楊雷生

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

隨著高速公路隧道數(shù)量增長，隧道中的火災(zāi)事故也變得越發(fā)頻繁。一些長度較長的隧道或者隧道群行車密度較大，行車速度的不斷提高以及線路維護的高難度，使得隧道內(nèi)路面的質(zhì)量不斷下降，很容易出現(xiàn)交通事故，引發(fā)隧道火災(zāi)。同時，隧道內(nèi)部各種電氣設(shè)備的增加，使得電氣起火的概率不斷提高，加上隧道本身的半封閉結(jié)構(gòu)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，人員的疏散以及火災(zāi)的撲救都會變得相當(dāng)困難。對此，應(yīng)該在隧道內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)測、預(yù)警和自動撲救，以此將火災(zāi)造成的損失降到最低。

1 高速公路隧道火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的特殊要求

1.1 火災(zāi)特點

(1)火災(zāi)類型多樣。高速公路隧道火災(zāi)的形成原因多種多樣，火災(zāi)類型多樣，受不同燃燒物質(zhì)的影響，明火、煙霧出現(xiàn)的時間會有所不同，而煙霧的存在對于火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的觸發(fā)和定位會產(chǎn)生一定的影響。高速公路隧道火災(zāi)事故發(fā)生的原因如圖1所示。

圖1 高速公路隧道火災(zāi)事故發(fā)生的原因分析餅圖

(2)對報警的及時性和可靠性要求嚴(yán)格。高速公路隧道中的車流量較大，車速較快，隧道本身屬于半封閉空間，不管是人員疏散還是通風(fēng)排煙都比較困難，一旦因為火災(zāi)發(fā)生擁堵，救援人員難以接近事故發(fā)生地點，而且交通管制的手段十分有限[1]，一旦火災(zāi)報警出現(xiàn)延遲或者漏報的情況，可能導(dǎo)致?lián)p失增大。

(3)隧道風(fēng)會對火災(zāi)報警的及時性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾。高速公路隧道受自然風(fēng)和車輛通過帶動的氣流等因素的影響，常年存在著隧道風(fēng)，其對于火災(zāi)產(chǎn)生的熱氣團有著一定的稀釋和降溫作用，在這種情況下，如果應(yīng)用的是分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)，可能會受到干擾而出現(xiàn)報警響應(yīng)延時的問題。

1.2 特殊要求

(1)必須保證火災(zāi)報警的及時性和可靠性。依照《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116-2013)等規(guī)范的要求，對于高速公路隧道而言，火災(zāi)報警的響應(yīng)時間應(yīng)≤60 s，確保隧道交通監(jiān)控部門能夠及時發(fā)現(xiàn)隧道中出現(xiàn)的火災(zāi)事故，為交通管控、引導(dǎo)疏散以及救援工作的實施爭取時間。

(2)必須具備穩(wěn)定運行能力。高速公路隧道中常年存在隧道風(fēng)，對于火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的干擾比較明顯，要求系統(tǒng)能夠在隧道風(fēng)的干擾下[2]，及時觸發(fā)報警，將著火點準(zhǔn)確反映出來。同時，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)必須能夠有效應(yīng)對隧道內(nèi)部粉塵沉積的問題，要求所有設(shè)備的自我防護能力可以達(dá)到IP65以上，如果是雙波或者三波長光學(xué)型報警器，需要定期對其光學(xué)窗口進行擦拭和清潔，確保設(shè)備的正常運行。

2 高速公路隧道火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的優(yōu)化方案

2.1 工程概況

某高速公路隧道位于廣西地區(qū)，跨越群山，是連接周邊多個區(qū)域的交通要道，車流量巨大，隧道本身的長度較長，存在較大的火災(zāi)隱患，對于火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計要求嚴(yán)格。隧道設(shè)計情況如表1所示。

表1 隧道設(shè)計情況表

隧道本身為半封閉空間，空氣流通不暢，環(huán)境噪聲巨大，洞內(nèi)和洞外有著較為懸殊的亮度差異，這些特殊的環(huán)境會導(dǎo)致駕駛員行為的變化，增加交通事故發(fā)生的概率，相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，隧道進出口位置是事故的高發(fā)路段[3]。

2.2 火災(zāi)報警系統(tǒng)現(xiàn)狀

隧道中原本采用的是手動火災(zāi)報警系統(tǒng)，相關(guān)設(shè)備在長期運行的情況下，存在著老化的問題，加上電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的不斷加快，設(shè)備及重要零部件停產(chǎn)，影響了設(shè)備的正常使用。同時，火災(zāi)報警系統(tǒng)只能實現(xiàn)手動報警，功能相對單一，如果發(fā)生電氣火災(zāi)，而現(xiàn)場無人發(fā)出報警，管理人員也難以迅速把握險情。高速公路隧道火災(zāi)發(fā)生的緣由多是汽車碰撞、車輛裝載的貨物燃燒，又或者電力電氣短路事故，起火速度快，加上隧道本身密閉的環(huán)境和較大的交通量，不管是內(nèi)部逃生還是外部救援都存在很大的難度，在無法及時發(fā)現(xiàn)和處理火災(zāi)的情況下，可能引發(fā)巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。因此，對隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，是技術(shù)人員需要關(guān)注的一個核心問題[4]。

2.3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)優(yōu)化

2.3.1 改造方案

在原有手動火災(zāi)報警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了光纖測溫報警系統(tǒng)，其本身采用了光纖光柵作為傳感器，借助光纖光柵反射的光學(xué)頻譜對溫度的敏感性，通過設(shè)備內(nèi)部功能模塊，完成對傳感器輸入光源激勵以及輸出光學(xué)頻譜的分析，通過數(shù)字化的形式，對監(jiān)測點的物理信息進行展示，依照預(yù)先設(shè)定好的報警條件設(shè)定值及變化率，給出實時預(yù)警及報警信號。在實際應(yīng)用中，光纖測溫報警系統(tǒng)可以在每400 m劃分一個光通道，每一個光通道均分為4個區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)光纖光柵布置的間距控制在6.6 m，每一個光纖光柵傳感器都可以將周邊環(huán)境的實時溫度及變化情況準(zhǔn)確反映出來，為火災(zāi)初期預(yù)警提供可靠的信息支持。

當(dāng)系統(tǒng)檢測到火災(zāi)時，數(shù)據(jù)信息在經(jīng)過光纖監(jiān)測主機的處理后，會被傳輸?shù)剿淼拦芾硭?，觸發(fā)聲光報警器發(fā)出報警信息，在聯(lián)動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的情況下，還可以通過隧管所管理系統(tǒng)，將火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的視頻在主監(jiān)視器及大屏幕中顯示出來，監(jiān)控人員可以遠(yuǎn)程確認(rèn)報警地點是否有火災(zāi)發(fā)生。如果確定存在火災(zāi)，可以聯(lián)動隧道中的有線廣播、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等，對火災(zāi)進行處治[5]。

2.3.2 軟件需求

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)存在一定的軟件需求，軟件必須能夠?qū)λ淼纼?nèi)部的溫度分布曲線和溫度比變化曲線進行實時顯示，能夠以圖形化的方式對各種設(shè)備在運行中的狀態(tài)信息進行監(jiān)視、存儲和管理，也能夠運用相應(yīng)的計算機圖形化界面，實現(xiàn)對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中各種設(shè)備的有效控制，同時還具備相應(yīng)的異常報警功能。系統(tǒng)軟件設(shè)置過程中，需要關(guān)注其基本功能。

(1)溫度報警功能。溫度報警功能主要是在檢測到溫度出現(xiàn)異常變化時，發(fā)出相應(yīng)的報警信息，能夠觸發(fā)報警的情況包括超溫報警、溫差報警以及溫差速率報警等。用戶可以對報警參數(shù)及模式進行定制，對不同的報警模式信息單獨或者組合使用。

(2)系統(tǒng)設(shè)備報警。系統(tǒng)設(shè)備報警必須能夠?qū)鞲衅?、檢測設(shè)備等的運行情況進行監(jiān)督，實現(xiàn)自我診斷和測試，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時及時發(fā)出報警信息，將報警信息傳輸給電力監(jiān)控人員。

(3)分區(qū)溫度監(jiān)測?？梢砸勒毡粶y物體，對溫度監(jiān)測進行分區(qū)，每一個區(qū)域設(shè)置獨立的警報參數(shù)，通過這樣的方式來實現(xiàn)對于被測物的分區(qū)監(jiān)測。

(4)警報音響確認(rèn)。在火災(zāi)警報發(fā)生時，相應(yīng)的警報軟件會發(fā)出聲響，等到工作人員確認(rèn)后才會停止。同時，警報信息會被系統(tǒng)自動保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，依照順序進行存儲和顯示，并不會被覆蓋或者取消。

(5)曲線圖。系統(tǒng)本身具備相應(yīng)的溫度曲線圖顯示功能，能夠?qū)崟r溫度數(shù)據(jù)或者歷史溫度數(shù)據(jù)進行顯示，曲線圖能夠反映的內(nèi)容十分豐富，如某個時段隧道不同位置的溫度分布曲線、某一天隧道某個點的溫度變化曲線、某個時段隧道中某個點的溫度變化曲線等。曲線圖本身的坐標(biāo)軸包括了時間、距離和溫度等[6]。

3 結(jié)語

高速公路隧道對于火災(zāi)自動報警系統(tǒng)有著非常嚴(yán)格的要求，需要技術(shù)人員結(jié)合高速公路隧道的實際情況，對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)進行設(shè)計和優(yōu)化，以先進的設(shè)備和技術(shù)為支撐，做好隧道內(nèi)部火災(zāi)隱患的預(yù)測和撲救方法設(shè)計，確保在火災(zāi)隱患發(fā)生時，能夠及時發(fā)出相應(yīng)的告警信息，提醒工作人員進行處理，為火災(zāi)的撲救爭取到更多時間。應(yīng)該重視新型技術(shù)的應(yīng)用，提升高速公路隧道的運行安全，減少火災(zāi)事故帶來的經(jīng)濟損失。