公路隧道消防系統現狀分析及發展趨勢

黃菲雨，路晨雨

(長安大學，陜西 西安 710061)

0 前 言

近年來，隨著交通事業的快速進步，交通運輸行業的快速興起，我國公路隧道建設也取得了前所未有的成就。截至2018年底，全國公路隧道共17 738處，總里程1 723.61萬 m，相比上一年增加1 509處、195.10萬 m，其中特長隧道1 058處、470.66萬 m，長隧道4 315處、742.18萬 m。隨著隧道數目和長度的增加,隧道內發生火災事故的頻率也在增加，因此，公路隧道消防技術的研究對公路隧道建設的發展、進步具有重要意義。

1 公路隧道消防技術必要性

1.1 公路隧道火災的特點

1)隧道結構具有狹長、空間小和封閉的特點，因此，一旦發生火災，會出現人員疏散難、排煙散熱難、消防救援實施難的問題，很容易造成重大的人員傷亡和財產損失這樣極其有破壞性的后果。

2)隧道內一旦發生火災,相對封閉的空間內將消耗大量氧氣且產生大量有毒氣體,其中CO的危害性最大。大量的案例表明，由于氧氣含量低，有害氣體含量較高時會導致洞內人員喪失逃生能力而被困于隧道中。另外火災中CO即使不造成人員死亡,但吸入過量的CO也會引起其他生理上的疾病。

3)隧道內一旦發生火災，車載貨品、燃油將同時燃燒,火勢蔓延迅速，持續時間長，滅火難度大，尤其是當隧道內交通擁堵時，更易引發二次火災，造成更大的傷亡和經濟損失。

4)隧道內發生火災時，溫度常常高達1 000 ℃，對于襯砌混凝土結構，在高溫作用下，鋼筋與混凝土的黏著力基本喪失，鋼筋的抗拉強度下降致使結構的整體承載力降低，甚至完全喪失，最終可能會造成混凝土剝落甚至隧道崩塌。

1.2 研究公路隧道消防技術的意義

由于隧道結構的特殊性，隧道火災不僅會造成巨大的人員傷亡和經濟損失，造成極其惡劣的影響，而且會破壞交通設施，對交通運輸行業產生巨大影響。近年來，隨著隧道長度和交通量的增加,隧道內發生火災風險的概率逐漸上升，因此，公路隧道消防安全問題的嚴峻性和迫切性越來越明顯。

2 現有隧道消防技術

2.1 隧道專用泡沫噴霧滅火系統

通過分析隧道火災的特點，在隧道內安裝專用的泡沫噴射滅火系統，不僅可以大大提高滅火的效率，而且是目前國際上最先進、最理想的隧道滅火系統之一，其特點如下。

1)結合了水噴霧系統和泡沫系統的優勢，起到了水噴霧和泡沫冷卻、消防控火的作用，以及通過泡沫隔斷氧氣有效滅火，水分蒸發窒息而防止死灰復燃;同時可節省泡沫混合液，并能保證其安全性，因而具有較高的滅火和環保性能。

2)滅火時，其優點在于水霧水滴沖擊動能大，混合泡沫液能直達燃燒表面，從而用泡沫隔斷氧氣，并且能有效地覆蓋流淌火，防止復燃。噴淋系統噴霧后，可迅速降低火災熱量和輻射熱量；快速降低揮發性氣體濃度，有效抑制爆炸;很大程度上提高了能見度和透光率，使消防救援人員可以有更好的能見度和安全性。

目前，在浙江臺金高速公路蒼嶺隧道設置了自動噴霧-泡沫滅火系統，并與隧道內火災自動檢測報警系統實施聯動控制，經調試，系統噴霧均勻，運行可靠。

2.2 隧道通風排煙系統

通風排煙系統主要用于隧道縱向通風與側向集中排煙。公路隧道通風系統主要由以下幾個結構組成，其中包括車輛檢測器，傳感器，風速風向檢測器，區域控制器攝像，風流機和中心計算機等部件構成，部件相互制約影響，火災發生時，經檢測器、傳感器、攝像獲取隧道內車輛車速、車流量和火情數據，然后通過計算機進行數據處理，與標準值進行比較，以此控制風流機的開關。

2.3 隧道照明系統

2.3.1 按回路控制

在LED光源大量應用之前，分回路按洞外亮度L20(S)或按時序控制加強照明的方式大多被采用，該控制通過切換照明電路來增加或減少工作燈，達到控制照明的目的。其優點在于控制系統組成簡單、控制可靠；其缺點在于節能性差、照明效果較弱。

2.3.2 回路控制調光系統

主要采用雙絞線傳輸PWM信號，PWM接口驅動根據 PWM 占空比調節輸出電流，從而調節亮度。 其優點是接口電源驅動價格較低，缺點是只能回路調光，不能進行單燈調光控制，可以作為一般的自動控制方式使用，但不符合智能控制的條件。

2.4 隧道消防報警系統

推薦采用美國通用電氣EST3系列的火災手動報警系統及GE雙波長火焰自動探測子系統相配套技術方案。系統結合了自動檢測和手動報警兩種方式，檢測隧道內的火險情況，并通過計算機系統或區域控制器監測火災的大小及嚴重程度，實現與其他消防系統報警聯動，可實時為中控室的工作人員提供火情，從而協調、制定具體滅火方案，組織消防救援。優點是具有性能先進、質量可靠等特點，最大程度上減少人員傷亡和經濟損失。缺點是此報警系統造價高，一般只在大型隧道中設置，中小型隧道一般不設置監控設施，這種情況下，洞內火災情況將不好判斷，影響救災效率。且手動報警按鈕具有一定的危險性，需人工操作，且操作時具有不定性、不可預估性。

3 結 語

1)使用泡沫噴淋滅火系統，且還未能解決隧道通風排煙系統對噴淋效果的影響，但隨著隧道長度的增加，泡沫噴霧滅火系統將大量投入使用，應重點研究節能效用和減小其他設施對滅火效果的影響。

2)應針對不同規模、不同用途、不同地質條件的隧道制定相對應的火災防范設計規范，保持各個系統互相協調配合。將智能控制技術與消防救援技術相互融合，使公路隧道消防救援系統集合自動化、智能化、經濟節能等特點。

3)監控、報警系統應隨著計算機技術、自動化技術的發展不斷升級。應及時探測到火情，確認火災大小、嚴重程度并進行迅速通報，使救援及運營單位第一時間獲取現場火情具體信息，較為合理地安排救援、處置方案。

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