公路隧道消防系统现状分析及发展趋势

黄菲雨，路晨雨

(长安大学，陕西 西安 710061)

0 前 言

近年来，随着交通事业的快速进步，交通运输行业的快速兴起，我国公路隧道建设也取得了前所未有的成就。截至2018年底，全国公路隧道共17 738处，总里程1 723.61万 m，相比上一年增加1 509处、195.10万 m，其中特长隧道1 058处、470.66万 m，长隧道4 315处、742.18万 m。随着隧道数目和长度的增加,隧道内发生火灾事故的频率也在增加，因此，公路隧道消防技术的研究对公路隧道建设的发展、进步具有重要意义。

1 公路隧道消防技术必要性

1.1 公路隧道火灾的特点

1)隧道结构具有狭长、空间小和封闭的特点，因此，一旦发生火灾，会出现人员疏散难、排烟散热难、消防救援实施难的问题，很容易造成重大的人员伤亡和财产损失这样极其有破坏性的后果。

2)隧道内一旦发生火灾,相对封闭的空间内将消耗大量氧气且产生大量有毒气体,其中CO的危害性最大。大量的案例表明，由于氧气含量低，有害气体含量较高时会导致洞内人员丧失逃生能力而被困于隧道中。另外火灾中CO即使不造成人员死亡,但吸入过量的CO也会引起其他生理上的疾病。

3)隧道内一旦发生火灾，车载货品、燃油将同时燃烧,火势蔓延迅速，持续时间长，灭火难度大，尤其是当隧道内交通拥堵时，更易引发二次火灾，造成更大的伤亡和经济损失。

4)隧道内发生火灾时，温度常常高达1 000 ℃，对于衬砌混凝土结构，在高温作用下，钢筋与混凝土的黏着力基本丧失，钢筋的抗拉强度下降致使结构的整体承载力降低，甚至完全丧失，最终可能会造成混凝土剥落甚至隧道崩塌。

1.2 研究公路隧道消防技术的意义

由于隧道结构的特殊性，隧道火灾不仅会造成巨大的人员伤亡和经济损失，造成极其恶劣的影响，而且会破坏交通设施，对交通运输行业产生巨大影响。近年来，随着隧道长度和交通量的增加,隧道内发生火灾风险的概率逐渐上升，因此，公路隧道消防安全问题的严峻性和迫切性越来越明显。

2 现有隧道消防技术

2.1 隧道专用泡沫喷雾灭火系统

通过分析隧道火灾的特点，在隧道内安装专用的泡沫喷射灭火系统，不仅可以大大提高灭火的效率，而且是目前国际上最先进、最理想的隧道灭火系统之一，其特点如下。

1)结合了水喷雾系统和泡沫系统的优势，起到了水喷雾和泡沫冷却、消防控火的作用，以及通过泡沫隔断氧气有效灭火，水分蒸发窒息而防止死灰复燃;同时可节省泡沫混合液，并能保证其安全性，因而具有较高的灭火和环保性能。

2)灭火时，其优点在于水雾水滴冲击动能大，混合泡沫液能直达燃烧表面，从而用泡沫隔断氧气，并且能有效地覆盖流淌火，防止复燃。喷淋系统喷雾后，可迅速降低火灾热量和辐射热量；快速降低挥发性气体浓度，有效抑制爆炸;很大程度上提高了能见度和透光率，使消防救援人员可以有更好的能见度和安全性。

目前，在浙江台金高速公路苍岭隧道设置了自动喷雾-泡沫灭火系统，并与隧道内火灾自动检测报警系统实施联动控制，经调试，系统喷雾均匀，运行可靠。

2.2 隧道通风排烟系统

通风排烟系统主要用于隧道纵向通风与侧向集中排烟。公路隧道通风系统主要由以下几个结构组成，其中包括车辆检测器，传感器，风速风向检测器，区域控制器摄像，风流机和中心计算机等部件构成，部件相互制约影响，火灾发生时，经检测器、传感器、摄像获取隧道内车辆车速、车流量和火情数据，然后通过计算机进行数据处理，与标准值进行比较，以此控制风流机的开关。

2.3 隧道照明系统

2.3.1 按回路控制

在LED光源大量应用之前，分回路按洞外亮度L20(S)或按时序控制加强照明的方式大多被采用，该控制通过切换照明电路来增加或减少工作灯，达到控制照明的目的。其优点在于控制系统组成简单、控制可靠；其缺点在于节能性差、照明效果较弱。

2.3.2 回路控制调光系统

主要采用双绞线传输PWM信号，PWM接口驱动根据 PWM 占空比调节输出电流，从而调节亮度。 其优点是接口电源驱动价格较低，缺点是只能回路调光，不能进行单灯调光控制，可以作为一般的自动控制方式使用，但不符合智能控制的条件。

2.4 隧道消防报警系统

推荐采用美国通用电气EST3系列的火灾手动报警系统及GE双波长火焰自动探测子系统相配套技术方案。系统结合了自动检测和手动报警两种方式，检测隧道内的火险情况，并通过计算机系统或区域控制器监测火灾的大小及严重程度，实现与其他消防系统报警联动，可实时为中控室的工作人员提供火情，从而协调、制定具体灭火方案，组织消防救援。优点是具有性能先进、质量可靠等特点，最大程度上减少人员伤亡和经济损失。缺点是此报警系统造价高，一般只在大型隧道中设置，中小型隧道一般不设置监控设施，这种情况下，洞内火灾情况将不好判断，影响救灾效率。且手动报警按钮具有一定的危险性，需人工操作，且操作时具有不定性、不可预估性。

3 结 语

1)使用泡沫喷淋灭火系统，且还未能解决隧道通风排烟系统对喷淋效果的影响，但随着隧道长度的增加，泡沫喷雾灭火系统将大量投入使用，应重点研究节能效用和减小其他设施对灭火效果的影响。

2)应针对不同规模、不同用途、不同地质条件的隧道制定相对应的火灾防范设计规范，保持各个系统互相协调配合。将智能控制技术与消防救援技术相互融合，使公路隧道消防救援系统集合自动化、智能化、经济节能等特点。

3)监控、报警系统应随着计算机技术、自动化技术的发展不断升级。应及时探测到火情，确认火灾大小、严重程度并进行迅速通报，使救援及运营单位第一时间获取现场火情具体信息，较为合理地安排救援、处置方案。

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