高风速下的隧道火灾温度场实验研究与火灾自动报警系统实施

林波

摘 要：隧道作为交通运输体系的组成部分，一旦发生火灾事故会造成严重后果，因此，需要在设计环节考虑到如何防范事故发生，事故发生时能够及时采取预案从而降低事故影响。本文就高风速下的隧道火灾温度场实验研究与火灾自动报警系统实施做简要阐述。

关键词：高风速 隧道火灾温度场实验 火灾自动报警系统

中图分类号：U459 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0040-02

隧道火灾温度场实验能够获得相关数据，从而为设计工作提供参考，同时救援也能够有效借鉴，从而确保在突发事件出现后，能够通过有效措施及时解决处理问题，最大程度地保障人民生命健康安全。

1 火灾自动探测与报警实验设计

为了更好地了解技术应用效果与研究工作存在的问题，可以通过试验获得相关数据从而为装置研发提供参考。试验隧道长度为100m，宽度为12m，高度为6m。能够提供的纵向风速为0～5m/s。隧道内部共建立了4个探测灭火分区，每个分区为25m。试验采用了符合规定的柴油，牌号选择需要考虑到能够满足冷滤点参数低于点火前环境温度要求，引燃燃料使用正庚烷。燃料添加过程首先是向试验盘内部添加柴油，之后再向试验燃火盘中部添加引燃燃料。试验火燃料用试验火盘来盛放，试验期间需要确保燃料底部水衬深度保持在合理范围内，试验盘容积尺寸误差需要控制在合理范围内，试验盘与其底部的距离需要控制在10cm范围内，材料应该选择钢材，并且确保不会发生泄漏。

点火时将点火器棉纱蘸上少量引燃材料，点燃后引燃盘内燃料，之后将点火器置入密封闭金属自行熄火。引火时需要利用火罩遮挡，避免引发试样动作。试验火在熄灭时同样需要遵循相关原则，正常情况下需要使其自行熄灭，燃烧时间大约维持在3min左右。非正常情况下需要灭火时，需要利用干粉灭火器，并且处于上风向。每次试验开始都需要加注新的水衬，如果试验火自然熄灭，更换周期需要小于4周。如果非正常熄灭，应该使用新的水衬。

点火试验期间需要考虑的安全措施有：隧道内部要避免存在明火或者是其他高温物体，避免燃料泄漏，确保工作线缆与试样线缆不受到燃料污染。试验过程中应该准备有干粉灭火器，工作人员需要佩戴相应的防护设备。物品管理方面，实验结束后，装置需要妥善保管，试验结束后需要回收废弃物，避免对环境造成污染。

受试设备主要是感温火灾探测器，依据国标规定，光纤光栅间距需要控制在10m范围内。因此，在试验过程中将设备光纤光栅间距控制在10m。为通过试验获得试验火的不同位置、不同工况，火灾探测器需要将其设置于隧道的第二分区与第三分区。试样探测间距应该是制造厂商规定的最大间距，按照直线敷设方式，将试样通道感温部件最后受试部位沿纵向安装于试验区域隧道顶端，感温部件与隧道顶端距离需要控制在10～20cm范围内。受试部位之外部件需要下延隧道侧壁，并且连接到其他的试样部件。安装结束后需要依据制造厂商规定的方法对其进行调试，从而使其处于正常工作状态。调试工作需要结合到试样安装情况与不同隧道段，依据制造商提供的报警级别进行设置。

试验数据记录十分重要，通过对试验数据进行分析，了解试验存在的问题，同时能够通过研究为隧道设计与防火工作提供参考。

2 实验结果分析

通过对同一点火位置不同风速下结果数据进行分析，点火位置在传感器的正下方，报警装置能够在规定时间内报警，并且隧道顶部温度不能达到预定的报警温度值。当风速分别是1.5m/s与4.5m/s时，报警点的位置会出现偏差，表明差温报警时，不能只考虑到单点温度变化情况，同时还需要结合到周边监测点温度变化情况，通过综合分析从而得到准确报警位置。风速与隧道顶部温度变化存在关联，风速越大，顶部温度出现发生的变化也就越晚，但是速度会越快，因此也不能单一只考虑到超出温差报警阈值，同时要考虑到超出幅度，从而实现高风速状况下准确报警。

3 高风速下火灾自动报警策略

风速较高时，报警响应时间应该在规定范围内，但是报警点位置偏差比较大，传感器与点火位置相距10m之外，在5s内升温速率会超过阈值。分析原始温度数据，在报警位置温度上升速率非常快，但是温度变化值非常小，温度变化其绝对值比较低，因此，可以将绝对值作为判断条件之一。在算法方面，单点温度差温算法或者是定温综合算法，如果其可能性大于1则表示会有火灾发生，之后对算法进行修正。如果阈值降低，警报响应的时间就需要相应缩短，但是此种做法会影响到报警点判断。温度场预估火点修正，首先需要对报警点一定范围内温度场面积进行计算。结合到前期对风速的分析情况，高风速对应了大面积，低风速则对应了小面积。结合到温度场面积对着火点进行修正。如果下游温度场面积小于上温度场面积时，要对位置进行进一步修正。最后基于报警点对预估着火点进行修正。

为了对感温部件改进、火灾快速预报、定位纠偏等效果进行验证，检验高风速情况下火灾报警性能，可以对专用的火灾探测器性能进行测试。依据项目研究设置火灾场景，基于同一场景分别测试在不同风速条件下的不同工况。为了与隧道工程实际应用的其他探测器进行比较，也可以设置相应的场景进行对比测试。

4 火灾自动报警系统实施

火灾报警系统安装工作需要具备资质在施工单位开展，单位必须要有相关行政部门核发的证书。消防设施承包企业项目经理、质检人员、技术人员、安全员等需要经过专业考试，合格后才能上岗工作。消防报警系统工程施工需要具备相关条件、设计图纸与说明书、设备逻辑说明等相关文件。分项工程安装施工需要的技术文件与相关说明等，并且上述文件都需要经过有关部门检查核验。火灾报警系统设施需要符合国家及行业标准，需要经过相关机构检测，并且有完善的质量合格文件。设计单位要做好技术交底工作，施工单位需要明确工作岗位职责，完善与施工相关的技术标准。

工程建设需要依据设计图纸进行，施工单位不能随意更改，如果需要更改，需要申报审批。施工结束后需要进行測试，测试工作开展前需要确保以下条件具备。报警系统安装完成，技术到位，不存在质量问题、技术问题，安装过程中需要的检查与检验工作都已经完成。系统材料、设施、组件等都符合标准，施工不存在质量问题，系统电力设备能够正常工作，不能采用临时供电措施。系统调试与检查工作需要专业工作人员开展，工作人员需要依据规定的流程与标准开展工作，明确工作人员职责。调试工作结束后需要依据规定填写报告。

系统安装竣工前需要提交资料，包括了设计变更文件、竣工图纸、相关部门法律文书。系统组件、材料、质量证明等相关资料、施工记录、调试记录、检查记录、技术检测报告、系统设施组件维护与使用说明。

5 结语

隧道是特殊条件下采用的交通通行方式，设计工作需要考虑多个方面内容。某些隧道可能距离较长，因此，在隧道的不同位置，安全工作考虑的内容也不一样。火灾事故是隧道设计工作需要考虑的重点内容之一，由于隧道环境的特殊性，救援工作难度非常大，因此，需要从设计工作避免火灾事故发生，并且要设计有应急预案，确保不可避免条件下发生事故能够在最短的时间内启动处理程序，各项设施能够有效发挥其作用，从而确保人员生命健康安全。

参考文献

[1] 赵红莉，徐志胜，姜学鹏.铁路隧道火灾烟气温度场分布规律的试验研究[J].安全与环境学报，2012，12（5）：191-196.

[2] 郭庆华，闫治国，朱合华.高海拔隧道全尺寸火灾烟气及温度场特征试验研究[J].土木工程学报，2017（8）：114-120.