CC BY
21
© И.В. Лугин, 2008
И.В. Лугин
ПУТИ СОЗДАНИЯ «НУЛЕВОГО» РЕЖИМА ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИ ВОЗГОРАНИИ И ОСТАНОВКЕ ПОЕЗДА В ТОННЕЛЕ МЕТРОПОЛИТЕНА
^рассмотрены способы создания «нулевого» режима для
-МГ управления воздухораспределением в системе тоннельной вентиляции при горении и остановке поезда в тоннеле метрополитена.
Метрополитен, как сложный технический объект, подвержен авариям, в том числе и пожарам. Настоящая статья посвящена средствам управления режимом работы тоннельной вентиляции метрополитена при возгорании поезда в путевом тоннеле, с целью обеспечения безопасности эвакуации пассажиров и персонала.
Возгорание и остановка горящего поезда в тоннеле является одним из наиболее опасных случаев аварийной ситуации в метрополитене. Это обусловлено большим скоплением пассажиров в непосредственной близости от очага возгорания, наличием единственного эвакуационного пути (тоннеля) и длительным временем эвакуации. Первоочередной задачей при ликвидации аварий является безопасная эвакуация пассажиров и обслуживающего персонала из аварийной зоны. Для этого необходимо, чтобы пути эвакуации остались незадымленными, а поток свежего воздуха был направлен навстречу эвакуирующимся.
Существует два основных варианта горения поезда: могут гореть либо крайние, либо средние вагоны.
Месторасположение поезда с горящим крайним вагоном условно делит тоннель на два участка: 1) участок чистого воздуха, в струе которого движутся эвакуирующиеся пассажиры; 2) задымленный участок - от очага возгорания до места удаления пожарных газов из тоннеля. Длина участка и его расположение определяются местом остановки горящего поезда и очагом пожара в нем. Задымленный участок характеризуется высокой температурой пожарных газов. Температура потока газов, протяженность и месторасполо-
98
жение участка на перегоне имеют существенное значение при расчете пожарной тепловой депрессии и аварийного воздухораспреде-ления. Для случая возгорания одного из крайних вагонов поезда разработаны схемы включения системы вентиляции и пассивного регулирования воздушного потока, которые позволяют создать требуемое воздухораспределение [1].
Более опасным и трудным для управления воздухораспределе-нием является возгорание вагона в середине поезда. Горящий вагон делит поезд на две части, причем необходимо обеспечить безопасность эвакуации пассажиров и незадымление в обеих сторонах тоннеля, при том, что дым удалить нельзя, не задымив один из путей эвакуации.
СП «Метрополитены» [2] в данном случае рекомендует использование так называемого «нулевого» режима: «п. 5.16.5.8 Для повышения устойчивости нисходящего проветривания тоннеля, создания «нулевого режима вентиляции» на аварийных участках и предотвращения поступления дыма на станцию, а также для обеспечения параметров ПДЗ на станции, в перегонных тоннелях рекомендуется устраивать быстровозводимые вентиляционные перемычки, обеспечивающие проход сквозь них эвакуирующихся людей.
Примечание - Нулевой режим вентиляции - режим, при котором на аварийном участке тоннеля скорость движения воздуха не превышает 0.5 м/с». В этом случае задымление тоннеля осуществляется только за счет увеличения объема генерируемых дымовых газов и их естественного конвективного движения.
Рассмотрим создание «нулевого» режима только с помощью активных средств проветривания - вентиляторов тоннельной вентиляции. Для этого необходимо разработать схему включения вентиляторов в венткамерах вблизи аварийного участка и режим их работы. Сложность создания «нулевого» режима с помощью вентиляторов заключается в необходимости очень точной настройки системы вентиляции для создания минимального перепада давления на концах аварийного участка, причем для каждого аварийного участка такая настройка должна производиться индивидуально. Кроме того, необходимо учитывать влияние естественной тяги, которая может существенно влиять на воздухораспределение и отличаться от расчетных условий, при которой производилась настройка, в зависимости от времени года и времени суток. По мере разви-
99
тия пожара также начинает расти и влиять на воздухораспределе-ние и пожарная тепловая депрессия.
Проведем оценку параметров, которые обеспечат «нулевой» режим на участке тоннеля в метрополитене. Для этого рассмотрим следующую ситуацию: поезд стоит в середине полуперегона, горит средний вагон, эвакуация осуществляется по тоннелю из передней части поезда по ходу движения поезда, из задней части - против хода движения.
При скорости движения воздуха 0.5 м/с его расход Q, м3/с, в тоннеле с обделкой из железобетонных тюбингов внутренним диаметром = 5.1 м и проходной площадью поперечного сечения 18.6 м2, составит 9.3 м3/с. Среднее сопротивление ЯТ участка тоннеля длиной 300 м составляет около 0,0006 кц, сопротивление ЯП стоящего в тоннеле поезда - 0.00144 [1]. Следовательно, перепад давлений на концах аварийного участка не должен быть более: АР = (Ят + Яп)^2 = (0.0006+0,00144) 9.32 = 0.176 мм. вд.ст = =1.73 Па.
Добиться такой точности настройки при использовании только активных средств системы вентиляции не представляется возможным.
Рассмотрим, как повлияет на величину допустимого перепада давления использование рекомендованных СП «Метрополитены» вентиляционных перемычек. Сопротивление Я одной перемычки с отверстием для прохода людей площадью около 2 м2 составит примерно 0.03 кц. При использовании двух перемычек в аварийном тоннеле, допустимый перепад давлений на концах участка составит уже 53.6 Па, что позволит снизить требуемую точность настройки вентиляционной системы, уменьшить влияние естественной тяги и пожарной тепловой депрессии и, таким образом, упростить создание «нулевого» режима. Кроме того, перемычки, выполненные из трудногорючего материала, выполняют дымозадерживающую функцию, препятствуя распространению дыма по тоннелю.
Следует отметить недостатки, присущие этому способу регулирования. Во-первых, место установки перемычек (при стационарном устройстве в тоннеле и включении-раскрытии в случае пожара) - их необходимо устанавливать на концах аварийного участка, минимальное число таких участков на перегоне равно четырем, наличие любой дополнительной вентсбойки ведет к образованию нового участка и требованию к установке дополнительных пере-
100
мычек. Также, остановка горящего поезда может произойти в любом месте тоннеля, в том числе и в месте установки перемычки, что может препятствовать ее полному раскрытию и нормальному функционированию.
Во-вторых, чтобы обеспечить безопасность эвакуации пассажиров путем создания «нулевого» режима, необходимо возводить перемычки до выхода людей с аварийного участка, что создает дополнительные препятствия на пути их движения (люди вынуждены проходить через ограниченную площадь в перемычках)
Таким образом, наиболее логично устанавливать перемычки с обеих сторон горящего поезда после выхода людей за его пределы. Установленные таким образом, перемычки будут способствовать созданию «нулевого» режима, отделят незадымленную часть тоннеля от очага горения, снизят приток кислорода в зону горения, не будут препятствовать эвакуации людей.
К сожалению, технически это труднореализуемо для случая стационарных перемычек. Поэтому в лаборатории рудничной аэродинамики ИГД СО РАН разработан способ возведения вентиляционных перемычек, лишенный перечисленных недостатков. Суть его заключается в установке перемычек непосредственно на торцах вагонов поезда (рисунок).
При пожаре среднего вагона поезда 4 и остановке его в тоннеле 1 между станцией 2 и 3 перемычки 5 максимально перекрывают площадь проходного сечения между поездом и стенками тоннеля, изолируют очаг горения, препятствуют движению воздуха и распространению пожарных газов по тоннелю, создавая «нулевой» режим вентиляции, не затрудняя движения пассажиров. Таким образом, использование перемычек на поезде позволяет повысить безопасность эвакуации пассажиров из горящего поезда на станции 2 и 3 в обе стороны тоннеля (показано стрелками).
Дополнительные преимущества установки перемычек на вагонах заключаются в следующем: - в возможности использования перемычек непосредственно в зоне возникновения пожара, независимо от места остановки горящего поезда; - при установке перемычек на каждом вагоне повышается степень
101
3 5 4 А 12
Вентиляционные перемычки на вагонах в раскрытом состоянии
резервирования системы и надежности реализации данного способа создания «нулевого» режима при отказе включения одной или нескольких перемычек.
Разработка защищена Патентом РФ № 2312222 «Способ тоннельной вентиляции» [3].
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Красюк А.М., Лугин И.В. Исследование режимов работы вентиляции при возгорании поезда в тоннеле метрополитена // ФТПРПИ. - 2005.- № 4.
2. СП 32-105-2004 Метрополитены / М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП,
2004.
3. Способ тоннельной вентиляции. Патент №2 312 222 от 10.12.2007. Зед-генизов Д.В., Красюк А.М., Лугин И.В. Опубликован в БИ №34/2007 от 10.12.2007.
ЕШ
— Коротко об авторе
Лугин И.В. - кандидат технических наук, Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск.
102
