域外编译|世界道路协会:《隧道安全系统框架下的固定灭火系统》

汽车   2024-10-13 07:01   浙江  
  1. 隧道安全系统中的配备固定式灭火系统的使用( FIXED FIRE FIGHTING SYSTEMS,FFFS,即隧道风机)


   5.1. 配备固定式灭火系统(FFFS)在公路隧道中,通常使用两种类型的通风系统:

    5.1.1. 纵向通风 

    纵向通风系统在隧道内产生气流,将烟雾和热气体从停止的车辆和疏散的人员处推开(图1)。纵向通风系统的目标是创建足够高的气流,以防止烟雾反向层流。这个值被称为临界速度。与固定式灭火系统(FFFS)结合使用时,这种高气流速度会导致雾气、水滴或泡沫滴移动。火灾测试和研究项目得出结论,这种现象可以通过以下方式对抗:

  • 控制空气的纵向速度,注意对层流的影响;

  • 恰当位置启动 FFFS。

使用FFFS会增加对纵向气流的额外阻力。在设计纵向通风系统时,必须考虑这一点,以获得临界速度。另一方面,通过适当应用FFFS,大多数情况下火灾增长率将被最小化。在设计通风系统时,也应考虑这一安全因素和设计的灵活性。

5.1.2. 横向通风    横向通风系统旨在将烟雾保持在接近天花板的位置,并通过天花板或顶部墙壁的开口将其抽出(图2)。火灾测试和研究表明,启动FFFS几乎会立即导致烟雾层破坏。根据烟雾体积和通风体积,可能会导致能见度距离变短。在极端情况下,试图疏散的人员可能无法看清楚以到达逃生门。隧道内部环境的可居住性取决于燃烧产物含量、温度和湿度等因素。因此,在设计或激活这些系统时,必须考虑使用FFFS对可居住性的影响。研究表明,FFFS可以降低空气温度。然而,如果燃烧过程产生的热能超过了固定式灭火系统(FFFS)的冷却效果,这可能是由于水相变化(即水从液态变为气态)所带走的热量不足以抵消燃烧产生的热量,那么这可能会对环境的可居住性产生显著的负面影响。换句话说,如果火灾的强度太大,FFFS可能无法有效降低火灾现场的温度,导致环境条件恶化,从而影响人员的安全疏散和生存。在日本和澳大利亚等国家,这就是推荐快速启动FFFS的原因(以确保火灾规模被最小化)。这似乎与消防员通常遵循的规则相反,即“先救人出房间,然后再灭火”。这一原则也出现在以前的PIARC出版物中(例如,见[2])。

当适当使用FFFS时,火灾增长到最大可能规模的可能性会降低。这可能导致在设计上更加灵活,同时达到相同的安全水平。FFFS降低了烟雾的温度,从而减少了隧道或抽气管道中空气/烟雾混合物的体积。这种效果有利于改善疏散条件。

5.2. 时间尺度对与通风系统互动的影响 在救援阶段,特别是在辅助救援阶段之前,最重要的因素是时间,以及以下关键因素如何随着时间的变化或演变而变化:

  • 火灾逐渐增长直到达到最大规模,

  • 隧道内所有点的可居住性条件(从火灾的纵向和垂直方向),

  • 居住者向逃生路线移动。理解这些空间和时间变化对于分析FFFS与隧道通风系统之间的互动至关重要。然而,基于经验的信息非常少。因此,许多人认为应该进行实际的火灾测试。表示上述关键元素之间互动的经典方法是二维图,图3是下一页的一个例子。二维图作为风险评估方法的一部分,图形化地展示了以下内容:


  • 火灾的增长,包括变化的污染物水平、温度等,

  • 可居住性条件,由能见度、温度、一氧化碳水平等表示,

  • 疏散过程,

  • 通风策略,由空气流动表示。这种方法最大的困难在于选择模型或测试中要采用的假设,并避免一个庞大或不切实际的场景矩阵。如果这些困难可以克服,那么这种工具有潜力提供更好的理解,即FFFS与隧道通风系统之间的互动。


5.3. 与通风系统互动的主要发现 在固定式灭火系统(FFFS)领域,持续的发展和创新使得给出一般标准或建议以提高整体安全水平而不扰乱通风系统提供的“最佳可能条件”变得极其困难。必须使用风险分析、基于场景的方法或其他适应隧道和所选FFFS替代品特定特征的技术,对特定项目的风险进行评估。然而,对于一些关键场景,可以对FFFS和通风系统之间的互动做出一些一般性观察。

5.3.1 单向通行、非拥堵隧道,具有足够的纵向通风

  • 未启动FFFS:下风条件:预计会迅速变得不适宜居住,上风条件:预计是安全的。

  • 启动FFFS(假设火灾规模不超过FFFS设计火灾规模):下风条件:预计热释放率和空气温度会降低,湿度预计会增加。能见度和可居住性是有疑问的——在一些测试中FFFS恶化了可居住性;

    上风条件:在上风区域,激活FFFS的存在比没有FFFS时更安全,因为FFFS可以防止其他火灾在初始火灾的直接附近发生。此外,还需要评估在自救阶段FFFS的影响,特别是当排放区域选择不正确时,可能会导致系统在自救路线上排放,这可能会对自救行动产生影响。

    换言之:当隧道里发生火灾时,如果我们启动了FFFS,那么在火源的上风方向——也就是风从火源吹向你的这个方向——会比没有启动FFFS时更安全。这是因为FFFS有助于防止火势蔓延,避免在火源附近引发新的火灾。

    但是,我们还需要考虑到,在人们试图自救逃生的过程中,如果FFFS的喷射区域设置得不正确,可能会在逃生路线上启动FFFS,这样反而会给逃生的人带来麻烦或危险。所以,在设计FFFS时,我们必须确保它不会在错误的时间和地点启动,以免影响人们的自救行动。

    简而言之,FFFS是个好帮手,能帮助控制火势,但我们也得确保它不会在人们逃生的时候添乱。】

      在纵向通风的隧道中,FFFS在疏散阶段最常见的目标是限制火灾的范围和增长速度,并为撤退的人员和前进的紧急服务人员保持可居住性。除了控制火势蔓延直到紧急服务到达之外,FFFS还提供了增加基础设施的耐火性、限制火灾损坏范围和减少修复所需时间等好处。

       然而,不适当或时机不佳的FFFS激活可能会导致不良后果。与任何技术(例如通风系统)一样,应进行工程分析,以确定应在哪里安装FFFS以及何时激活,以避免这些不良后果。

5.3.2 双向通行或单向拥堵隧道,具有纵向通风

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