劉 飛

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430063)

?

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(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430063)

介紹原鐵道部科技發(fā)展計(jì)劃中所列的隧道消防技術(shù)各課題研究?jī)?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(diǎn)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(dòng)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(jì)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(zhǎng)，已建成的鐵路特長(zhǎng)隧道已達(dá)十余座。如果隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，將很難控制火勢(shì)，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(jì)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(jì)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(shí)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(yán)重威脅，尤其列車火災(zāi)發(fā)生在鐵路隧道內(nèi)時(shí)，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(yuǎn)，救援力量很難及時(shí)到達(dá)，施展空間有限等[4]。對(duì)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(diǎn)，隧道消防的研究水平也間接反映了國家的綜合科技實(shí)力和社會(huì)進(jìn)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(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)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(yùn)營隧道消防技術(shù)條件、B——長(zhǎng)隧道消防常備技術(shù)措施的設(shè)計(jì)研究、C——長(zhǎng)隧道火災(zāi)移動(dòng)式救援列車初步設(shè)計(jì)方案的研究”三個(gè)子項(xiàng)的研究。

這三個(gè)子項(xiàng)的課題研究也分別取得了一系列的研究成果。運(yùn)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(jì)規(guī)范的基本原則，根據(jù)隧道等級(jí)劃分相應(yīng)的消防等級(jí)、設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)、消防行動(dòng)準(zhǔn)則及運(yùn)營消防管理體制等，為今后鐵路隧道的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)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(jì)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(shí)報(bào)警和展開自救工作；移動(dòng)式救援列車具有機(jī)動(dòng)靈活，投資少的特點(diǎn)，可以用于撲滅隧道火災(zāi)，同時(shí)也可以運(yùn)送其他救援設(shè)施，是將來研究的重點(diǎn)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(gè)子項(xiàng)，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(cè)及防范”、“火災(zāi)隧道洞口簡(jiǎn)易封堵滅火方法及其設(shè)備的研究設(shè)計(jì)”、“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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)”及 “隧道襯砌結(jié)構(gòu)火災(zāi)損傷評(píng)定方法和加固措施”等研究?jī)?nèi)容[4-5]。此階段更加深入研究了新型隧道消防的報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)傷害評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)等更加細(xì)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(duì)于隧道中著火且不能運(yùn)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(dòng)消防系統(tǒng)和移動(dòng)式消防設(shè)備兩種[6]。

固定式消防系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，包括火災(zāi)探測(cè)報(bào)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(duì)特長(zhǎng)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(shí)進(jìn)入，因此在火災(zāi)發(fā)生初期依靠固定式滅火設(shè)備進(jìn)行滅火。移動(dòng)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(zhǎng)大鐵路隧道的火災(zāi)救援，曾特別設(shè)計(jì)制造了價(jià)值約460萬美元的隧道火災(zāi)救援列車。移動(dòng)式消防設(shè)備目前尚不成熟[7]。

近幾年，我國一直重視對(duì)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(diǎn)、發(fā)生原因以及救援技術(shù)等方面。目前在以下幾個(gè)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(shí)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(hù)技術(shù)等[8]。研究人員通過煤油在封閉空間的燃燒特點(diǎn)來進(jìn)行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)度為3 000 m的單線隧道中，單純的封閉洞口，阻止空氣的進(jìn)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(jìn)行了火災(zāi)不復(fù)然條件的試驗(yàn)，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]?！?/p>

以此為依據(jù)，根據(jù)隧道長(zhǎng)度，分為幾種情況。在5 km長(zhǎng)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(dāng)油槽列車在長(zhǎng)度為5～15 km的隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可在隧道內(nèi)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)采用洞內(nèi)封堵的滅火方法。對(duì)于15 km以上的特長(zhǎng)隧道，可設(shè)置前述的輔助性固定式自動(dòng)消防系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)初期進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和自動(dòng)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(shí)能及時(shí)報(bào)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(jì)、安全、穩(wěn)定，系統(tǒng)中火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警、滅火等一些列措施能及時(shí)有效地進(jìn)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(shí)到達(dá)。

長(zhǎng)度在10 km以上的特長(zhǎng)隧道中，一般都要設(shè)置固定式消防設(shè)施及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。固定式消防設(shè)施包括消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)。消火栓系統(tǒng)在隧道兩側(cè)需進(jìn)行交錯(cuò)布置，間距不得大于50 m。針對(duì)特長(zhǎng)鐵路隧道，高壓細(xì)水噴霧消火栓系統(tǒng)具有水量小、滅火效果好的特點(diǎn)。近年來研究主要集中在高壓細(xì)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(xì)水噴霧系統(tǒng)和超細(xì)干粉自動(dòng)滅火裝置配套進(jìn)行消防[9-10]。自動(dòng)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(dòng)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?；馂?zāi)報(bào)警是固定式消防設(shè)施能夠及時(shí)進(jìn)行撲救火災(zāi)的關(guān)鍵?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般由手動(dòng)報(bào)警閥、檢測(cè)器和控制中心組成?；馂?zāi)探測(cè)器可分為感溫探測(cè)器和感光探測(cè)器。感光探測(cè)器利用火災(zāi)中特定輻射光的波長(zhǎng)進(jìn)行探測(cè)，具有方便維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)；而感溫探測(cè)器是根據(jù)隧道內(nèi)的溫度變化來探測(cè)火災(zāi)的發(fā)展，存在著維護(hù)困難、造價(jià)高的缺點(diǎn)[11-12]。

我國第一座設(shè)計(jì)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(jì)了消防救援通道與人工報(bào)警、隧道內(nèi)外的消火栓滅火、干粉滅火器、光纖報(bào)警等組成的消防系統(tǒng)，收到了良好的效果[5]。

3.3 長(zhǎng)隧道火災(zāi)移動(dòng)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(diǎn)、火災(zāi)的性質(zhì)、火災(zāi)荷載大小都存在很大隨機(jī)性，給隧道中的固定滅火設(shè)計(jì)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(hù)管理費(fèi)用很高，因而在大量隧道中設(shè)計(jì)固定式消防設(shè)施極不經(jīng)濟(jì)。為此研究人員提出了移動(dòng)式的救援列車方案。1990～1991年，我國完成了“長(zhǎng)隧道火災(zāi)救援列車可行性論證”的研究報(bào)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(zhǎng)大隧道或隧道群的兩端設(shè)置可移動(dòng)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(cè)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(jìn)行調(diào)節(jié)，靈活多變，不僅可以到達(dá)火災(zāi)點(diǎn)進(jìn)行撲滅救火，同時(shí)也可以運(yùn)送貨物和人員離開火災(zāi)點(diǎn)，是隧道火災(zāi)消防的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。

4 展望

為保證山區(qū)鐵路運(yùn)輸大動(dòng)脈的暢通無阻，鐵路隧道作為其中的節(jié)點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)將堵塞整個(gè)鐵路系統(tǒng)，因此不能對(duì)山區(qū)鐵路隧道火災(zāi)掉以輕心。我國目前正對(duì)鐵路隧道消防展開系統(tǒng)的研究，對(duì)于鐵路隧道的封堵技術(shù)、固定式消防和移動(dòng)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(jì)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(jì)、施工與驗(yàn)收規(guī)范的編制。

(2)在山區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道中是否必須設(shè)計(jì)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(jì)條件與參數(shù)的研究是技術(shù)關(guān)鍵。

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

[1] 王效良，趙勇.從數(shù)字看中國鐵路隧道的建設(shè)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2006，43(5)：7-17

[2] 郭小兵.隧道火災(zāi)實(shí)例與分析[J].山西建筑，2007，33(34)：332-333

[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

[6] 吳國華，張劍，李勇，等.高壓細(xì)水霧消火栓滅火系統(tǒng)在鐵路特長(zhǎng)隧道消防中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(9)：85-87

[7] 柴永模.鐵路隧道消防技術(shù)論證[J].鐵道建筑，1992(1):16-20

[8] 趙國利.興旺峁特長(zhǎng)鐵路隧道消防工程設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009：26-28

[9] 孟江，黃盾.武廣鐵路客運(yùn)專線瀏陽河隧道消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)問題探討[J].鐵道建筑，2010(1):133-136

[10]何玉兵.隧道消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)淺談[J].黑龍江交通科技，2013(8)：68-69

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

U458

A