隧道火災(zāi)的頂板和滅火保護(hù)系統(tǒng)

隧道頂部防護(hù)及火災(zāi)抑制系統(tǒng)-該系統(tǒng)可迅速撲滅隧道火災(zāi)-YukioAkatsu摘要：世界各地的專家和相關(guān)團(tuán)體已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了許多有關(guān)隧道火災(zāi)的論文和研究報(bào)告。大多數(shù)論文都包含火災(zāi)的來源，死亡或受傷的人數(shù)，火災(zāi)過程的恐慌感，逃生的重要性以及火災(zāi)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的不利影響。每個(gè)國(guó)家已經(jīng)討論過防止隧道坍塌的措施，逃生方法，緊急設(shè)備的必要性以及其他的一些因素防止隧道內(nèi)災(zāi)難性的火災(zāi)，這些稍微提高了火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)。然而,我擔(dān)心從以前火災(zāi)學(xué)到的教訓(xùn)沒有被有效利用。在日本,2011年三月發(fā)生了有記載的最強(qiáng)烈的地震，由此引發(fā)了大海嘯，造成了巨大的災(zāi)難性損失,這些損失主要分布在東北沿海地區(qū)和關(guān)島。我覺得我們應(yīng)該為隧道事故或火災(zāi)做好準(zhǔn)備,這在以前我們會(huì)認(rèn)為不可能。我已經(jīng)致力于火災(zāi)保護(hù)超過了50年。我將要描述我在這方面的觀點(diǎn)，由此能更好的預(yù)防隧道火災(zāi)。關(guān)鍵字：隧道火災(zāi)泡沫水監(jiān)控火災(zāi)防御系統(tǒng)模擬隧道紅外線火災(zāi)探測(cè)器蘋果型冷卻系統(tǒng)。I隧道火災(zāi)和普通建筑火災(zāi)的區(qū)別隧道火災(zāi)發(fā)生在非常有限的空間，這個(gè)空間僅用來讓大量的車輛通過，因此一個(gè)隧道火災(zāi)不同于普通的建筑火災(zāi)。固定的和移動(dòng)的火災(zāi)都有可能發(fā)生在隧道。另外，隧道內(nèi)通常有很多易燃的材料，包括攜帶汽油和沉重材料的車輛。隧道的特征有低矮的頂板和狹窄的道路寬度。因此，如果車輛發(fā)生火災(zāi)，由于易燃物品的燃燒，會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙和有毒氣體。除非火災(zāi)發(fā)生的5分鐘之內(nèi)被熄滅，否則由于火災(zāi)的快速擴(kuò)散，就不可能被熄滅了。燃料燃燒時(shí)，閃燃會(huì)發(fā)生在火災(zāi)發(fā)生后的3-5分鐘內(nèi)，同時(shí)隧道內(nèi)會(huì)充滿著濃濃的黑煙，很高的熱量和一氧化碳。大量的火焰和黑煙很快充滿整個(gè)隧道。在那樣的條件下，采取措施將會(huì)不可能。從這方面來說，隧道火災(zāi)完全不同于普通的建筑火災(zāi)。因此，如果隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，司機(jī)和乘客必須立即擴(kuò)散到隧道外的安全地點(diǎn)。由于這些原因，使人們能夠安全到達(dá)逃生路線并能確保他們能從這個(gè)路線逃到外邊和給隧道配備安全系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)隧道是非常有必要的。以前發(fā)生隧道火災(zāi)，消防員冒著生命危險(xiǎn)進(jìn)入隧道，成功撲滅火災(zāi)。然而，從發(fā)現(xiàn)火災(zāi)到火災(zāi)被撲滅僅需要3-5分鐘的高性能的防火系統(tǒng)是絕對(duì)有必要存在來保護(hù)隧道使用者和消防員的安全。隧道內(nèi)有沒有一個(gè)強(qiáng)大的自動(dòng)消防系統(tǒng)對(duì)是否引起巨大的損害起決定性因素。有很多隧道火災(zāi)，比如在1979年7月的nihongkaza隧道火災(zāi)，在1999年三月的勃朗峰隧道火災(zāi)，在2001年十月的gotthard隧道火災(zāi)。他們都是隧道火災(zāi)的典型例子。1979年nihonzaka隧道火災(zāi)事故1999年三月勃朗峰隧道火災(zāi)事故、2001年十月gotthard隧道火災(zāi)事故隧道火災(zāi)引起的經(jīng)濟(jì)損失是相當(dāng)大的，這些費(fèi)用包括所有物理傷害的費(fèi)用，有修理費(fèi)，還有人員損失費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失費(fèi)。作為參考，在下表中僅列出重建費(fèi)用隧道火災(zāi)損失表（參考）近期公路隧道的防災(zāi)設(shè)計(jì)，日本與光榮技術(shù)論壇，2009年12月18期，MakotoandTakayaTakimoto(注)轉(zhuǎn)換率:J.Yen80/1.00美元因此，上述三個(gè)案例的總花費(fèi)達(dá)到了大約3.7億美元。II發(fā)生隧道火災(zāi)時(shí)需要考慮的一些重要因素1為什么自動(dòng)滅火系統(tǒng)沒有被提供？可能是國(guó)家交通部或者是隧道管理人員還沒有對(duì)這種系統(tǒng)的能力和必要性經(jīng)過足夠的考慮。簡(jiǎn)言之,他們可能忽視了更具破壞性火災(zāi)發(fā)生的可能性,認(rèn)為“無重大火災(zāi)會(huì)發(fā)生在不久的將來”大多數(shù)員工只是想,我們所需要做的僅是通知消防隊(duì)。消防隊(duì)能在發(fā)生火災(zāi)的隧道內(nèi)做早期消防嗎？2誰對(duì)隧道內(nèi)車輛火災(zāi)負(fù)責(zé)如果火災(zāi)發(fā)生在隧道內(nèi)，責(zé)任在于司機(jī)還是隧道管理人員？交通部的職員似乎沒有意識(shí)到這個(gè)問題需要認(rèn)真討論，實(shí)際上也并沒有這樣做。相反，可能是司機(jī)引起的隧道火災(zāi)，雖然駕駛員和隧道管理人員看到了火災(zāi)事故的擴(kuò)展卻沒有承擔(dān)責(zé)任。那樣并沒有解決問題。3隧道中誰應(yīng)該使用滅火系統(tǒng)隧道火災(zāi)不同于建筑物的火災(zāi)。在任何時(shí)候隧道內(nèi)有大量的車輛。然而，在隧道火災(zāi)時(shí)，那些車輛的司機(jī)并沒有義務(wù)來發(fā)出警報(bào)，相反他們所關(guān)心的僅是能不能準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。隧道的使用者不知道緊急通信系統(tǒng)在哪個(gè)位置，也不知道當(dāng)發(fā)生隧道火災(zāi)時(shí)怎樣使用他們。他們并沒有努力知道滅火器和消防栓放在哪個(gè)地方以及他們?cè)鯓邮褂茫驗(yàn)轳{駛員們所關(guān)心的僅是駕駛車輛而不是操作這個(gè)滅火系統(tǒng)。因此，他們不關(guān)心心誰對(duì)滅火負(fù)責(zé)，誰沒有付出努力來提高警報(bào)。然而消防隊(duì)要努力弄清楚火災(zāi)的來源，在敵意條件下人們不可能使用火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)。由于那些原因，隧道火災(zāi)變成了及其悲慘的災(zāi)難。4在所有隧道火災(zāi)中的一些常見現(xiàn)象沒有人報(bào)道火災(zāi)的發(fā)生，或者是隧道里的人不能立即通知消防局發(fā)生了火災(zāi)，因?yàn)樗麄儾恢廊绾伟l(fā)出警報(bào)。由于在火災(zāi)的初始階段引起的混亂，駕駛員們不能使用他們自己的滅火器。并且因?yàn)轳{駛員不習(xí)慣于使用滅火器，她/他不可能使滅火器發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。另外，這樣的滅火器沒有有能力去滅火?；馂?zāi)所產(chǎn)生的煙霧的數(shù)量遠(yuǎn)超過煙霧吸取設(shè)備的能力，使煙霧有效地排出變得不可能。沒有有效地強(qiáng)大的滅火系統(tǒng)。Nihonzaka隧道有灑水設(shè)備和消防栓。然而，由于巨大的強(qiáng)烈的火災(zāi)，水從噴頭就蒸發(fā)了。另外，沒有足夠的水來滅火。安裝的標(biāo)準(zhǔn)噴頭有一個(gè)流量80升每分鐘，這些水對(duì)于建筑火災(zāi)是足夠了，但是對(duì)于隧道火災(zāi)遠(yuǎn)不夠。5能夠了解到什么原因？在隧道內(nèi)配備能在火災(zāi)發(fā)生的3-5分鐘內(nèi)觀察到火災(zāi)和立即撲滅火災(zāi)的系統(tǒng)是非常有必要的。過多的期望不能放在駕駛員和消防隊(duì)上來處理隧道火災(zāi)。作為其中的一部分，隧道管理人員不應(yīng)該期望通知消防隊(duì)發(fā)生火災(zāi)來達(dá)到火災(zāi)保護(hù)的水平6實(shí)驗(yàn)研究的方法和結(jié)果我已經(jīng)研究了隧道滅火系統(tǒng)好多年。作為我研究的一部分，我建立了一個(gè)50m長(zhǎng)，10m寬，6m高的模擬隧道進(jìn)行測(cè)量。川端，在福井大學(xué)（現(xiàn)金澤大學(xué)）當(dāng)教授，和我觀察了煙霧和火災(zāi)的行為，以及溫度的分布。我們?cè)诨馂?zāi)如何被快速發(fā)現(xiàn)和撲滅開展研究。強(qiáng)烈的意識(shí)到隧道滅火系統(tǒng)的必要性，我要提出自動(dòng)滅火系統(tǒng)這樣一個(gè)例子。在大小為50m長(zhǎng)，10m寬，6m高的隧道內(nèi)測(cè)試俯視（1）過去，有沒有這樣一種系統(tǒng)可以探測(cè)移動(dòng)車輛的或者是災(zāi)難中火災(zāi)的溫度，還有測(cè)量到距火災(zāi)發(fā)生位置的距離來計(jì)算火災(zāi)的范圍。（2）現(xiàn)在，有一種泡沫水滅火系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以在火災(zāi)的初始階段辨別火災(zāi)，還可以向著火源釋放水或著泡沫，通過這種方式在火災(zāi)蔓延之前就撲滅火災(zāi)。（3）滅火系統(tǒng)的精確性在于阻止隧道內(nèi)溫度的上升和使煙霧和熱量的值最低。因此，可以防止隧道內(nèi)頂板的坍塌。（4）此外，該系統(tǒng)是一種有效的滅火器，能使消防隊(duì)輕松進(jìn)入隧道，進(jìn)一步開展消防和救生措施。隧道火災(zāi)的泡沫水滅火系統(tǒng)：擁有了這種泡沫水滅火系統(tǒng)，安裝在隧道火災(zāi)區(qū)域的紅外線探測(cè)器首先發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，然后火災(zāi)報(bào)警信號(hào)從主控面板發(fā)送到局部控制面板。安裝在水檢測(cè)器的紅外攝像機(jī)尋找火災(zāi)的來源，然后計(jì)算火災(zāi)的大小，計(jì)算到火災(zāi)源的距離，計(jì)算火災(zāi)源的溫度。當(dāng)溫度達(dá)到200攝氏度以及以上時(shí)，系統(tǒng)給現(xiàn)場(chǎng)的水檢測(cè)器命令，打開電機(jī)閥，開始執(zhí)行3%-6%的稀釋泡沫水噴向火源?；馂?zāi)的發(fā)生和泡沫水的應(yīng)用僅隔三分鐘。OverviewforTunnelFireSuppressionSystem:隧道滅火系統(tǒng)概述Centralcontrolunit:中心控制單元Localpanel:局部控制面板Compactwatermonitorwithinfraredflamedetector：帶有紅外火焰檢測(cè)器的壓縮水監(jiān)控裝置。50mintervalbetweenwatermonitors:兩個(gè)水檢測(cè)器的間距為50mFoamwatermonitorsarerecommendedtoinstallinzigzagarrangementforeffectiveperformance:建議泡沫水檢測(cè)器交錯(cuò)安裝以便達(dá)到好的效果。火災(zāi)發(fā)生后的四分鐘，大量的泡沫（1.000到1500l/min）以一種預(yù)先設(shè)置的模式在火災(zāi)附近產(chǎn)生來壓制火焰。從探測(cè)到火災(zāi)到抑制的時(shí)間大約是5到10分鐘。然而，這要求我們泡沫水滅火系統(tǒng)的操作員不能有失誤。除此之外，我們應(yīng)該有冗余系統(tǒng)作為在泡沫水滅火系統(tǒng)失效情況下的備份。冗余系統(tǒng)作為備份系統(tǒng)。此備份系統(tǒng)稱為蘋果型冷卻系統(tǒng)，蘋果型冷卻系統(tǒng)與水檢測(cè)器一樣，安裝在同一個(gè)區(qū)域，有3-4個(gè)突出噴嘴，單獨(dú)的電機(jī)閥和進(jìn)料管道，與那些檢測(cè)器是等價(jià)的。如果泡沫水滅火系統(tǒng)失效，這個(gè)冷卻系統(tǒng)就會(huì)在適當(dāng)區(qū)域發(fā)出信號(hào)用來打開電機(jī)閥，并且從3-4個(gè)噴嘴里以500-1500l/min的速率釋放泡沫或者水。因此把泡沫水或者水涂在隧道的底板頂板，以及側(cè)壁上形成水帷幕。這個(gè)系統(tǒng)使隧道內(nèi)的溫度降低，幫助消除煙霧和抑制火災(zāi)。蘋果型冷卻系統(tǒng)結(jié)論：在火災(zāi)的最早的階段準(zhǔn)確確定火災(zāi)的位置和釋放大量的水或者滅火泡沫在火源上是非常有必要的。在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)釋放大量的水以及滅火泡沫能夠使我們極大節(jié)省滅火時(shí)間，效果是隧道內(nèi)能見度的快速恢復(fù)，以及黑煙和熱量的快速擴(kuò)散，還有阻止了隧道頂板的坍塌。當(dāng)所有上述事情都完成后，隧道會(huì)很好用。每個(gè)國(guó)家的政府應(yīng)要求發(fā)展國(guó)家的最先進(jìn)的消防系統(tǒng)，即最有能力和有效的系統(tǒng)，并部署在其所有的隧道。為此，我們需要一個(gè)強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)高瞻遠(yuǎn)矚，深刻洞察和持續(xù)關(guān)注火災(zāi)的對(duì)策，來防止隧道災(zāi)難。如果我能鼓勵(lì)人們致力于隧道安全，并有助于消除對(duì)我們的生命和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅的危險(xiǎn)，我會(huì)很高興。參考文獻(xiàn)：

1)1992年至2001年間公路和鐵路隧道的發(fā)生火災(zāi)數(shù)量（消防白皮書2002年，日本）

2）公路隧道的火災(zāi)數(shù)量在1998到2997之間變化（消防白皮書2008年，日本）

3）為了公路隧道