隧道火災的頂板和滅火保護系統(tǒng)

隧道頂部防護及火災抑制系統(tǒng)-該系統(tǒng)可迅速撲滅隧道火災-YukioAkatsu摘要：世界各地的專家和相關團體已經(jīng)報導了許多有關隧道火災的論文和研究報告。大多數(shù)論文都包含火災的來源，死亡或受傷的人數(shù)，火災過程的恐慌感，逃生的重要性以及火災對經(jīng)濟產(chǎn)生的不利影響。每個國家已經(jīng)討論過防止隧道坍塌的措施，逃生方法，緊急設備的必要性以及其他的一些因素防止隧道內(nèi)災難性的火災，這些稍微提高了火災保護系統(tǒng)。然而,我擔心從以前火災學到的教訓沒有被有效利用。在日本,2011年三月發(fā)生了有記載的最強烈的地震，由此引發(fā)了大海嘯，造成了巨大的災難性損失,這些損失主要分布在東北沿海地區(qū)和關島。我覺得我們應該為隧道事故或火災做好準備,這在以前我們會認為不可能。我已經(jīng)致力于火災保護超過了50年。我將要描述我在這方面的觀點，由此能更好的預防隧道火災。關鍵字：隧道火災泡沫水監(jiān)控火災防御系統(tǒng)模擬隧道紅外線火災探測器蘋果型冷卻系統(tǒng)。I隧道火災和普通建筑火災的區(qū)別隧道火災發(fā)生在非常有限的空間，這個空間僅用來讓大量的車輛通過，因此一個隧道火災不同于普通的建筑火災。固定的和移動的火災都有可能發(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，由于易燃物品的燃燒，會產(chǎn)生大量的黑煙和有毒氣體。除非火災發(fā)生的5分鐘之內(nèi)被熄滅，否則由于火災的快速擴散，就不可能被熄滅了。燃料燃燒時，閃燃會發(fā)生在火災發(fā)生后的3-5分鐘內(nèi)，同時隧道內(nèi)會充滿著濃濃的黑煙，很高的熱量和一氧化碳。大量的火焰和黑煙很快充滿整個隧道。在那樣的條件下，采取措施將會不可能。從這方面來說，隧道火災完全不同于普通的建筑火災。因此，如果隧道內(nèi)發(fā)生火災，司機和乘客必須立即擴散到隧道外的安全地點。由于這些原因，使人們能夠安全到達逃生路線并能確保他們能從這個路線逃到外邊和給隧道配備安全系統(tǒng)對設計隧道是非常有必要的。以前發(fā)生隧道火災，消防員冒著生命危險進入隧道，成功撲滅火災。然而，從發(fā)現(xiàn)火災到火災被撲滅僅需要3-5分鐘的高性能的防火系統(tǒng)是絕對有必要存在來保護隧道使用者和消防員的安全。隧道內(nèi)有沒有一個強大的自動消防系統(tǒng)對是否引起巨大的損害起決定性因素。有很多隧道火災，比如在1979年7月的nihongkaza隧道火災，在1999年三月的勃朗峰隧道火災，在2001年十月的gotthard隧道火災。他們都是隧道火災的典型例子。1979年nihonzaka隧道火災事故1999年三月勃朗峰隧道火災事故、2001年十月gotthard隧道火災事故隧道火災引起的經(jīng)濟損失是相當大的，這些費用包括所有物理傷害的費用，有修理費，還有人員損失費和經(jīng)濟損失費。作為參考，在下表中僅列出重建費用隧道火災損失表（參考）近期公路隧道的防災設計，日本與光榮技術論壇，2009年12月18期，MakotoandTakayaTakimoto(注)轉換率:J.Yen80/1.00美元因此，上述三個案例的總花費達到了大約3.7億美元。II發(fā)生隧道火災時需要考慮的一些重要因素1為什么自動滅火系統(tǒng)沒有被提供？可能是國家交通部或者是隧道管理人員還沒有對這種系統(tǒng)的能力和必要性經(jīng)過足夠的考慮。簡言之,他們可能忽視了更具破壞性火災發(fā)生的可能性,認為“無重大火災會發(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。消防隊能在發(fā)生火災的隧道內(nèi)做早期消防嗎？2誰對隧道內(nèi)車輛火災負責如果火災發(fā)生在隧道內(nèi)，責任在于司機還是隧道管理人員？交通部的職員似乎沒有意識到這個問題需要認真討論，實際上也并沒有這樣做。相反，可能是司機引起的隧道火災，雖然駕駛員和隧道管理人員看到了火災事故的擴展卻沒有承擔責任。那樣并沒有解決問題。3隧道中誰應該使用滅火系統(tǒng)隧道火災不同于建筑物的火災。在任何時候隧道內(nèi)有大量的車輛。然而，在隧道火災時，那些車輛的司機并沒有義務來發(fā)出警報，相反他們所關心的僅是能不能準時到達目的地。隧道的使用者不知道緊急通信系統(tǒng)在哪個位置，也不知道當發(fā)生隧道火災時怎樣使用他們。他們并沒有努力知道滅火器和消防栓放在哪個地方以及他們怎樣使用，因為駕駛員們所關心的僅是駕駛車輛而不是操作這個滅火系統(tǒng)。因此，他們不關心心誰對滅火負責，誰沒有付出努力來提高警報。然而消防隊要努力弄清楚火災的來源，在敵意條件下人們不可能使用火災保護系統(tǒng)。由于那些原因，隧道火災變成了及其悲慘的災難。4在所有隧道火災中的一些常見現(xiàn)象沒有人報道火災的發(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，因為他們不知道如何發(fā)出警報。由于在火災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。并且因為駕駛員不習慣于使用滅火器，她/他不可能使滅火器發(fā)揮其優(yōu)勢。另外，這樣的滅火器沒有有能力去滅火?；馂乃a(chǎn)生的煙霧的數(shù)量遠超過煙霧吸取設備的能力，使煙霧有效地排出變得不可能。沒有有效地強大的滅火系統(tǒng)。Nihonzaka隧道有灑水設備和消防栓。然而，由于巨大的強烈的火災，水從噴頭就蒸發(fā)了。另外，沒有足夠的水來滅火。安裝的標準噴頭有一個流量80升每分鐘，這些水對于建筑火災是足夠了，但是對于隧道火災遠不夠。5能夠了解到什么原因？在隧道內(nèi)配備能在火災發(fā)生的3-5分鐘內(nèi)觀察到火災和立即撲滅火災的系統(tǒng)是非常有必要的。過多的期望不能放在駕駛員和消防隊上來處理隧道火災。作為其中的一部分，隧道管理人員不應該期望通知消防隊發(fā)生火災來達到火災保護的水平6實驗研究的方法和結果我已經(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50m長，10m寬，6m高的模擬隧道進行測量。川端，在福井大學（現(xiàn)金澤大學）當教授，和我觀察了煙霧和火災的行為，以及溫度的分布。我們在火災如何被快速發(fā)現(xiàn)和撲滅開展研究。強烈的意識到隧道滅火系統(tǒng)的必要性，我要提出自動滅火系統(tǒng)這樣一個例子。在大小為50m長，10m寬，6m高的隧道內(nèi)測試俯視（1）過去，有沒有這樣一種系統(tǒng)可以探測移動車輛的或者是災難中火災的溫度，還有測量到距火災發(fā)生位置的距離來計算火災的范圍。（2）現(xiàn)在，有一種泡沫水滅火系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以在火災的初始階段辨別火災，還可以向著火源釋放水或著泡沫，通過這種方式在火災蔓延之前就撲滅火災。（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，能使消防隊輕松進入隧道，進一步開展消防和救生措施。隧道火災的泡沫水滅火系統(tǒng)：擁有了這種泡沫水滅火系統(tǒng)，安裝在隧道火災區(qū)域的紅外線探測器首先發(fā)現(xiàn)火災，然后火災報警信號從主控面板發(fā)送到局部控制面板。安裝在水檢測器的紅外攝像機尋找火災的來源，然后計算火災的大小，計算到火災源的距離，計算火災源的溫度。當溫度達到200攝氏度以及以上時，系統(tǒng)給現(xiàn)場的水檢測器命令，打開電機閥，開始執(zhí)行3%-6%的稀釋泡沫水噴向火源。火災的發(fā)生和泡沫水的應用僅隔三分鐘。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：帶有紅外火焰檢測器的壓縮水監(jiān)控裝置。50mintervalbetweenwatermonitors:兩個水檢測器的間距為50mFoamwatermonitorsarerecommendedtoinstallinzigzagarrangementforeffectiveperformance:建議泡沫水檢測器交錯安裝以便達到好的效果?；馂陌l(fā)生后的四分鐘，大量的泡沫（1.000到1500l/min）以一種預先設置的模式在火災附近產(chǎn)生來壓制火焰。從探測到火災到抑制的時間大約是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)與水檢測器一樣，安裝在同一個區(qū)域，有3-4個突出噴嘴，單獨的電機閥和進料管道，與那些檢測器是等價的。如果泡沫水滅火系統(tǒng)失效，這個冷卻系統(tǒng)就會在適當區(qū)域發(fā)出信號用來打開電機閥，并且從3-4個噴嘴里以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，以及側壁上形成水帷幕。這個系統(tǒng)使隧道內(nèi)的溫度降低，幫助消除煙霧和抑制火災。蘋果型冷卻系統(tǒng)結論：在火災的最早的階段準確確定火災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。在火災現(xiàn)場釋放大量的水以及滅火泡沫能夠使我們極大節(jié)省滅火時間，效果是隧道內(nèi)能見度的快速恢復，以及黑煙和熱量的快速擴散，還有阻止了隧道頂板的坍塌。當所有上述事情都完成后，隧道會很好用。每個國家的政府應要求發(fā)展國家的最先進的消防系統(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，我們需要一個強有力的領導高瞻遠矚，深刻洞察和持續(xù)關注火災的對策，來防止隧道災難。如果我能鼓勵人們致力于隧道安全，并有助于消除對我們的生命和財產(chǎn)構成威脅的危險，我會很高興。參考文獻：

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

2）公路隧道的火災數(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