國內(nèi)鐵路隧道消防技術(shù)發(fā)展探討

劉 飛

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北武漢 430063)

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國內(nèi)鐵路隧道消防技術(shù)發(fā)展探討

劉 飛

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北武漢 430063)

介紹原鐵道部科技發(fā)展計劃中所列的隧道消防技術(shù)各課題研究內(nèi)容和主要成果，綜述鐵路隧道消防技術(shù)的主要發(fā)展歷程，并重點介紹山區(qū)鐵路隧道消防的現(xiàn)狀研究成果，包括封堵洞口降氧技術(shù)、固定消防技術(shù)和移動消防技術(shù)，以期完善隧道消防技術(shù)及規(guī)范編制，為今后隧道消防技術(shù)研究與設(shè)計方向提供參考。

山區(qū)鐵路 鐵路隧道 消防技術(shù)

1 概述

隨著我國鐵路建設(shè)的發(fā)展，鐵路隧道越來越多，越來越長，已建成的鐵路特長隧道已達十余座。如果隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，將很難控制火勢，人員物資也極難疏散，容易造成慘重的人員傷亡及重大經(jīng)濟損失[1-3]。鐵路作為我國不可缺少的重要交通方式，在國家經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，正常情況下山區(qū)鐵路列車發(fā)生火災(zāi)的可能性極小，但是列車火災(zāi)確實偶有發(fā)生，并造成了不可換回的損失，也使乘客及貨物安全受到了嚴重威脅，尤其列車火災(zāi)發(fā)生在鐵路隧道內(nèi)時，造成的損失更是具有毀滅性，究其原因是由于鐵路隧道一般地處偏遠，救援力量很難及時到達，施展空間有限等[4]。對于山區(qū)鐵路隧道火災(zāi)及消防技術(shù)措施的研究一直是我國鐵路消防的研究重點，隧道消防的研究水平也間接反映了國家的綜合科技實力和社會進步。

2 鐵路隧道消防技術(shù)主要發(fā)展歷程

我國早在1992年就展開了“隧道消防技術(shù)的研究”，并由原鐵道部列為科技發(fā)展計劃的重點項目進行研究。鑒于課題涵蓋內(nèi)容多，涉及領(lǐng)域廣，先期開展了“A——運營隧道消防技術(shù)條件、B——長隧道消防常備技術(shù)措施的設(shè)計研究、C——長隧道火災(zāi)移動式救援列車初步設(shè)計方案的研究”三個子項的研究。

這三個子項的課題研究也分別取得了一系列的研究成果。運營隧道消防技術(shù)條件的研究提出了鐵路隧道消防一些設(shè)計規(guī)范的基本原則，根據(jù)隧道等級劃分相應(yīng)的消防等級、設(shè)置標準、消防行動準則及運營消防管理體制等，為今后鐵路隧道的設(shè)計、施工及運營管理工作提供依據(jù)，為最終制定我國鐵路隧道消防設(shè)計規(guī)范打下最初的基礎(chǔ)。消防常備技術(shù)措施的研究是為了能在火災(zāi)初期的及時報警和展開自救工作；移動式救援列車具有機動靈活，投資少的特點，可以用于撲滅隧道火災(zāi)，同時也可以運送其他救援設(shè)施，是將來研究的重點方向。

1994年，原鐵道部繼續(xù)設(shè)立了關(guān)于隧道火災(zāi)研究的課題，總共包括6個子項，涉及“隧道火災(zāi)事故發(fā)生的原因”、“火災(zāi)隧道封閉火區(qū)有害物質(zhì)的快速檢測及防范”、“火災(zāi)隧道洞口簡易封堵滅火方法及其設(shè)備的研究設(shè)計”、“隧道內(nèi)自反應(yīng)滅火器具的研究”、“熔纜式定溫火災(zāi)自動報警系統(tǒng)”及 “隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評定方法和加固措施”等研究內(nèi)容[4-5]。此階段更加深入研究了新型隧道消防的報警系統(tǒng)、火災(zāi)傷害評判標準等更加細致的內(nèi)容。

3 山區(qū)鐵路隧道消防的現(xiàn)狀研究成果

“預(yù)防為主，防消結(jié)合”是我國山區(qū)鐵路隧道消防工作的基本方針。消防方法有隔離法、降溫法和降氧法三種。對于隧道中著火且不能運行的列車火災(zāi)，一般采用降溫和封堵隧道洞口的方法降氧滅火，主要滅火設(shè)備包括固定式自動消防系統(tǒng)和移動式消防設(shè)備兩種[6]。

固定式消防系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，包括火災(zāi)探測報警系統(tǒng)、自噴系統(tǒng)、疏散系統(tǒng)、通風(fēng)排煙系統(tǒng)和控制中心等。針對特長隧道，由于火災(zāi)發(fā)生位置不確定，造成人員和設(shè)備不能及時進入，因此在火災(zāi)發(fā)生初期依靠固定式滅火設(shè)備進行滅火。移動式消防設(shè)備主要是以隧道消防救援車的形式為主，例如德國為用于長大鐵路隧道的火災(zāi)救援，曾特別設(shè)計制造了價值約460萬美元的隧道火災(zāi)救援列車。移動式消防設(shè)備目前尚不成熟[7]。

近幾年，我國一直重視對山區(qū)鐵路隧道消防技術(shù)的發(fā)展研究，主要涉及隧道火災(zāi)的特點、發(fā)生原因以及救援技術(shù)等方面。目前在以下幾個方面的消防技術(shù)研究中取得了很多成果。

3.1 封閉隧道洞口降氧滅火技術(shù)的研究

如果山區(qū)隧道內(nèi)油罐列車火災(zāi)發(fā)生之后，隧道內(nèi)的人員已全部安全撤離，這時候可以考慮采用封閉隧道洞口的方法降氧滅火。該滅火技術(shù)的關(guān)鍵在于洞口封閉技術(shù)和設(shè)備、封閉火區(qū)燃燒狀況的判別技術(shù)、隧道封閉火區(qū)的降溫技術(shù)和啟封不復(fù)燃的防護技術(shù)等[8]。研究人員通過煤油在封閉空間的燃燒特點來進行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在長度為3 000 m的單線隧道中，單純的封閉洞口，阻止空氣的進入，5 t燃料燃燒只可以持續(xù)24 h。因此，封閉洞口是一種可行的方式。此外還進行了火災(zāi)不復(fù)然條件的試驗，得出了“隧道內(nèi)溫度低于250 ℃，空氣含氧量低于14.4%，燃料油氣的濃度低于爆炸濃度等條件[5]。”

以此為依據(jù)，根據(jù)隧道長度，分為幾種情況。在5 km長度以下的隧道中不管油槽列車在隧道中什么位置著火，都可采用在隧道兩端洞口封堵滅火的方法。當油槽列車在長度為5～15 km的隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，可在隧道內(nèi)適當?shù)攸c采用洞內(nèi)封堵的滅火方法。對于15 km以上的特長隧道，可設(shè)置前述的輔助性固定式自動消防系統(tǒng)對火災(zāi)初期進行預(yù)測預(yù)報和自動滅火處理，把火災(zāi)撲滅在萌芽狀態(tài)[4]。

3.2 隧道火災(zāi)固定消防系統(tǒng)技術(shù)的研究

山區(qū)鐵路隧道火災(zāi)固定消防系統(tǒng)主要是為了在列車發(fā)生火災(zāi)時能及時報警，并在火災(zāi)初期控制火情，以盡可能地降低損失。要求做到經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定，系統(tǒng)中火災(zāi)探測、報警、滅火等一些列措施能及時有效地進行，以利于在火災(zāi)初期隧道內(nèi)的人員展開自救，以及外部救援人員的及時到達。

長度在10 km以上的特長隧道中，一般都要設(shè)置固定式消防設(shè)施及火災(zāi)報警系統(tǒng)。固定式消防設(shè)施包括消火栓系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)。消火栓系統(tǒng)在隧道兩側(cè)需進行交錯布置，間距不得大于50 m。針對特長鐵路隧道，高壓細水噴霧消火栓系統(tǒng)具有水量小、滅火效果好的特點。近年來研究主要集中在高壓細水噴霧消火栓系統(tǒng)的滅火原理、系統(tǒng)組成以及控制方式。其中武廣高速鐵路瀏陽河隧道設(shè)置了高壓細水噴霧系統(tǒng)和超細干粉自動滅火裝置配套進行消防[9-10]。自動滅火系統(tǒng)的發(fā)展大大提升了在火災(zāi)初期控制火情的能力。目前自動滅火系統(tǒng)分為噴淋系統(tǒng)、泡沫水噴霧系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)等。火災(zāi)報警是固定式消防設(shè)施能夠及時進行撲救火災(zāi)的關(guān)鍵。火災(zāi)報警系統(tǒng)一般由手動報警閥、檢測器和控制中心組成。火災(zāi)探測器可分為感溫探測器和感光探測器。感光探測器利用火災(zāi)中特定輻射光的波長進行探測，具有方便維護的優(yōu)點；而感溫探測器是根據(jù)隧道內(nèi)的溫度變化來探測火災(zāi)的發(fā)展，存在著維護困難、造價高的缺點[11-12]。

我國第一座設(shè)計了消防設(shè)施的鐵路隧道是1997年竣工的南昆線米花嶺隧道(9392 m)，該隧道消防工程設(shè)計了消防救援通道與人工報警、隧道內(nèi)外的消火栓滅火、干粉滅火器、光纖報警等組成的消防系統(tǒng)，收到了良好的效果[5]。

3.3 長隧道火災(zāi)移動式救援列車技術(shù)的研究

山區(qū)鐵路隧道中列車發(fā)生火災(zāi)的地點、火災(zāi)的性質(zhì)、火災(zāi)荷載大小都存在很大隨機性，給隧道中的固定滅火設(shè)計帶來諸多不確定因素，而且固定消防設(shè)施的投入和使用中的維護管理費用很高，因而在大量隧道中設(shè)計固定式消防設(shè)施極不經(jīng)濟。為此研究人員提出了移動式的救援列車方案。1990～1991年，我國完成了“長隧道火災(zāi)救援列車可行性論證”的研究報告，提出救援列車總體方案和主要功能及主要技術(shù)參數(shù)。救援列車的主要功能一方面可以堵塞洞口，使得隧道內(nèi)的氧含量降低，減緩火情，在長大隧道或隧道群的兩端設(shè)置可移動的救援滅火列車，是撲滅隧道火災(zāi)有效可行的措施之一。另一方面救援列車本身含有不同功能車節(jié)，分別裝備有化學(xué)滅火裝置、冷卻設(shè)備、檢測設(shè)備、救援設(shè)備等。

救援列車的功能可根據(jù)投資額度進行調(diào)節(jié)，靈活多變，不僅可以到達火災(zāi)點進行撲滅救火，同時也可以運送貨物和人員離開火災(zāi)點，是隧道火災(zāi)消防的一個重點研究方向。

4 展望

為保證山區(qū)鐵路運輸大動脈的暢通無阻，鐵路隧道作為其中的節(jié)點，一旦發(fā)生火災(zāi)將堵塞整個鐵路系統(tǒng)，因此不能對山區(qū)鐵路隧道火災(zāi)掉以輕心。我國目前正對鐵路隧道消防展開系統(tǒng)的研究，對于鐵路隧道的封堵技術(shù)、固定式消防和移動式消防技術(shù)都獲得了一定的研究成果，但目前依然存在著一些技術(shù)、規(guī)范和設(shè)備上的不成熟，將是今后隧道消防技術(shù)研究與設(shè)計的主要方向。

(1)研究并制定鐵路隧道消防技術(shù)條件與規(guī)程，完善鐵路隧道消防設(shè)計、施工與驗收規(guī)范的編制。

(2)在山區(qū)鐵路長隧道中是否必須設(shè)計固定式消防系統(tǒng)，研究并確定設(shè)立條件。其中固定式水消防系統(tǒng)設(shè)計條件與參數(shù)的研究是技術(shù)關(guān)鍵。

(3)移動式消防設(shè)備應(yīng)與固定式消防系統(tǒng)并行發(fā)展，移動式隧道消防救援列車的研制和分布點的設(shè)置都需要進一步的深入研究。

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[3] 象華.歷史上的隧道火災(zāi)[J].山東消防，1999(7)：32-33

[4] 涂文軒.我國鐵路隧道消防技術(shù)的研究[J]. 消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，1997(7)：33-35

[5] 柴永模.鐵路隧道消防技術(shù)研究十年回顧[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2002(4)：37-40

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Discussion on the Development of Fire Protection Technology for Railway Tunnel in China

LIU Fei

2016-07-25

劉 飛(1988—)，男，2009年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)給水排水專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2016)05-0101-03

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