姚勝東

（上海電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究所有限公司，上海 200023）

隧道消防聯(lián)動(dòng)控制策略

姚勝東

（上海電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究所有限公司，上海 200023）

對(duì)隧道中影響通行且造成損失最大的火災(zāi)事故進(jìn)行了分析，并以云南昆明西三環(huán)崗頭山隧道工程為背景，針對(duì)隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的各種情況，提出了消防聯(lián)動(dòng)控制策略并對(duì)其中某一情況進(jìn)行了具體分析。

隧道火災(zāi)；聯(lián)動(dòng)控制；消防報(bào)警；設(shè)備監(jiān)控；滅火系統(tǒng)；安全疏散

0 引 言

我國是多山多水，地形復(fù)雜的國家，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)城鎮(zhèn)人口持續(xù)增長，城市規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，城市正處于高速建設(shè)發(fā)展階段，復(fù)雜的地形如湖泊、河流、山體往往制約著城市的均衡發(fā)展，而隧道是緩解特殊地形交通的捷徑，各地紛紛上馬隧道工程，如山體、河底、江底、湖底甚至于海底隧道，但隨著隧道的大量建設(shè)，隧道事故也在增長。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道內(nèi)影響安全通行的事故主要為以下幾種：火災(zāi)（發(fā)動(dòng)機(jī)自燃、輪胎起火、線路故障、貨物自燃及碰撞起火［1］），大型棄物、行人進(jìn)入、車輛逆行、交通事故等。其中封閉隧道的事故主要是火災(zāi)，而其他事故只須封閉一條車行道，對(duì)隧道的正常運(yùn)行影響較小，所以相比于其他事故，火災(zāi)造成的影響較多，而且由于隧道特殊的環(huán)境，一旦發(fā)生交通火災(zāi)事故，將導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)施毀壞，甚至造成災(zāi)難性后果。國內(nèi)外的例子很多，例如浙江省貓貍嶺隧道、1999年法國－意大利Balanc隧道、1979年日本燒津隧道等。為此正確的消防聯(lián)動(dòng)控制策略將極大地降低或避免火災(zāi)所造成的損失、人員的傷亡，同時(shí)方便火災(zāi)救援的進(jìn)行。

本文主要以山體公路隧道為背景，通過分析隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)情況下，火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、排煙與通風(fēng)、給水及滅火設(shè)施設(shè)備和安全疏散、交通廣播等系統(tǒng)的動(dòng)作情況，對(duì)隧道消防聯(lián)動(dòng)做具體的分析。

1 項(xiàng)目簡介

該隧道位于昆明市區(qū)，連接昆明市西北三環(huán)，為城市快速路隧道工程，按高速公路A級(jí)隧道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，隧道全長3 200米，采用單洞三車道單向行使。該隧道的消防系統(tǒng)主要包括火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、消防通訊、消防照明、消防廣播、滅火設(shè)備、隧道內(nèi)裝、通風(fēng)、安全疏散和避難設(shè)施、消防水系統(tǒng)、監(jiān)控信號(hào)系統(tǒng)以及其他消防設(shè)施組成。

從技術(shù)的角度來看，隧道綜合監(jiān)控的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)控制是一個(gè)多專業(yè)的綜合設(shè)計(jì)［2］，為此分為二個(gè)系統(tǒng)，一是火災(zāi)的探測(cè)和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，二是隧道內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)，只有通過這二個(gè)系統(tǒng)的完美配合才能完成隧道內(nèi)的消防聯(lián)動(dòng)控制。隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要由火災(zāi)圖形工作站、火災(zāi)報(bào)警主機(jī)、光纖光柵主機(jī)以及設(shè)置在隧道內(nèi)的光纖光柵探測(cè)器、智能煙感探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、區(qū)域火災(zāi)顯示盤、聲光報(bào)警器以及分布在隧道內(nèi)的火災(zāi)模塊箱等設(shè)備組成。整個(gè)隧道內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)分為強(qiáng)電和弱電控制，本文主要是分析消防策略，所以涉及的內(nèi)容是控制系統(tǒng)。為保障隧道內(nèi)交通安全、隧道運(yùn)行管理的可靠進(jìn)行，整個(gè)隧道的機(jī)電系統(tǒng)包括中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、無線（公安、專網(wǎng)）系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等［3］。這些子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)硬件資源共享，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)綜合，多功能集成，多系統(tǒng)信息互通、資源共享使管理信息和控制信息一體化，形成一個(gè)綜合平臺(tái)，建立擁有多種解決預(yù)案的智能化操作系統(tǒng)，便于隧道整體的控制、管理和維護(hù)，可以統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)正?；虍惓Ｇ闆r下各個(gè)設(shè)備的控制方案，從而達(dá)到全面集中、智能監(jiān)控的目的，以確保隧道工程能在保障正常運(yùn)營、人身安全的前提下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)隧道工程統(tǒng)一監(jiān)控、集中管理，實(shí)現(xiàn)隧道總體的防災(zāi)、減災(zāi)和救災(zāi)功能［4］，以及提高車輛通過能力的目的。

2 火災(zāi)聯(lián)動(dòng)策略分析消防聯(lián)動(dòng)

隧道是建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境相對(duì)密閉的場合，而且在隧道的運(yùn)行過程中，車輛和人員眾多，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，為此本文事例的隧道在投運(yùn)之前，制定了隧道火災(zāi)救災(zāi)流程，總體消防聯(lián)動(dòng)火災(zāi)救災(zāi)策略如圖1所示。

圖1 總體消防聯(lián)動(dòng)火災(zāi)救災(zāi)策略圖

按照這個(gè)流程，在正常情況下，隧道內(nèi)部所有檢測(cè)系統(tǒng)正常工作，當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)時(shí)，值班人員將通過視頻圖像確認(rèn)是否發(fā)生火災(zāi)，如確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，將確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)的地點(diǎn)，判別火災(zāi)的狀況，如火災(zāi)嚴(yán)重，則請(qǐng)求地方救災(zāi)；如火災(zāi)一般，在運(yùn)行公司的處理范圍內(nèi)，則自行救災(zāi)，按預(yù)設(shè)的程序啟動(dòng)相應(yīng)的救災(zāi)流程，進(jìn)行人員疏散滅火；當(dāng)災(zāi)情控制后，清理現(xiàn)場、聯(lián)動(dòng)復(fù)位，隧道再次正常投入運(yùn)行。但由于本例的隧道全長3 200 m，火災(zāi)事故可能發(fā)生在隧道內(nèi)任意一個(gè)地點(diǎn)，由于隧道的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的布局和著火時(shí)煙霧和氣體的傳播方式，每個(gè)不同的點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員疏散的路徑也不同，疏散時(shí)間也不同，為保障人員安全所設(shè)立的機(jī)電設(shè)備動(dòng)作都不一樣，需要根據(jù)隧道火災(zāi)發(fā)生的不同地點(diǎn)建立消防聯(lián)動(dòng)模式。因此，從總體上將按照隧道車行通道作為具體劃分點(diǎn)，將整個(gè)隧道從整體上劃分為12個(gè)火災(zāi)分區(qū)，相對(duì)應(yīng)于12個(gè)火災(zāi)分區(qū)共有12種火災(zāi)聯(lián)動(dòng)模式，具體劃分如表1所示。

表1 火災(zāi)分區(qū)聯(lián)動(dòng)模式表

圖2 消防聯(lián)動(dòng)火災(zāi)救災(zāi)平面圖

對(duì)于這12種火災(zāi)模式，將制定12種不同的聯(lián)動(dòng)模式，每一種模式執(zhí)行的聯(lián)動(dòng)程序都不相同，動(dòng)作的設(shè)備也不相同?，F(xiàn)在就選則具有代表意義的工況進(jìn)行說明，以典型的火災(zāi)點(diǎn)——隧道中端發(fā)生的火災(zāi)為例，具體分析聯(lián)動(dòng)方案。以圖2為火災(zāi)發(fā)生時(shí)的人員車輛撤離階段平面圖和消防滅火階段聯(lián)動(dòng)平面圖，具體描述整個(gè)隧道內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)的情況。

從圖2可以看出，整個(gè)聯(lián)動(dòng)模式可分為二個(gè)階段，（1）火災(zāi)發(fā)生后人員車輛撤離階段，（2）消防滅火階段。當(dāng)隧道中段發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的光纖光柵傳感器探測(cè)到火災(zāi)點(diǎn)溫度發(fā)生變化，當(dāng)溫度升到一定數(shù)值時(shí)，發(fā)出火災(zāi)信號(hào)，通過火災(zāi)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)傳送到控制中心的光纖光柵主機(jī)，再由光纖光柵主機(jī)將火警信號(hào)通過接點(diǎn)形式傳送到消防報(bào)警主機(jī)，消防報(bào)警主機(jī)在收到光纖光柵報(bào)警信號(hào)后發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；同時(shí)消防報(bào)警主機(jī)將發(fā)生火災(zāi)的地點(diǎn)以及火警信號(hào)通過控制中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送給控制中心的綜合監(jiān)控平臺(tái)，在平臺(tái)的監(jiān)控界面上顯示火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)并為防止誤報(bào)警要求值班人員確認(rèn)火災(zāi)報(bào)警；同時(shí)綜合平臺(tái)將火警信號(hào)按預(yù)設(shè)的程序傳送給CCTV系統(tǒng)，CCTV系統(tǒng)在接到報(bào)警信號(hào)后進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，將發(fā)生火災(zāi)地點(diǎn)最近的視頻信號(hào)顯示到主監(jiān)上；中控值班人員在接到報(bào)警信號(hào)后同時(shí)通過視頻信號(hào)確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，按下綜合監(jiān)控平臺(tái)上火災(zāi)報(bào)警的確認(rèn)鍵后，系統(tǒng)將自動(dòng)按預(yù)設(shè)的消防聯(lián)動(dòng)模式進(jìn)行動(dòng)作。從圖2可以看出，首先將通過交通誘導(dǎo)設(shè)施（如信號(hào)燈、信息板）關(guān)閉火災(zāi)點(diǎn)后方的隧道，同時(shí)根據(jù)交通流對(duì)另外一條通行的隧道進(jìn)行交通管制；利用信息板發(fā)布“前方事故，車輛繞道”的信息，制止后續(xù)外來車輛進(jìn)入火災(zāi)隧道；同時(shí)打開隧道內(nèi)火災(zāi)事故點(diǎn)后方的防火卷簾門。隧道內(nèi)在火災(zāi)事故點(diǎn)后方的原有通行車輛將按箭頭的方向進(jìn)行疏散，火災(zāi)事故前方的車輛按原先正常的行駛方向離開隧道；隧道內(nèi)車輛上的乘客將通過隧道內(nèi)的人行橫洞進(jìn)行疏散。在確認(rèn)火災(zāi)的同時(shí)，除利用交通設(shè)施發(fā)出火災(zāi)警報(bào)阻止外來車進(jìn)入隧道并誘導(dǎo)隧道內(nèi)車輛撤離外，還可通過設(shè)在隧道內(nèi)的有線、無線廣播指引就近滅火及疏導(dǎo)隧道內(nèi)外車輛駛離危險(xiǎn)區(qū)域；同時(shí)火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的消火栓指示燈閃爍指示，提醒人員自救滅火；一旦消火栓啟用，消防水系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)管網(wǎng)的壓力自動(dòng)系統(tǒng)保持輸水管道的壓力；由于隧道火災(zāi)產(chǎn)生的濃煙和高溫是造成人員傷亡的主要原因［5］，所以隧道內(nèi)的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)將調(diào)整火災(zāi)隧道內(nèi)通風(fēng)風(fēng)機(jī)的方向及功率，以達(dá)到控制煙霧的擴(kuò)散，為車輛和乘客爭取逃生時(shí)間。

在消防人員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場后，進(jìn)入火災(zāi)滅火階段，此時(shí)著火隧道一側(cè)的行車通道防火卷簾門關(guān)閉，對(duì)側(cè)車道的門繼續(xù)打開，讓滯留在通道內(nèi)的車輛繼續(xù)撤離；同時(shí)通過交通指示燈的指揮，將對(duì)側(cè)通道改為雙向運(yùn)行；通過隧道內(nèi)的有線、無線廣播提示未發(fā)生火災(zāi)的隧道目前改為雙向通行，同一時(shí)間設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出命令，將發(fā)生火災(zāi)側(cè)的隧道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)開啟數(shù)量增加，提高隧道內(nèi)的風(fēng)量，使隧道內(nèi)的風(fēng)速超過2．5m／s，將隧道內(nèi)火災(zāi)點(diǎn)的煙霧快速排出隧道，凈化空氣，提高能見度，方便消防人員執(zhí)行搶險(xiǎn)救災(zāi)。

在整個(gè)救援工作結(jié)束后，通過控制中心的值班人員確認(rèn)搶險(xiǎn)救災(zāi)工作已完成，在控制中心的操作平臺(tái)上確認(rèn)事故已消除，隧道恢復(fù)通行，此時(shí)消防模式將執(zhí)行恢復(fù)操作，自動(dòng)恢復(fù)到火災(zāi)發(fā)生前隧道內(nèi)各個(gè)設(shè)備原先的工作狀態(tài)，整個(gè)隧道的所有設(shè)備再次進(jìn)入正常運(yùn)行模式。

從上述的流程可以看出，隧道內(nèi)消防聯(lián)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的過程，對(duì)于整個(gè)隧道系統(tǒng)而言，隧道消防聯(lián)動(dòng)只是整個(gè)隧道運(yùn)行管理過程中聯(lián)動(dòng)的一部分，隧道內(nèi)發(fā)生的各種情況都設(shè)置了一個(gè)相應(yīng)的預(yù)案，從而保證了在事故發(fā)生時(shí)，按最正確的方式進(jìn)行操作，減少了由于人員緊張或其他因素引起的誤操作，從而保證隧道安全可靠的運(yùn)行。

3 結(jié)束語

在實(shí)際工程應(yīng)用中，在綜合監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)中按照以上述論述的消防策略進(jìn)行了具體編程調(diào)試，順利通過了當(dāng)?shù)叵啦块T的驗(yàn)收，該系統(tǒng)自2010年投入運(yùn)行至今，運(yùn)行安全可靠，已成功撲滅幾次事故，對(duì)保障隧道安全可靠通行提供了安全保障。同時(shí)這種消防策略在國內(nèi)其他隧道也得到廣泛的應(yīng)用，且在國內(nèi)大廠隧道紛紛上馬建設(shè)的情況下，有極好的借鑒作用。

［1］王輝，王丹．公路隧道火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)分析［J］．河北交通科技，2009，6（2）：44－46．

［2］張杰．越江隧道應(yīng)急消防系統(tǒng)中綜合監(jiān)控的配合設(shè)計(jì)［J］．中國市政工程，2010，35（S1）：42－44．

［3］王志偉，楊超．高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展［J］．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，46（6）：8－16．

［4］范益群，王曦，蔣衛(wèi)艇．水底公路隧道安全方案及消防安全性能化設(shè)計(jì)［J］．地下工程與隧道，2006，20（2）：60－63．

［5］陳立道，王錦，吳曉宇．道路與隧道火災(zāi)預(yù)防和控制研究［J］．地下空間，2003，23（1）：72－74．

Coordinated Control Strategy for Tunnel Fire Prevention

YAO Sheng-dong
（Shanghai Electrical Automation D＆R Institute Co．，Ltd．，Shanghai200023，China）

This paper analyzes tunnel fire accidents which affect traffic and cause most serious losses，and in the background of Gangtou Hill Tunnel，West 3rd Ring，Kunming，Yunnan，proposes a coordinated fire control strategy to dealwith possible contingencies in case of tunnel fire，and gives a detailed analysis of one of those contingencies．

tunnel fire；coordinated control；fire alarm；equipment supervision；fire extinguishing system；safety evacuation

10．3969／j·issn．1000－3886．2014．04．027

TP272／278

A

1000－3886（2014）04－0079－03

姚勝東（1969－），男，浙江人，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士高級(jí)工程師，專業(yè)：自動(dòng)化。

定稿日期：2014－04－18

受上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)資助（編號(hào)：12DZ2250900）