高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)分析

王赟飛

（中交四公局（北京）公路試驗(yàn)檢測(cè)科技有限公司，北京101107）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，呈現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)繁榮的景象，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，高速公路建設(shè)得到了很大程度的發(fā)展，提升了運(yùn)輸效率，在區(qū)域交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。隨著高速公路建設(shè)里程的不斷增加，高速公路建設(shè)的自然條件和地質(zhì)條件也更加復(fù)雜，要更好地完善高速公路系統(tǒng)，必須重視高速公路隧道的建設(shè)。分析高速公路隧道建設(shè)的特點(diǎn)，一般其環(huán)境相對(duì)比較封閉，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，極易引發(fā)交通事故，帶來(lái)更大的危害。因此，必須認(rèn)識(shí)到建立高速公路隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要性，加強(qiáng)火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合高速公路隧道火災(zāi)發(fā)生特點(diǎn)，做好高速公路隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作【1】。

2 高速公路隧道火災(zāi)特點(diǎn)分析

高速公路建設(shè)中，一般采用的是明施工法、蓋挖施工、暗挖施工等，隧道建設(shè)的外圍一般有厚重的土壤和巖層，只有內(nèi)部空間，其在構(gòu)造上有著特殊性，火災(zāi)發(fā)生時(shí)也有自己的特點(diǎn)，對(duì)高速公路隧道火災(zāi)特點(diǎn)的分析，有助于探究相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)。

2.1 氧氣含量消耗快

公路隧道火災(zāi)與一般地面建筑火災(zāi)相比，其與外界空氣的接觸較少，空間相對(duì)比較封閉，導(dǎo)致在火災(zāi)發(fā)生時(shí)氧氣供應(yīng)量急劇下降或供氧能力不足等問(wèn)題?？茖W(xué)研究顯示，人類在遇到突發(fā)事件時(shí)，所需要的氧氣量較平時(shí)正常維持生命過(guò)程中需要的氧氣量更多【2】。高速公路隧道內(nèi)部通過(guò)車站、風(fēng)道等與外界空氣進(jìn)行交換，更會(huì)加劇火災(zāi)的猛烈程度。

2.2 不完全燃燒帶來(lái)的煙氣聚集

高速公路隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，新鮮空氣相對(duì)不足，氣體交換不充分，會(huì)出現(xiàn)不完全燃燒反應(yīng)，出現(xiàn)一氧化碳、二氧化碳及其他有毒或有煙霧氣體產(chǎn)生和聚集，濃霧的出現(xiàn)會(huì)降低隧道的可見(jiàn)度，影響到人流的正常疏散，等煙氣消散時(shí)，對(duì)人體造成的傷害相對(duì)較大，嚴(yán)重的甚至?xí)?lái)更大的危害。

3 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)常用設(shè)備

3.1 光纖光柵感溫檢測(cè)器

這種檢測(cè)器材主要是借助光學(xué)原理及相關(guān)的加工技術(shù)，在光纖材料折射率周期分布的光學(xué)元件，這種結(jié)構(gòu)的周期分布，可以對(duì)特定波長(zhǎng)光傳輸?shù)幕韭窂竭M(jìn)行改變，并影響光傳播的方向。簡(jiǎn)單來(lái)講，主要是在光纖拓?fù)渲行纬梢欢ǖ姆瓷溏R和濾波器，這種反射光波長(zhǎng)可以根據(jù)溫度和外界環(huán)境的變化進(jìn)行改變，從而通過(guò)測(cè)算反射光波長(zhǎng)，對(duì)相關(guān)的溫度進(jìn)行推算，最終進(jìn)行火災(zāi)檢測(cè)。

光纖光柵火災(zāi)檢測(cè)，主要是經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)的改變來(lái)了解溫度的變化情況，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，會(huì)散發(fā)很大的熱量，從而檢測(cè)濃煙火災(zāi)，這種檢測(cè)設(shè)備會(huì)受到風(fēng)力作用的影響，可以檢測(cè)到數(shù)公里內(nèi)火災(zāi)的相關(guān)情況，高速公路隧道現(xiàn)場(chǎng)一般設(shè)置有探測(cè)光纜，在站內(nèi)安裝主機(jī)，系統(tǒng)組網(wǎng)方式主要是在光纖遠(yuǎn)程傳輸信號(hào)的基礎(chǔ)上，這種檢測(cè)操作相對(duì)簡(jiǎn)單方便，在隧道現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布置，一般不需要供電，成本相對(duì)較低，不需要后期維護(hù)，操作簡(jiǎn)單。

3.2 紅外火焰探測(cè)儀器

主要是根據(jù)光譜的改變，探測(cè)火焰的光譜，紅外火焰檢測(cè)儀器的使用是以明火為前提，如果是非明火火災(zāi)，這種探測(cè)儀器則無(wú)法使用，在使用中不會(huì)受到風(fēng)力和風(fēng)速的影響，且響應(yīng)時(shí)間較快，一般每隔50m左右會(huì)設(shè)置聲光報(bào)警器，防爆等級(jí)相對(duì)較高【3】。

紅外火焰探測(cè)儀器的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，包括電源盤(pán)和綜合盤(pán)等，在站內(nèi)一般通過(guò)通信遠(yuǎn)傳設(shè)備，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，必須要有電源的支持，需要信號(hào)走線，并安裝相關(guān)的防雷設(shè)備，檢測(cè)也相對(duì)復(fù)雜，但檢測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確性較高。整體來(lái)講，其檢測(cè)成本較低，在產(chǎn)品選擇時(shí)需要根據(jù)高速公路隧道的情況，結(jié)合檢測(cè)儀器的性能，其防爆性能相對(duì)較高。

3.3 圖像型火災(zāi)檢測(cè)器

圖像型火災(zāi)檢測(cè)，主要是在圖像處理的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析視頻或圖像中火災(zāi)的物理特征，對(duì)其進(jìn)行判斷和分析，根據(jù)火焰的顏色和紋理，火焰的亮度及閃動(dòng)的頻率，將其作為火災(zāi)探測(cè)的依據(jù)。其原理主要是根據(jù)圖像的變化探測(cè)火焰圖像，與紅外火焰探測(cè)儀器一樣，在探測(cè)中需要有明火，這種儀器同樣不能支持檢測(cè)非明火火災(zāi)，探測(cè)中不會(huì)受到風(fēng)速和風(fēng)力的影響，但污染物會(huì)影響到探測(cè)的結(jié)果，其響應(yīng)的時(shí)間相對(duì)較快，在儀器設(shè)備的使用中，需要在50m處設(shè)置聲光報(bào)警器，并合理安排其余光學(xué)探測(cè)的距離，才能確保探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖像型火災(zāi)檢測(cè)儀器可以選擇防爆型，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，包括電氣設(shè)備、通信設(shè)備，同時(shí)，在站內(nèi)還需要有主機(jī)和錄像設(shè)備。該系統(tǒng)模式下不能支持遠(yuǎn)程視頻信號(hào)的傳輸，因此，要結(jié)合高速公路隧道的實(shí)際情況，對(duì)儀器產(chǎn)品的分辨率、防爆型號(hào)、探測(cè)范圍、探測(cè)對(duì)象等進(jìn)行科學(xué)的選擇，并借助探照燈及輔助溫度傳感器等設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。

4 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求

高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)主要是對(duì)隧道內(nèi)火災(zāi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的檢測(cè)，遇到火災(zāi)事件時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)采取措施，減少對(duì)過(guò)往車輛和人員的傷害，并及時(shí)阻止后續(xù)不知情車輛進(jìn)入火災(zāi)隧道，降低事故發(fā)生的損失【4】。火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用是整個(gè)高速公路隧道安全檢測(cè)的重要組成部分，火災(zāi)檢測(cè)信號(hào)也是交通控制的重要信號(hào)來(lái)源，一旦出現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)信號(hào)，整個(gè)交通控制系統(tǒng)需要作出及時(shí)反應(yīng)，根據(jù)信號(hào)檢測(cè)判斷火災(zāi)發(fā)生的位置，并對(duì)交通信號(hào)燈及道路標(biāo)志進(jìn)行控制，啟動(dòng)應(yīng)急照明系統(tǒng)，并及時(shí)通過(guò)火災(zāi)情況的變化發(fā)布火災(zāi)信息，提醒過(guò)往司機(jī)注意避讓，并啟動(dòng)自動(dòng)錄像設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)拍攝，同時(shí)注意通知路政管理、養(yǎng)護(hù)等相關(guān)部門(mén)，采取相應(yīng)的措施加以處理。

具體來(lái)講，高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)要求包括：

1）火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)要全天實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)隧道環(huán)境情況進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的范圍必須廣泛，需要覆蓋到整個(gè)隧道的長(zhǎng)度。在檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，需要確保整個(gè)系統(tǒng)能高效可靠運(yùn)行，并提升檢測(cè)的精確度，盡可能地縮短整個(gè)檢測(cè)工作響應(yīng)的時(shí)間，從而減少檢測(cè)誤差。

2）要重視檢測(cè)儀器設(shè)備的質(zhì)量，選擇高質(zhì)量的檢測(cè)產(chǎn)品，確保整個(gè)檢測(cè)技術(shù)的順利實(shí)施。同時(shí)，在火災(zāi)發(fā)生之后可能會(huì)對(duì)檢測(cè)設(shè)備帶來(lái)一定的破壞，要對(duì)其進(jìn)行檢查和維修，如果沒(méi)有發(fā)生破壞則可重復(fù)使用，提升設(shè)備的使用壽命。

3）檢測(cè)系統(tǒng)需要帶有自動(dòng)檢測(cè)的功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障和問(wèn)題時(shí)，能保證整個(gè)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。同時(shí)，系統(tǒng)需要具備定位功能，提升整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確度。

4）要選擇操作簡(jiǎn)單，安裝方便的系統(tǒng)，方便儀器設(shè)備后期的安裝和使用，同時(shí)，要確保系統(tǒng)能適應(yīng)所在地區(qū)的自然條件、溫度變化、汽車尾氣、光照條件等，確保其不因外界環(huán)境的影響導(dǎo)致其檢測(cè)誤差的出現(xiàn)【5】。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備的使用情況，通常使用的檢測(cè)技術(shù)主要包括感煙型、感溫型和感光型等。感溫型設(shè)備使用較為普遍，且產(chǎn)品的種類相對(duì)較多，產(chǎn)品成本相對(duì)適中，在國(guó)內(nèi)外很多高速公路隧道中都有使用。我國(guó)近些年隧道火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)的研究，也要在綜合國(guó)內(nèi)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重視對(duì)火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)的研究，了解隧道火災(zāi)檢測(cè)儀器設(shè)備的使用等，選用效果較好的設(shè)備。

5 高速公路隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

5.1 監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)

1）可以在高速公路隧道左右兩邊設(shè)置攝像機(jī)，并選擇防水護(hù)罩保護(hù)好攝像設(shè)備，對(duì)隧道道路車輛流量和密度等通行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，能直觀檢測(cè)火災(zāi)等事故。

2）建立火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行聯(lián)動(dòng)，接受隧道報(bào)警設(shè)備的警報(bào)，對(duì)火災(zāi)情況進(jìn)行記錄【6】。

3）要建立緊急電話系統(tǒng)，有線廣播系統(tǒng)，從而更好地掌握隧道內(nèi)的火災(zāi)狀況，確保隧道通訊暢通無(wú)阻。

5.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

根據(jù)高速公路隧道的特點(diǎn)，其環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，維護(hù)難度相對(duì)較大，因此，在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要重視檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量水平，確保產(chǎn)品的可靠性，考慮產(chǎn)品后期的維護(hù)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如在光纖定溫檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用中，要結(jié)合實(shí)際，了解其主要構(gòu)成，包括激光光纖傳感器、控制主機(jī)、顯示器等，通過(guò)顯示器了解高速公路隧道溫度的變化情況，獲取沿線溫度，了解火災(zāi)的位置信息，從而更準(zhǔn)確地探測(cè)火災(zāi)的具體情況。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以將不同檢測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)合使用，發(fā)揮不同儀器產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，提升火災(zāi)檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著交通事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)高速公路建設(shè)取得了較大的成就，當(dāng)前發(fā)展階段，高速公路建設(shè)的復(fù)雜程度和難度不斷增加，隧道成為高速公路的重要組成部分，其安全性影響到整個(gè)高速公路的質(zhì)量和水平，加強(qiáng)隧道火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，檢測(cè)設(shè)備主要包括光纜光柵溫度檢測(cè)器、紅外光焰檢測(cè)及圖像型檢測(cè)儀器等。不同的檢測(cè)儀器使用原理也存在差異，在實(shí)際應(yīng)用中，要結(jié)合高速公路隧道建設(shè)的實(shí)際情況，選擇合適的產(chǎn)品，提升檢測(cè)的效率和質(zhì)量。