Основные аспекты безопасности использования систем пожаротушения в транспортных тоннелях

В крупных городах мира, таких как Москва, Лондон, Токио, Берлин и др. остро стоит проблема быстрого, беспрепятственного, безопасного передвижения на автомобильном транспорте как внутри города, так и за его пределы. Для решения таких задач было применено использование транспортных тоннелей различной протяженности, диаметра и других технических характеристик. Задача быстроты передвижения, и тем самым развязки «напряженных» дорожных узлов была решена, но вместе с тем появилась проблема безопасности передвижения через автотранспортные тоннели.

Статистика аварий в транспортных тоннелях показывает, что порой они могут носить катастрофический характер, вызывать экономический ущерб, становиться причиной закрытия тоннеля на сроки различной продолжительности, а так же уносить множество человеческих жизней [1]. Причиной вызывающей такие последствия является, прежде всего, пожар в тоннеле.

В табл. 1 представлена статистика крупных пожаров произошедших в мире и повлекших за собой многочисленные человеческие жертвы.

Как видим в России число крупных аварий в тоннелях невелико, это объясняется относительно недавним началом строительства протяженных городских автотранспортных тоннелей, а так же относительно небольшим количеством автомобильного транспорта. Одна в настоящее время ситуация изменилась, количество автомобилей сильно растет, а так же появляются протяженные транспортные тоннели, такие как Лефортовский, Серебряноборский, транспортная развязка на площади Гагарина в г. Москва. Протяженные транспортные тоннеля строятся в городе Сочи к Олимпийским играм 2014 г.

Табчиця I

№	("грея*	Год	Гонис.ть	Домне (И.)	Bill транспортного ере.к им»	lk-роя 1 ная причина ножа ри	11ро.ик ОКИ 1 СЛЫЮСТЬ НВЖЯрВ	Последе i пня от пожара
								1 клопечсскнх wept и	Транспорт ныс средства	Сооружения и vcга шнеки
1	Австралия	2007	Верши Мельбурн	3400	Столкновение легкового авт и грузового	Пожар и» та столкновения	1 час	3 чел	Легковой и грузовой авт	-
*	Австрия	?г>.	Kitzstemhom -фуникулер тоннеля в г Капрун	3300	Пассажирский поезд	Утечка масла ДЛЯ пирамическнх систем него воспламенение		155 чел погибли	1 ж’л состав	Тоннель закрыт более 1 года
3	Австрия	1999	TejepH-Залыбург	6400	Грузовой авт Перевозящий крэскт	Столкновение 4 легковых я 2 грузовых аы	15ч	12 погибли 49 граимирикан	16 грузовых 24 легковых	Серьетиме пивреждения
4	Азербайджан	1995	Баку	-	Метрополитен	Электрическая неисправность	*	26П погибли 256 травмирован	поезд	Сфтъное зддымленпв
5	Китай	1998	•JucizKiu - GimBnc'1 Чтиз^п	800	Поезд	Взрыв газа в цистерне	-	Белее        80 ПОГИбШНХ	поезд	Тоннель разрушен
6	<1>рь| IUDLH-И тал ни	1999	Мол Блан	11600	Грузовик с мукой п маргарином	Утечка топлива'персгре в	>53ч.	39 чел погибли	23 грузовика 10 автомобилей 1 мотоцикл 2 пож машины	Серьезное 1к>вреждения гпшк'ля закрыт 2 года
7	Германия	2000	Берлине кое чегро		Поезд			28 ч получили травмы 350 ч Эвакуировано	1 поезд
8	Италия	.....	Жл тоннель Солерпо	9000	Пассажирский вагон	Дымовая шашка брошенная футбольными фанатами		4 погибли 9 ранены	Поезд
9	Норвегия	2003	ФЛОЙфНП-Берген	3100	Автомобиль	По жир к результате пварии	•	1 чел погиб	Автомобнль	Нарушение целостности км Die ля
10	Норвегия	2liw	Ротсетхорн	1200	Автомобиль	Столкновение	-	2 чел погиб
И	Южная Корея	2003	Станция Тогу В гЖуитнго	400	Поезд	Поджог бетит	24ч	192 ч 1кчнбли, 151 ч ранены	6 вагонов jxwmui	Нарушения бетонных конструкций
12	Швейцария	2001	Сент Готард	16918	Грузовой авто	Cftunmoeeioie 2х грузовых автомобипей	>48 ч	11 погибших	13 грузовых аатомобитей 6 легковых	Повреждено более 250м тоннеля, закрыт более 2 нес
13	Россия	1991	Москве станция метро	-	Поезд	Электрическое замыкание	-		1 поезд	-

Для ликвидации таких чрезвычайных ситуаций как пожары в транспортных тоннелях существует несколько видов аварийных систем:

аварийная система вентиляции;

система аварийного пожаротушения;

системы внешнего оповещения пользователей тоннелем (световое, звуковое, спецзнаки и др.).

Стоит сказать, что полной безопасности ни одна из представленных систем не гарантирует, и более того все эти аварийные системы направлены на предотвращение уже случившегося пожара. В настоящее время активное распространение получила система пожаротушения с применением разбрызгивателей (спринклерная система пожаротушения, дренчерная система пожаротушения).

Спринклерная (дренчерная) система пожаротушения представляет собой трубопровод с орошающей жидкостью (чаще всего водой) подведенный к множеству распылителей, расположенных по длине тоннеля (рис. 1). Располагают разбрызгиватели чаще всего в верхней части свода тоннеля, однако это расположение может меняться в зависимости от инженерных решений для конкретного тоннеля [2].

давлением

Рис. 1. Система аварийного пожаротушения жидкостью

Среди основных преимуществ,  применения  спринклерных

(дренчерных) установок, можно выделить:

предотвращение распространения пожара, защита конструкций тоннеля и его инфраструктуры;

снижение среднеобъемной температуры;

предотвращение перехода пожара на соседние автомобили; охлаждение подаваемого воздуха.

Исследования, проводимые японскими специалистами [3] , показали, что спринклерные (дренчерных) установки эффективны при тушении области вокруг открытого пламени пожара, но полностью потушить пожар им не удается.

Так же использование спринклерных (дренчерных) установок при тушении пожаров в транспортных тоннелях, может вызывать ряд других возможных опасностей [5] , таких как:

увеличение площади растекания горючих жидкостей (бензин, дизтопливо, керосин и др.) за счет разбавления их водой;

пар, вызванный испарением воды, используемой для тушения пожара, может стать причиной травматизма людей;

малая эффективность при пожарах внутри автотранспорта;

тушащие вещества (вода) охлаждают слой дыма и перемешивают его, так, что он теряет свою слоистость и покрывает всю высоту тоннеля;

тушащие вещества затрудняют видимость в тоннеле (соответственно запуск спринклеров (дренчеров) должен производиться только лишь после эвакуации людей в безопасное место);

Так же, ко всему вышеприведенному стоит добавить, что при совместном использование аварийной системы вентиляции и спринклерных (дренчерных) установок может быть нарушена эффективность данных систем. Можно предположить, что аварийная система вентиляции со скоростями воздуха до 5м/с а порой и выше могут вызывать эффект «сдувания» взвешенных частиц воды в воздухе, а сами частицы воды в воздухе будут создавать для вентиляции дополнительное сопротивление, что так же будет нарушать процессы эффективного подавления пожара.

Рассмотрим эффективность спринклерных (дренчерных) установок с учетом времени обнаружения возгорания и времени активации спринклерной (дренчерной) системы тушения пожара (рис. 2). В графике используется зависимость температуры от времени с момента возгорания для различных веществ [4]

Рис. 2. График зависимостей температура/время от вида пожарной нагрузки

I- Время обнаружения возгорания, мин.,

II- Время активации системы пожаротушения, мин.,

1- горение автомобиля; 2-горение поезда; 3- горение древесины;

4- горения углеводородов с мощностью 300МВт.; 5-горение углеводородов; 6- горение углеводородов Европейски й стандарт.

Из рис. 2 видно, что увеличение температур для различной пожарной нагрузки происходит очень быстро, температура в первые 5 минут достигает значений в 500, 900, 1000 и даже 1200 0С. Время необходимое для обнаружения пожара и для ввода в действие аварийной системы пожаротушения (спринклерная (дренчерная) установка) составляет от 4 и более минут, но за это время температура может достичь высоких значений, для подавления которых потребуется как значительный расход жидкости, так и продолжительное время.

Рассмотрев лишь некоторые возможные сценарии пожаров в автотранспортном тоннеле и системы пожаротушения, можно сделать выводы, что время обнаружения очага горения и время срабатывания системы тушения занимает время, в течение которого возгорание может успеть перейти в катастрофический пожар. Так же использование спринклерных (дренчерных) систем пожаротушения до полной эвакуации людей находящихся в тоннеле, может представлять угрозу их жизни и здоровью.

Использование спринклерных (дренчерных) систем пожаротушения способно уменьшит пожар в транспортном тоннеле, тем самым снизить интенсивность тепловыделения в пространство тоннеля, что безусловно актуально, однако взаимодействие вентиляции и спринклерной (дренчерных) системы, установление оптимального времени срабатывания и обнаружения возгорания, а так же другие недостатки спринклерных систем требуют дальнейшего исследования, изучения и анализа.