陳 旻

(中遠海運科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，城市化水平不斷提高，城市隧道和其他地下資源的開發(fā)利用越來越受重視。開發(fā)利用城市隧道對節(jié)省城市用地、節(jié)約能源、改善城市交通狀況、減輕城市污染、擴大城市空間容量和提高城市居民的生活質(zhì)量等都有重要作用。據(jù)統(tǒng)計，隧道內(nèi)影響車輛安全通行的因素主要有火災(包括發(fā)動機自燃、輪胎起火、線路故障、貨物自燃和碰撞起火等)、大型廢棄物、行人進出、車輛逆行和交通事故等5種。封閉隧道內(nèi)易發(fā)生的事故主要是火災，其他事故對隧道的正常運行影響較小。由于隧道內(nèi)的環(huán)境特殊，一旦發(fā)生火災事故，將導致人員傷亡、設(shè)施毀壞等后果。因此，為極大地降低或避免火災造成的財產(chǎn)損失和人員傷亡，同時方便實施救援，應正確地設(shè)計和使用消防設(shè)施。

新版《火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“新版《規(guī)范》”)已于2014年5月1日起正式實施。考慮到城市隧道項目規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)的周期較長，在新版《規(guī)范》實施之前完成消防系統(tǒng)設(shè)計審圖的項目不受其約束，新版《規(guī)范》對城市隧道內(nèi)消防系統(tǒng)設(shè)計和施工的影響在近幾年才逐漸顯現(xiàn)出來。

本文主要以城市隧道為背景，以新版《規(guī)范》為設(shè)計依據(jù)，模擬隧道內(nèi)發(fā)生火災時，火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制程序啟動消防給水滅火系統(tǒng)之后火災現(xiàn)場的實際情況，分析新版《規(guī)范》的實施對城市隧道消防給水滅火系統(tǒng)運維管理的影響。

1 隧道消防系統(tǒng)聯(lián)動控制程序簡述

隧道消防系統(tǒng)主要由火災探測和報警、消防通信、消防照明、消防廣播、通風、排煙、安全疏散和避難設(shè)施、消防給水滅火系統(tǒng)、監(jiān)控信號系統(tǒng)及其他消防設(shè)施組成。從技術(shù)層面看，隧道消防系統(tǒng)可分為火災自動報警系統(tǒng)和消防聯(lián)動系統(tǒng)，其中：火災自動報警系統(tǒng)主要由火災圖形工作站、火災報警主機、光纖感溫主機和設(shè)置在隧道內(nèi)的光纖感溫探測器、火焰探測器、手動報警按鈕、聲光報警器及火災模塊箱等設(shè)備組成；消防聯(lián)動系統(tǒng)主要包括消防給水滅火系統(tǒng)、消防通信、消防照明、消防廣播、通風、排煙、安全疏散和避難設(shè)施系統(tǒng)等。

圖1為消防報警及聯(lián)動程序圖。當隧道內(nèi)任意位置處發(fā)生火災時，由現(xiàn)場火災探測器探測到火災或現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火情并按下就近的手動報警按鈕之后，發(fā)出火災報警信號，通過火災報警系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡將該信號傳輸給控制中心的消防報警主機；消防報警主機在接收到火災報警信號之后發(fā)出聲光報警控制信號，開啟隧道內(nèi)的聲光報警器，同時將發(fā)生火災的地點和火災報警信號通過控制中心的網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸給控制中心的綜合監(jiān)控平臺，在平臺的監(jiān)控界面上顯示火災發(fā)生的地點并要求只確認火災報警信號，防止誤報警；綜合監(jiān)控平臺按預設(shè)的程序?qū)⒒馂膱缶盘杺鬏斀o視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在接收到報警信號之后進行聯(lián)動，將距離火災發(fā)生地點最近的視頻信號顯示在監(jiān)視器上；控制室值班人員在接收到報警信號之后通過視頻信號確認發(fā)生火災，并按下消防聯(lián)動控制器上的火災報警確認鍵，消防火災報警聯(lián)動主機將自動按照預設(shè)的消防聯(lián)動模式動作。根據(jù)火災報警的地點開啟預設(shè)區(qū)域(50 m)內(nèi)的消防給水滅火系統(tǒng)(水噴淋)，對現(xiàn)場起火部位進行冷卻和滅火；同時，啟動相應的消防排煙、人員疏散和消防廣播等系統(tǒng)，最大程度地為安全疏散現(xiàn)場人員爭取時間，并為消防人員開展現(xiàn)場救援創(chuàng)造有利的條件。

圖1 消防報警及聯(lián)動程序圖

2 新版《規(guī)范》實施前后消防報警控制主機報警信號輸入對比和存在的問題

在新版《規(guī)范》實施之前，城市隧道內(nèi)的消防報警控制主機現(xiàn)場火災自動探測報警觸發(fā)器主要是布置在現(xiàn)場的點型紅外火焰探測器和手動報警按鈕，目前隧道內(nèi)的點型紅外火焰探測器和手動報警按鈕一般按50 m的間隔水平布置，每個探測器和手動報警按鈕都能獨立編碼，擁有可被消防報警控制主機識別的地址。當發(fā)生火災時，消防報警控制主機只需通過識別報警信號發(fā)出對應的地址就能準確判斷火災發(fā)生的大致部位。線型光纖感溫火災探測器作為火災前期預警系統(tǒng)，具有獨立的火災預警探測和報警功能，當火災發(fā)生地點的溫度達到感溫光纖報警溫度設(shè)定值時，感溫光纖向光纖感溫報警主機發(fā)出報警信號，在光纖感溫報警主機上通過對感溫光纖報警前后波長的衰減情況進行對比計算，獲得火災發(fā)生地點與感溫光纖報警主機安放地點之間的距離，對應判斷火災發(fā)生的部位。光纖感溫報警主機與隧道控制室內(nèi)的消防報警控制主機通過通信線連接，當光纖感溫報警主機接收到感溫光纖報警信號之后，立即向消防報警控制主機發(fā)出火災預警信號?；馂念A警信號的作用與現(xiàn)場火災自動探測報警信號不同，只向消防報警控制主機發(fā)送火災預警，提示現(xiàn)場的溫度異常、可能有火災發(fā)生，對于是否發(fā)生了火災,還需通過點型紅外火焰探測器、手動報警按鈕和視頻監(jiān)控系統(tǒng)來確認。

新版《規(guī)范》要求：“城市道路隧道應同時采用線型光纖感溫火災探測器和點型紅外火焰探測器(或圖像型火災探測器)。隧道中設(shè)置的火災自動報警系統(tǒng)宜聯(lián)動隧道中設(shè)置的視頻監(jiān)視系統(tǒng)確認火災?！盵1]線型光纖感溫火災探測系統(tǒng)提供的火災預警信號的性質(zhì)與現(xiàn)場火災自動探測報警信號的性質(zhì)一樣，可直接作為現(xiàn)場是否發(fā)生火災的綜合判定依據(jù)之一。當發(fā)生火災時，可通過多種現(xiàn)場火災自動探測(紅外火焰探測、線型光纖感溫)手段，縮短對隧道內(nèi)發(fā)生火災的反應時間和確認時間，盡快開展人員疏散和消防滅火救援行動，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，降低對社會的影響。

3 新版《規(guī)范》實施過程中發(fā)現(xiàn)的問題

在新版《規(guī)范》實施過程中，發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)的消防系統(tǒng)存在某些起火部位與噴水滅火系統(tǒng)噴放區(qū)域不一致的問題。

當前城市隧道內(nèi)的消防給水滅火系統(tǒng)一般為穩(wěn)高壓系統(tǒng)，消防用水量按照發(fā)生1起火災所需水量設(shè)計，對應發(fā)生火災時水噴霧噴放覆蓋長度小于等于50 m、寬度為2個行車道的區(qū)域。當火災發(fā)生時，消防系統(tǒng)力爭在火勢蔓延初期通過將火災控制在起火點周圍50 m區(qū)域內(nèi)，為隧道內(nèi)其他位置人員的疏散和滅火救援爭取時間。

在新版《規(guī)范》實施之前，當發(fā)生火災時，線型光纖感溫火災探測報警主機只向消防報警主機發(fā)送火災預警信息，不參與實際火災報警輸入信號的邏輯運算，隧道火災發(fā)生現(xiàn)場嚴格按照設(shè)計要求，準確開啟周圍50 m范圍內(nèi)的2段噴淋管進行消防滅火。在該情況下，現(xiàn)場雙波長火焰探測器的探測范圍和手動報警按鈕報警覆蓋范圍與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)保護范圍的對應關(guān)系示意見圖2，現(xiàn)場雙波長火焰探測器和手動報警按鈕與水噴淋管的聯(lián)動控制關(guān)系見表1。

圖2 現(xiàn)場雙波長火焰探測器的探測范圍和手動報警按鈕覆蓋范圍與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)保護范圍對應關(guān)系示意

新版《規(guī)范》實施之后，當發(fā)生火災時，線型光纖感溫火災探測報警信號作為新增報警信號源輸入消防報警控制主機。在該情況下，現(xiàn)場雙波長火焰探測器、手動報警按鈕、感溫光纖與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)對應關(guān)系示意見圖3。消防報警控制主機綜合判定之后對水噴淋管聯(lián)動控制的實際效果見表2。

表1 現(xiàn)場雙波長火焰探測器和手動報警按鈕與水噴淋管的聯(lián)動控制關(guān)系

圖3 現(xiàn)場雙波長火焰探測器、手動報警按鈕、感溫光纖與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)對應關(guān)系示意

由表2可知：線型光纖感溫火災探測報警信號作為新增報警信號源輸入消防報警控制主機之后，在某些情況下，隧道火災現(xiàn)場實際噴放范圍與設(shè)計有偏差，雖然仍能覆蓋起火點，但存在噴水強度降低和防護區(qū)域有25 m偏差的問題。

初步分析認為：導致該問題發(fā)生的最可能原因是，感溫光纖探測器發(fā)出的火災報警信號傳輸給感溫光纖報警主機，感溫光纖報警主機判斷之后通過信號線，以開關(guān)量的形式將報警信息發(fā)送給消防報警控制主機。消防報警控制主機接收到報警的開關(guān)量信號之后只能做出“感溫光纖報警主機發(fā)出火災報警”的判斷，無法準確定位隧道內(nèi)感溫光纖具體報警位置。如需進一步判斷感溫光纖具體報警位置，還需直接在感溫光纖報警主機上進行查詢。

4 新版《規(guī)范》對現(xiàn)有市隧道消防給水滅火系統(tǒng)運維管理的影響

1) 當實際噴放區(qū)域與設(shè)計偏差25 m時，雖然著火點仍處在噴放區(qū)域內(nèi)，但控制火災進一步蔓延的效果不如原設(shè)計，偏差將直接影響現(xiàn)場人員疏散的實際直接可利用時間，降低火災發(fā)生時的安全性設(shè)計要求。

表2 消防報警控制主機綜合判定之后對水噴淋管聯(lián)動控制的實際效果

頭數(shù)[2]。原有的噴頭出口流量將減少1/2，理論上覆蓋范圍內(nèi)的車道寬度將大大縮短，有可能出現(xiàn)起火點超出噴放區(qū)域覆蓋范圍的情況。不僅現(xiàn)場火情得不到控制，而且無法滿足隧道現(xiàn)場火災冷卻和隔斷的要求。

5 解決措施

1) 對消防報警控制主機進行升級。目前部分生產(chǎn)消防報警控制主機的廠商正在考慮以消防報警控制主機為核心，在功能上集成線型光纖感溫火災報警主機的功能模塊，使感溫光纖探測器直接與消防報警控制主機連接，確保消防報警控制主機能根據(jù)感溫光纖探測器報警信號確認火災發(fā)生部位。

2) 在設(shè)計消防給水滅火系統(tǒng)時，將噴水滅火長度擴大至100 m。此時由于供水管網(wǎng)內(nèi)的水壓大幅提高，原有管網(wǎng)系統(tǒng)中選用的消防泵、管道、閥門、壓力表及水流指示器等設(shè)備和部件需重新設(shè)計。相應的消防給水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)一次性投資建設(shè)費用將大大增加，而在原50 m長度的噴淋管開啟即可滿足隧道現(xiàn)場消防滅火要求的情況下，不滿足經(jīng)濟適用原則，因此認為未來的消防給水滅火系統(tǒng)在很長一段時間內(nèi)仍將保持原50 m長度的設(shè)計。

6 結(jié) 語

隨著社會的發(fā)展，為在復雜的消防環(huán)境下保證人員安全疏散和財產(chǎn)不受損失，對消防報警系統(tǒng)規(guī)范進行更新、調(diào)整具有重要意義。如何在隧道發(fā)生火災時綜合運用各種火災探測技術(shù)和方法提升消防報警探測手段，是城市隧道消防滅火系統(tǒng)運維管理需關(guān)注的一個問題。鑒于國內(nèi)有大量隧道正在建設(shè)，新版《規(guī)范》對隧道消防系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)的影響越來越廣。 本文針對城市隧道內(nèi)發(fā)生火災時消防報警滅火系統(tǒng)能否有效投入使用的問題，綜合分析了發(fā)生火災時在現(xiàn)有條件下進行的現(xiàn)場探測器報警、消防報警聯(lián)動主機判斷動作、現(xiàn)場消防滅火和疏散系統(tǒng)啟動等火災自動報警聯(lián)動工作流程，詳細討論了現(xiàn)有光纖感溫探測器信號作為現(xiàn)場探測輸入信號導致消防報警聯(lián)動主機無法準確啟動相應區(qū)域的噴水滅火系統(tǒng)的情況，并說明了在該情況下消防滅火系統(tǒng)無法在第一時間達到控制火災蔓延、按計劃疏散人員的目的。此外，從可行性的角度提出了對光纖感溫探測器進行設(shè)備升級的建議，提高消防報警聯(lián)動主機啟動相應區(qū)域的噴水滅火系統(tǒng)的準確性。通過對新版《規(guī)范》對城市隧道內(nèi)消防給水滅火系統(tǒng)運維管理的影響進行分析，有助于參照新版《規(guī)范》的要求，在新的消防報警主機推出之前，更好地完成隧道消防系統(tǒng)工程，保障城市隧道消防系統(tǒng)的正常運行。