國內(nèi)鐵路隧道消防技術發(fā)展探討

劉 飛

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063)

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國內(nèi)鐵路隧道消防技術發(fā)展探討

劉 飛

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063)

介紹原鐵道部科技發(fā)展計劃中所列的隧道消防技術各課題研究內(nèi)容和主要成果，綜述鐵路隧道消防技術的主要發(fā)展歷程，并重點介紹山區(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、固定消防技術和移動消防技術，以期完善隧道消防技術及規(guī)范編制，為今后隧道消防技術研究與設計方向提供參考。

山區(qū)鐵路 鐵路隧道 消防技術

1 概述

隨著我國鐵路建設的發(fā)展，鐵路隧道越來越多，越來越長，已建成的鐵路特長隧道已達十余座。如果隧道內(nèi)發(fā)生火災，將很難控制火勢，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)生火災的可能性極小，但是列車火災確實偶有發(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重威脅，尤其列車火災發(fā)生在鐵路隧道內(nèi)時，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，救援力量很難及時到達，施展空間有限等[4]。對于山區(qū)鐵路隧道火災及消防技術措施的研究一直是我國鐵路消防的研究重點，隧道消防的研究水平也間接反映了國家的綜合科技實力和社會進步。

2 鐵路隧道消防技術主要發(fā)展歷程

我國早在1992年就展開了“隧道消防技術的研究”，并由原鐵道部列為科技發(fā)展計劃的重點項目進行研究。鑒于課題涵蓋內(nèi)容多，涉及領域廣，先期開展了“A——運營隧道消防技術條件、B——長隧道消防常備技術措施的設計研究、C——長隧道火災移動式救援列車初步設計方案的研究”三個子項的研究。

這三個子項的課題研究也分別取得了一系列的研究成果。運營隧道消防技術條件的研究提出了鐵路隧道消防一些設計規(guī)范的基本原則，根據(jù)隧道等級劃分相應的消防等級、設置標準、消防行動準則及運營消防管理體制等，為今后鐵路隧道的設計、施工及運營管理工作提供依據(jù)，為最終制定我國鐵路隧道消防設計規(guī)范打下最初的基礎。消防常備技術措施的研究是為了能在火災初期的及時報警和展開自救工作；移動式救援列車具有機動靈活，投資少的特點，可以用于撲滅隧道火災，同時也可以運送其他救援設施，是將來研究的重點方向。

1994年，原鐵道部繼續(xù)設立了關于隧道火災研究的課題，總共包括6個子項，涉及“隧道火災事故發(fā)生的原因”、“火災隧道封閉火區(qū)有害物質(zhì)的快速檢測及防范”、“火災隧道洞口簡易封堵滅火方法及其設備的研究設計”、“隧道內(nèi)自反應滅火器具的研究”、“熔纜式定溫火災自動報警系統(tǒng)”及 “隧道襯砌結構火災損傷評定方法和加固措施”等研究內(nèi)容[4-5]。此階段更加深入研究了新型隧道消防的報警系統(tǒng)、火災傷害評判標準等更加細致的內(nèi)容。

3 山區(qū)鐵路隧道消防的現(xiàn)狀研究成果

“預防為主，防消結合”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。對于隧道中著火且不能運行的列車火災，一般采用降溫和封堵隧道洞口的方法降氧滅火，主要滅火設備包括固定式自動消防系統(tǒng)和移動式消防設備兩種[6]。

固定式消防系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，包括火災探測報警系統(tǒng)、自噴系統(tǒng)、疏散系統(tǒng)、通風排煙系統(tǒng)和控制中心等。針對特長隧道，由于火災發(fā)生位置不確定，造成人員和設備不能及時進入，因此在火災發(fā)生初期依靠固定式滅火設備進行滅火。移動式消防設備主要是以隧道消防救援車的形式為主，例如德國為用于長大鐵路隧道的火災救援，曾特別設計制造了價值約460萬美元的隧道火災救援列車。移動式消防設備目前尚不成熟[7]。

近幾年，我國一直重視對山區(qū)鐵路隧道消防技術的發(fā)展研究，主要涉及隧道火災的特點、發(fā)生原因以及救援技術等方面。目前在以下幾個方面的消防技術研究中取得了很多成果。

3.1 封閉隧道洞口降氧滅火技術的研究

如果山區(qū)隧道內(nèi)油罐列車火災發(fā)生之后，隧道內(nèi)的人員已全部安全撤離，這時候可以考慮采用封閉隧道洞口的方法降氧滅火。該滅火技術的關鍵在于洞口封閉技術和設備、封閉火區(qū)燃燒狀況的判別技術、隧道封閉火區(qū)的降溫技術和啟封不復燃的防護技術等[8]。研究人員通過煤油在封閉空間的燃燒特點來進行模擬，結果發(fā)現(xiàn)，在長度為3 000 m的單線隧道中，單純的封閉洞口，阻止空氣的進入，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。此外還進行了火災不復然條件的試驗，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]。”

以此為依據(jù)，根據(jù)隧道長度，分為幾種情況。在5 km長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。當油槽列車在長度為5～15 km的隧道內(nèi)發(fā)生火災時，可在隧道內(nèi)適當?shù)攸c采用洞內(nèi)封堵的滅火方法。對于15 km以上的特長隧道，可設置前述的輔助性固定式自動消防系統(tǒng)對火災初期進行預測預報和自動滅火處理，把火災撲滅在萌芽狀態(tài)[4]。

3.2 隧道火災固定消防系統(tǒng)技術的研究

山區(qū)鐵路隧道火災固定消防系統(tǒng)主要是為了在列車發(fā)生火災時能及時報警，并在火災初期控制火情，以盡可能地降低損失。要求做到經(jīng)濟、安全、穩(wěn)定，系統(tǒng)中火災探測、報警、滅火等一些列措施能及時有效地進行，以利于在火災初期隧道內(nèi)的人員展開自救，以及外部救援人員的及時到達。

長度在10 km以上的特長隧道中，一般都要設置固定式消防設施及火災報警系統(tǒng)。固定式消防設施包括消火栓系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)。消火栓系統(tǒng)在隧道兩側需進行交錯布置，間距不得大于50 m。針對特長鐵路隧道，高壓細水噴霧消火栓系統(tǒng)具有水量小、滅火效果好的特點。近年來研究主要集中在高壓細水噴霧消火栓系統(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置了高壓細水噴霧系統(tǒng)和超細干粉自動滅火裝置配套進行消防[9-10]。自動滅火系統(tǒng)的發(fā)展大大提升了在火災初期控制火情的能力。目前自動滅火系統(tǒng)分為噴淋系統(tǒng)、泡沫水噴霧系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)等?；馂膱缶枪潭ㄊ较涝O施能夠及時進行撲救火災的關鍵?；馂膱缶到y(tǒng)一般由手動報警閥、檢測器和控制中心組成?；馂奶綔y器可分為感溫探測器和感光探測器。感光探測器利用火災中特定輻射光的波長進行探測，具有方便維護的優(yōu)點；而感溫探測器是根據(jù)隧道內(nèi)的溫度變化來探測火災的發(fā)展，存在著維護困難、造價高的缺點[11-12]。

我國第一座設計了消防設施的鐵路隧道是1997年竣工的南昆線米花嶺隧道(9392 m)，該隧道消防工程設計了消防救援通道與人工報警、隧道內(nèi)外的消火栓滅火、干粉滅火器、光纖報警等組成的消防系統(tǒng)，收到了良好的效果[5]。

3.3 長隧道火災移動式救援列車技術的研究

山區(qū)鐵路隧道中列車發(fā)生火災的地點、火災的性質(zhì)、火災荷載大小都存在很大隨機性，給隧道中的固定滅火設計帶來諸多不確定因素，而且固定消防設施的投入和使用中的維護管理費用很高，因而在大量隧道中設計固定式消防設施極不經(jīng)濟。為此研究人員提出了移動式的救援列車方案。1990～1991年，我國完成了“長隧道火災救援列車可行性論證”的研究報告，提出救援列車總體方案和主要功能及主要技術參數(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，在長大隧道或隧道群的兩端設置可移動的救援滅火列車，是撲滅隧道火災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)，分別裝備有化學滅火裝置、冷卻設備、檢測設備、救援設備等。

救援列車的功能可根據(jù)投資額度進行調(diào)節(jié)，靈活多變，不僅可以到達火災點進行撲滅救火，同時也可以運送貨物和人員離開火災點，是隧道火災消防的一個重點研究方向。

4 展望

為保證山區(qū)鐵路運輸大動脈的暢通無阻，鐵路隧道作為其中的節(jié)點，一旦發(fā)生火災將堵塞整個鐵路系統(tǒng)，因此不能對山區(qū)鐵路隧道火災掉以輕心。我國目前正對鐵路隧道消防展開系統(tǒng)的研究，對于鐵路隧道的封堵技術、固定式消防和移動式消防技術都獲得了一定的研究成果，但目前依然存在著一些技術、規(guī)范和設備上的不成熟，將是今后隧道消防技術研究與設計的主要方向。

(1)研究并制定鐵路隧道消防技術條件與規(guī)程，完善鐵路隧道消防設計、施工與驗收規(guī)范的編制。

(2)在山區(qū)鐵路長隧道中是否必須設計固定式消防系統(tǒng)，研究并確定設立條件。其中固定式水消防系統(tǒng)設計條件與參數(shù)的研究是技術關鍵。

(3)移動式消防設備應與固定式消防系統(tǒng)并行發(fā)展，移動式隧道消防救援列車的研制和分布點的設置都需要進一步的深入研究。

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

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

[3] 象華.歷史上的隧道火災[J].山東消防，1999(7)：32-33

[4] 涂文軒.我國鐵路隧道消防技術的研究[J]. 消防技術與產(chǎn)品信息，1997(7)：33-35

[5] 柴永模.鐵路隧道消防技術研究十年回顧[J].消防技術與產(chǎn)品信息，2002(4)：37-40

[6] 吳國華，張劍，李勇，等.高壓細水霧消火栓滅火系統(tǒng)在鐵路特長隧道消防中的應用[J].鐵道標準設計，2009(9)：85-87

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

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[10]何玉兵.隧道消防火災報警系統(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)大學給水排水專業(yè)，工學碩士，工程師。

1672-7479(2016)05-0101-03

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