2 現(xiàn)有隧道消防技術(shù)

2.1 隧道專用泡沫噴霧滅火系統(tǒng)

通過分析隧道火災(zāi)的特點(diǎn)，在隧道內(nèi)安裝專用的泡沫噴射滅火系統(tǒng)，不僅可以大大提高滅火的效率，而且是目前國際上最先進(jìn)、最理想的隧道滅火系統(tǒng)之一，其特點(diǎn)如下。

1)結(jié)合了水噴霧系統(tǒng)和泡沫系統(tǒng)的優(yōu)勢，起到了水噴霧和泡沫冷卻、消防控火的作用，以及通過泡沫隔斷氧氣有效滅火，水分蒸發(fā)窒息而防止死灰復(fù)燃;同時(shí)可節(jié)省泡沫混合液，并能保證其安全性，因而具有較高的滅火和環(huán)保性能。

2)滅火時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)在于水霧水滴沖擊動(dòng)能大，混合泡沫液能直達(dá)燃燒表面，從而用泡沫隔斷氧氣，并且能有效地覆蓋流淌火，防止復(fù)燃。噴淋系統(tǒng)噴霧后，可迅速降低火災(zāi)熱量和輻射熱量；快速降低揮發(fā)性氣體濃度，有效抑制爆炸;很大程度上提高了能見度和透光率，使消防救援人員可以有更好的能見度和安全性。

目前，在浙江臺(tái)金高速公路蒼嶺隧道設(shè)置了自動(dòng)噴霧-泡沫滅火系統(tǒng)，并與隧道內(nèi)火災(zāi)自動(dòng)檢測報(bào)警系統(tǒng)實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制，經(jīng)調(diào)試，系統(tǒng)噴霧均勻，運(yùn)行可靠。

2.2 隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)

通風(fēng)排煙系統(tǒng)主要用于隧道縱向通風(fēng)與側(cè)向集中排煙。公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其中包括車輛檢測器，傳感器，風(fēng)速風(fēng)向檢測器，區(qū)域控制器攝像，風(fēng)流機(jī)和中心計(jì)算機(jī)等部件構(gòu)成，部件相互制約影響，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，經(jīng)檢測器、傳感器、攝像獲取隧道內(nèi)車輛車速、車流量和火情數(shù)據(jù)，然后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以此控制風(fēng)流機(jī)的開關(guān)。

2.3 隧道照明系統(tǒng)

2.3.1 按回路控制

在LED光源大量應(yīng)用之前，分回路按洞外亮度L20(S)或按時(shí)序控制加強(qiáng)照明的方式大多被采用，該控制通過切換照明電路來增加或減少工作燈，達(dá)到控制照明的目的。其優(yōu)點(diǎn)在于控制系統(tǒng)組成簡單、控制可靠；其缺點(diǎn)在于節(jié)能性差、照明效果較弱。

2.3.2 回路控制調(diào)光系統(tǒng)

主要采用雙絞線傳輸PWM信號(hào)，PWM接口驅(qū)動(dòng)根據(jù) PWM 占空比調(diào)節(jié)輸出電流，從而調(diào)節(jié)亮度。 其優(yōu)點(diǎn)是接口電源驅(qū)動(dòng)價(jià)格較低，缺點(diǎn)是只能回路調(diào)光，不能進(jìn)行單燈調(diào)光控制，可以作為一般的自動(dòng)控制方式使用，但不符合智能控制的條件。

2.4 隧道消防報(bào)警系統(tǒng)

推薦采用美國通用電氣EST3系列的火災(zāi)手動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及GE雙波長火焰自動(dòng)探測子系統(tǒng)相配套技術(shù)方案。系統(tǒng)結(jié)合了自動(dòng)檢測和手動(dòng)報(bào)警兩種方式，檢測隧道內(nèi)的火險(xiǎn)情況，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或區(qū)域控制器監(jiān)測火災(zāi)的大小及嚴(yán)重程度，實(shí)現(xiàn)與其他消防系統(tǒng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，可實(shí)時(shí)為中控室的工作人員提供火情，從而協(xié)調(diào)、制定具體滅火方案，組織消防救援。優(yōu)點(diǎn)是具有性能先進(jìn)、質(zhì)量可靠等特點(diǎn)，最大程度上減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。缺點(diǎn)是此報(bào)警系統(tǒng)造價(jià)高，一般只在大型隧道中設(shè)置，中小型隧道一般不設(shè)置監(jiān)控設(shè)施，這種情況下，洞內(nèi)火災(zāi)情況將不好判斷，影響救災(zāi)效率。且手動(dòng)報(bào)警按鈕具有一定的危險(xiǎn)性，需人工操作，且操作時(shí)具有不定性、不可預(yù)估性。

3 結(jié) 語

1)使用泡沫噴淋滅火系統(tǒng)，且還未能解決隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)對(duì)噴淋效果的影響，但隨著隧道長度的增加，泡沫噴霧滅火系統(tǒng)將大量投入使用，應(yīng)重點(diǎn)研究節(jié)能效用和減小其他設(shè)施對(duì)滅火效果的影響。

2)應(yīng)針對(duì)不同規(guī)模、不同用途、不同地質(zhì)條件的隧道制定相對(duì)應(yīng)的火災(zāi)防范設(shè)計(jì)規(guī)范，保持各個(gè)系統(tǒng)互相協(xié)調(diào)配合。將智能控制技術(shù)與消防救援技術(shù)相互融合，使公路隧道消防救援系統(tǒng)集合自動(dòng)化、智能化、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等特點(diǎn)。

3)監(jiān)控、報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展不斷升級(jí)。應(yīng)及時(shí)探測到火情，確認(rèn)火災(zāi)大小、嚴(yán)重程度并進(jìn)行迅速通報(bào)，使救援及運(yùn)營單位第一時(shí)間獲取現(xiàn)場火情具體信息，較為合理地安排救援、處置方案。

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