公路隧道實(shí)體火災(zāi)探測試驗(yàn)對比分析研究

0 引 言

公路隧道具有特殊的交通環(huán)境，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢將快速蔓延，威脅被困人員的生命與財產(chǎn)安全，因此公路隧道的安全問題一直備受關(guān)注 [1]?；馂?zāi)發(fā)生初期若能夠有效感知，那么將有利于迅速采取措施遏制火災(zāi)的蔓延，火災(zāi)探測器便可滿足這一要求 [2]。不同類型的火災(zāi)探測器在具體應(yīng)用中的性能有所差異，為了對火災(zāi)探測器在公路隧道火災(zāi)探測時的性能特點(diǎn)進(jìn)行綜合性對比分析，本文對公路隧道實(shí)體火災(zāi)探測試驗(yàn)進(jìn)行了研究。探測試驗(yàn)地點(diǎn)為國內(nèi)某單洞三車道沉管隧道模型，該試驗(yàn)隧道長 150 m，寬 15.95 m（凈寬14.55 m），高 7.8 m（凈高 7.1 m），為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)選用實(shí)體車輛，主要分析智能圖像型火災(zāi)探測器、雙波段火焰探測器以及分布式光纖型感溫火災(zāi)探測器的火災(zāi)探測性能。

1 陰燃煙霧類試驗(yàn)

陰燃煙霧類試驗(yàn)的目的是測試 3類火災(zāi)探測器應(yīng)對隧道內(nèi)貨物陰燃以及被遮擋時火災(zāi)煙霧的探測性能 [3]。在試驗(yàn)中， 煙霧源大致在火災(zāi)探測器上游 5～10m以及下游 50m以外，以白色煙霧彈的方式模擬煙霧的產(chǎn)生，其中發(fā)煙時間為 4min，發(fā)煙量為 70.1m3，發(fā)煙效果如圖 1所示。3類火災(zāi)探測器對煙霧的響應(yīng)時間測試結(jié)果見表 1 所列。

在表 1 中，“-” 表示無響應(yīng)， 因此可以看出， 分布式光纖型感溫火災(zāi)探測器與火焰探測器均無法探測煙霧的產(chǎn)生，即對煙霧無響應(yīng)。智能圖像型火災(zāi)探測器的響應(yīng)時間在17 ～ 112 s 之間，具體與隧道內(nèi)的氣流等物理環(huán)境有關(guān)。

2 油盤火 / 木垛火試驗(yàn)

油盤火 / 木垛火的試驗(yàn)采用 0.5 m×0.5 m，0.7 m×0.7 m，1.0 m×1.0 m 的標(biāo)準(zhǔn)油盤，燃料為柴油 / 汽油混合液，以及0.5 m×0.5 m×0.225 m 的木垛，對火源位置進(jìn)行不同距離的測試 [4]。測試結(jié)果見表 2 和表 3 所列。表 2 為油盤火試驗(yàn)的響應(yīng)結(jié)果，表 3 為木垛火試驗(yàn)的響應(yīng)結(jié)果。

由表 2 和表 3 可以看出，圖像型火災(zāi)探測器針對不同規(guī)模、不同火災(zāi)位置、不同風(fēng)速條件下的油盤火均有響應(yīng)，對于木垛火，在 95 m 遠(yuǎn)距離條件下和 70 m 位置 0 風(fēng)速條件下未報警 ；雙波段火焰探測器針對 45 m 或以上距離的火災(zāi)響應(yīng)較差，尤其是木垛火 ；光纖感溫探測器對于小于 0.5 MW的火災(zāi)在各種條件下均不產(chǎn)生有效報警，而火災(zāi)規(guī)模達(dá)到1.4 MW 以上時能夠較好地報警。

3 隧道污染與光干擾

本文試驗(yàn)研究中針對探測器進(jìn)行了強(qiáng)污染條件下的測試，50% 污染度，選用 50% 減光片和 50% 透過率的金屬網(wǎng) [5]。試驗(yàn)中采用的油盤面積為 632 cm×632 cm，燃料為汽油，油量為 3 000 mL，測試時，將油盤用支架墊高 0.9 m。50% 透過率的金屬網(wǎng)的灰塵模擬試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)對圖像探測器和火焰探測器產(chǎn)生明顯影響，而 50% 減光片則較明顯地影響了火焰探測器的響應(yīng)情況，見表 4 所列。

同時，本文試驗(yàn)研究共采用了電弧焊、車輛大燈（遠(yuǎn)近光燈交替、遠(yuǎn)光燈 + 雙閃）多種光干擾源進(jìn)行光干擾測試，其中干擾源的距離小于 25 m。試驗(yàn)結(jié)果表明，火焰探測器、光纖感溫探測器未受到光干擾的影響，而圖像型探測器在雙閃 + 剎車、雙閃 + 近光燈以及尾燈閃爍的干擾下會產(chǎn)生誤報。

4 結(jié) 語

本文對光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)、雙波段火焰探測器、圖像型探測器進(jìn)行了公路隧道內(nèi)實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)研究，研究結(jié)果如下 ：

（1）智能圖像型火災(zāi)探測器可快速響應(yīng)各類火災(zāi)，雖然存在少量誤報情況，但可以有效應(yīng)對各類干擾、污染等問題。另外，圖像火災(zāi)探測器具備可視化報警界面，為及時把握和控制隧道內(nèi)的火災(zāi)狀態(tài)提供了重要信息。

（2）雙波段火災(zāi)探測器的規(guī)范要求監(jiān)測距離為 50 m，但實(shí)體火災(zāi)探測試驗(yàn)則表明該類探測器的探測距離在 45 m 以 內(nèi)。此外，該類型探測器易受環(huán)境污染的影響，在減光率達(dá)到 30% 的情況下，該類型探測器無法給出可靠的探測結(jié)果。

（3）光纖光柵感溫探測器不能有效探測小規(guī)?；馂?zāi)，基本能保障對 1.4 MW 以上的大荷載火災(zāi)進(jìn)行響應(yīng)，并且隧道內(nèi)的風(fēng)速對探測影響較大。如何保證該類型探測器在隧道環(huán)境下的長期使用也是值得考慮的現(xiàn)實(shí)問題。