高速公路隧道火灾自动报警系统优化方案研究

杨雷生

(广西交科集团有限公司，广西 南宁 530007)

0 引言

随着高速公路隧道数量增长，隧道中的火灾事故也变得越发频繁。一些长度较长的隧道或者隧道群行车密度较大，行车速度的不断提高以及线路维护的高难度，使得隧道内路面的质量不断下降，很容易出现交通事故，引发隧道火灾。同时，隧道内部各种电气设备的增加，使得电气起火的概率不断提高，加上隧道本身的半封闭结构，当火灾发生时，人员的疏散以及火灾的扑救都会变得相当困难。对此，应该在隧道内设置相应的火灾自动报警系统，实现对火灾的监测、预警和自动扑救，以此将火灾造成的损失降到最低。

1 高速公路隧道火灾自动报警系统的特殊要求

1.1 火灾特点

(1)火灾类型多样。高速公路隧道火灾的形成原因多种多样，火灾类型多样，受不同燃烧物质的影响，明火、烟雾出现的时间会有所不同，而烟雾的存在对于火灾自动报警系统的触发和定位会产生一定的影响。高速公路隧道火灾事故发生的原因如图1所示。

图1 高速公路隧道火灾事故发生的原因分析饼图

(2)对报警的及时性和可靠性要求严格。高速公路隧道中的车流量较大，车速较快，隧道本身属于半封闭空间，不管是人员疏散还是通风排烟都比较困难，一旦因为火灾发生拥堵，救援人员难以接近事故发生地点，而且交通管制的手段十分有限[1]，一旦火灾报警出现延迟或者漏报的情况，可能导致损失增大。

(3)隧道风会对火灾报警的及时性和准确性产生干扰。高速公路隧道受自然风和车辆通过带动的气流等因素的影响，常年存在着隧道风，其对于火灾产生的热气团有着一定的稀释和降温作用，在这种情况下，如果应用的是分布式光纤感温火灾探测系统，可能会受到干扰而出现报警响应延时的问题。

1.2 特殊要求

(1)必须保证火灾报警的及时性和可靠性。依照《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)等规范的要求，对于高速公路隧道而言，火灾报警的响应时间应≤60 s，确保隧道交通监控部门能够及时发现隧道中出现的火灾事故，为交通管控、引导疏散以及救援工作的实施争取时间。

(2)必须具备稳定运行能力。高速公路隧道中常年存在隧道风，对于火灾自动报警系统的干扰比较明显，要求系统能够在隧道风的干扰下[2]，及时触发报警，将着火点准确反映出来。同时，火灾自动报警系统必须能够有效应对隧道内部粉尘沉积的问题，要求所有设备的自我防护能力可以达到IP65以上，如果是双波或者三波长光学型报警器，需要定期对其光学窗口进行擦拭和清洁，确保设备的正常运行。

2 高速公路隧道火灾自动报警系统的优化方案

2.1 工程概况

某高速公路隧道位于广西地区，跨越群山，是连接周边多个区域的交通要道，车流量巨大，隧道本身的长度较长，存在较大的火灾隐患，对于火灾报警系统的设计要求严格。隧道设计情况如表1所示。

表1 隧道设计情况表

隧道本身为半封闭空间，空气流通不畅，环境噪声巨大，洞内和洞外有着较为悬殊的亮度差异，这些特殊的环境会导致驾驶员行为的变化，增加交通事故发生的概率，相关统计数据显示，隧道进出口位置是事故的高发路段[3]。

2.2 火灾报警系统现状

隧道中原本采用的是手动火灾报警系统，相关设备在长期运行的情况下，存在着老化的问题，加上电子产品更新换代速度的不断加快，设备及重要零部件停产，影响了设备的正常使用。同时，火灾报警系统只能实现手动报警，功能相对单一，如果发生电气火灾，而现场无人发出报警，管理人员也难以迅速把握险情。高速公路隧道火灾发生的缘由多是汽车碰撞、车辆装载的货物燃烧，又或者电力电气短路事故，起火速度快，加上隧道本身密闭的环境和较大的交通量，不管是内部逃生还是外部救援都存在很大的难度，在无法及时发现和处理火灾的情况下，可能引发巨大的财产损失和人员伤亡。因此，对隧道火灾报警系统进行优化改造，是技术人员需要关注的一个核心问题[4]。

2.3 火灾自动报警系统优化

2.3.1 改造方案

在原有手动火灾报警系统的基础上，增加了光纤测温报警系统，其本身采用了光纤光栅作为传感器，借助光纤光栅反射的光学频谱对温度的敏感性，通过设备内部功能模块，完成对传感器输入光源激励以及输出光学频谱的分析，通过数字化的形式，对监测点的物理信息进行展示，依照预先设定好的报警条件设定值及变化率，给出实时预警及报警信号。在实际应用中，光纤测温报警系统可以在每400 m划分一个光通道，每一个光通道均分为4个区域，每个区域内光纤光栅布置的间距控制在6.6 m，每一个光纤光栅传感器都可以将周边环境的实时温度及变化情况准确反映出来，为火灾初期预警提供可靠的信息支持。

当系统检测到火灾时，数据信息在经过光纤监测主机的处理后，会被传输到隧道管理所，触发声光报警器发出报警信息，在联动视频监控系统的情况下，还可以通过隧管所管理系统，将火灾区域内的视频在主监视器及大屏幕中显示出来，监控人员可以远程确认报警地点是否有火灾发生。如果确定存在火灾，可以联动隧道中的有线广播、通风系统、消防系统等，对火灾进行处治[5]。

2.3.2 软件需求

火灾自动报警系统存在一定的软件需求，软件必须能够对隧道内部的温度分布曲线和温度比变化曲线进行实时显示，能够以图形化的方式对各种设备在运行中的状态信息进行监视、存储和管理，也能够运用相应的计算机图形化界面，实现对火灾自动报警系统中各种设备的有效控制，同时还具备相应的异常报警功能。系统软件设置过程中，需要关注其基本功能。

(1)温度报警功能。温度报警功能主要是在检测到温度出现异常变化时，发出相应的报警信息，能够触发报警的情况包括超温报警、温差报警以及温差速率报警等。用户可以对报警参数及模式进行定制，对不同的报警模式信息单独或者组合使用。

(2)系统设备报警。系统设备报警必须能够对传感器、检测设备等的运行情况进行监督，实现自我诊断和测试，在系统出现异常时及时发出报警信息，将报警信息传输给电力监控人员。

(3)分区温度监测。可以依照被测物体，对温度监测进行分区，每一个区域设置独立的警报参数，通过这样的方式来实现对于被测物的分区监测。

(4)警报音响确认。在火灾警报发生时，相应的警报软件会发出声响，等到工作人员确认后才会停止。同时，警报信息会被系统自动保存到相应的数据库中，依照顺序进行存储和显示，并不会被覆盖或者取消。

(5)曲线图。系统本身具备相应的温度曲线图显示功能，能够将实时温度数据或者历史温度数据进行显示，曲线图能够反映的内容十分丰富，如某个时段隧道不同位置的温度分布曲线、某一天隧道某个点的温度变化曲线、某个时段隧道中某个点的温度变化曲线等。曲线图本身的坐标轴包括了时间、距离和温度等[6]。

3 结语

高速公路隧道对于火灾自动报警系统有着非常严格的要求，需要技术人员结合高速公路隧道的实际情况，对火灾自动报警系统进行设计和优化，以先进的设备和技术为支撑，做好隧道内部火灾隐患的预测和扑救方法设计，确保在火灾隐患发生时，能够及时发出相应的告警信息，提醒工作人员进行处理，为火灾的扑救争取到更多时间。应该重视新型技术的应用，提升高速公路隧道的运行安全，减少火灾事故带来的经济损失。