域外编译|世界道路协会:《新能源车辆对公路隧道运营和安全的影响》

汽车   2024-10-12 07:00   浙江  

引言

PIARC技术报告的创建是为了解决由于新能源推进技术的出现,如电池电动车(BEV)、燃料电池电动车(FCEV)和压缩天然气(CNG)车辆,公路隧道安全和运营格局的变化。尽管传统的内燃机(ICE)车辆仍然占据全球车队的主导地位,但新能源车(NEC)的日益普及迫使现有的隧道安全协议重新评估。
世界各国政府正在推动更环保的能源解决方案以实现气候目标,因此,预计在未来几年内,使用替代能源的车辆数量将显著增加。这种转变将为公路隧道带来新的挑战,特别是在管理事故、火灾和有毒排放方面。报告探讨了与这些新技术相关的各种风险,包括火灾动态、爆炸潜力和事故后的恢复程序。

新推进技术概述

报告首先定义了替代推进技术,特别关注由电力、氢气和气体驱动的车辆。这些车辆与传统的柴油或汽油车辆在发电方式以及在事故或火灾期间的反应上有着显著的不同。
  1. 电池电动车(BEV):这些车辆使用可充电的锂离子电池来储存电能。报告讨论了BEV虽然通常安全,但存在独特的风险,如热失控——电池内部可能发生的自我持续化学反应,可能导致火灾。一旦开始,BEV火灾极难扑灭,通常需要大量的水。
  2. 燃料电池电动车(FCEV):FCEV使用氢气作为燃料源,通过燃料电池将其转化为电能。虽然氢气是一种清洁燃料,但它也极易燃烧,如果封闭系统失败,可能会引发喷射火和气云爆炸(VCE)。
  3. 压缩天然气(CNG)车辆:天然气车辆在加压罐中储存燃料,在某些条件下,这些罐可能破裂或导致爆炸。CNG火灾和爆炸在像公路隧道这样的封闭空间中可能尤为严重,有毒气体的扩散可能危及用户。
报告强调,隧道需要配备更新的安全措施,如通风系统和灭火技术,以有效减轻这些替代燃料车辆带来的风险。

火灾风险和动态

报告的一个中心主题是NEC车辆在公路隧道中的火灾风险。隧道中的火灾已经比开放道路火灾更危险,因为封闭的空间允许热量和有毒烟雾迅速积聚。对于NEC车辆,由于所涉及燃料的独特特性,这种风险被放大。
  • BEV火灾:电池电动车的火灾复杂,因为可能发生热失控。BEV火灾产生的热量可能高于传统车辆火灾,即使在初始火灾被扑灭后,重新点燃的风险仍然存在。报告中引用的几项研究表明,由于冷却内部电池单元的困难,BEV火灾可能会持续数小时。
  • 氢气火灾:氢气极易燃烧,引入了喷射火的风险,氢气从燃料电池逸出并点燃,产生高温火焰,可持续数分钟。在隧道中,通风可能无法迅速驱散氢气,这些喷射火可能对用户和隧道基础设施构成重大威胁。
  • 气体火灾:压缩天然气或液化石油气(LPG)火灾是另一个关注领域。CNG车辆的罐体破裂可能导致沸腾液体膨胀蒸汽爆炸(BLEVE),产生爆炸和强烈的火球。在封闭的隧道环境中,这样的爆炸可能造成灾难性的破坏。

有毒排放和健康风险

报告还检查了涉及能源车辆的火灾期间释放的有毒排放。例如,BEV火灾可能释放有毒气体,如氢氟酸(HF),这对隧道中的任何人构成重大健康风险。报告中引用的研究表明,HF排放与电池的大小成正比,并且在火灾被扑灭后,可能在空气中持续很长时间。
氢气和气体火灾虽然比BEV火灾产生的有毒副产品少,但仍然会释放一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和其他在封闭空间中可能有害的碳氢化合物。隧道中的通风系统通常设计用于处理汽油或柴油车辆的火灾,可能没有配备快速驱散NEC车辆火灾的独特排放,可能会使隧道用户面临更大的风险。

事故后恢复和基础设施影响

报告的很大一部分专门讨论了能源车辆事故或火灾后隧道的事故后恢复。由于替代燃料车辆可能会对隧道造成更大的结构损坏,特别是如果有爆炸或火灾特别强烈的话,恢复工作变得复杂。
例如,BEV火灾可能导致长时间暴露于高温,这可能会影响隧道衬砌和其他基础设施组件的结构完整性。在氢气或气体爆炸的情况下,爆炸产生的压力波可能会损坏隧道墙、照明和其他设备。
报告强调需要更新的指导方针和标准,以考虑这些新风险。恢复协议必须适应NEC车辆带来的独特危险,包括有毒径流废水的去污程序(可能含有电池化学物质)以及确保隧道在火灾或爆炸后安全重新开放。

风险分析和安全标准

PIARC报告强调了对公路隧道进行全面风险评估的重要性,考虑能源车辆使用增加的潜力。虽然至关重要的一点是不要仅仅因为能源车辆相对较新就高估风险,但同样重要的是更新安全标准以反映它们带来的独特危险。
报告讨论的关键风险因素包括:
  • 新能源车辆发生火灾或爆炸的可能性。
  • 与传统汽油或柴油车辆火灾相比,此类事件的严重性。
  • 有毒排放和火灾在封闭空间中蔓延的后果。
报告建议隧道运营商投资改进的探测系统、灭火技术和通风增强,以应对NEC车辆带来的独特挑战。

决策者建议

最后,报告为负责隧道运营的决策者和利益相关者提供了几条建议。这些包括:
  1. 车队数据收集:收集当地车队中新能源车辆渗透率的准确数据至关重要,以评估它们在隧道中构成的真实风险。
  2. 事故报告:扩大对新能源车辆事故的数据收集,无论是在开放道路还是隧道中,将有助于更准确地描绘涉及的风险。
  3. 车辆识别:在紧急情况下提高快速识别新能源车辆的能力对于制定适当的响应策略至关重要。
  4. 研究和发展:报告呼吁对新能源车辆火灾的影响进行持续研究,特别是关于通风和灭火策略。此外,研究应关注预防涉及高压气体和氢气车辆的事故。

结论

PIARC技术报告是一份全面指南,用于理解新能源推进技术对公路隧道运营和安全的影响。随着替代燃料车辆的数量持续增长,更新安全协议、风险评估和恢复程序的需求变得越来越紧迫。通过主动解决这些挑战,隧道运营商和决策者可以帮助确保新能源车辆安全地融入现有基础设施。
总之,这份报告是一个前瞻性文件,为适应车辆推进技术不断变化的格局提供了隧道运营的路线图。它强调了持续研究、更新安全标准和全面风险评估的重要性,以有效管理与这些新技术相关的风险。

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PIARC是“World Road Association”(世界道路协会)的缩写。这是一个国际性的非政府组织,由全球各国家和地区的公路机构组成。PIARC的使命是促进道路交通的可持续发展,并提高道路网络的服务质量。它通过分享知识、经验以及开展研究和协作项目来实现这一目标。PIARC还参与制定公路建设和维护的国际标准和规范,并提供技术指导和政策建议。

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