高速公路隧道火災自動報警系統優化方案研究

楊雷生

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

隨著高速公路隧道數量增長，隧道中的火災事故也變得越發頻繁。一些長度較長的隧道或者隧道群行車密度較大，行車速度的不斷提高以及線路維護的高難度，使得隧道內路面的質量不斷下降，很容易出現交通事故，引發隧道火災。同時，隧道內部各種電氣設備的增加，使得電氣起火的概率不斷提高，加上隧道本身的半封閉結構，當火災發生時，人員的疏散以及火災的撲救都會變得相當困難。對此，應該在隧道內設置相應的火災自動報警系統，實現對火災的監測、預警和自動撲救，以此將火災造成的損失降到最低。

1 高速公路隧道火災自動報警系統的特殊要求

1.1 火災特點

(1)火災類型多樣。高速公路隧道火災的形成原因多種多樣，火災類型多樣，受不同燃燒物質的影響，明火、煙霧出現的時間會有所不同，而煙霧的存在對于火災自動報警系統的觸發和定位會產生一定的影響。高速公路隧道火災事故發生的原因如圖1所示。

圖1 高速公路隧道火災事故發生的原因分析餅圖

(2)對報警的及時性和可靠性要求嚴格。高速公路隧道中的車流量較大，車速較快，隧道本身屬于半封閉空間，不管是人員疏散還是通風排煙都比較困難，一旦因為火災發生擁堵，救援人員難以接近事故發生地點，而且交通管制的手段十分有限[1]，一旦火災報警出現延遲或者漏報的情況，可能導致損失增大。

(3)隧道風會對火災報警的及時性和準確性產生干擾。高速公路隧道受自然風和車輛通過帶動的氣流等因素的影響，常年存在著隧道風，其對于火災產生的熱氣團有著一定的稀釋和降溫作用，在這種情況下，如果應用的是分布式光纖感溫火災探測系統，可能會受到干擾而出現報警響應延時的問題。

1.2 特殊要求

(1)必須保證火災報警的及時性和可靠性。依照《火災自動報警系統設計規范》(GB 50116-2013)等規范的要求，對于高速公路隧道而言，火災報警的響應時間應≤60 s，確保隧道交通監控部門能夠及時發現隧道中出現的火災事故，為交通管控、引導疏散以及救援工作的實施爭取時間。

(2)必須具備穩定運行能力。高速公路隧道中常年存在隧道風，對于火災自動報警系統的干擾比較明顯，要求系統能夠在隧道風的干擾下[2]，及時觸發報警，將著火點準確反映出來。同時，火災自動報警系統必須能夠有效應對隧道內部粉塵沉積的問題，要求所有設備的自我防護能力可以達到IP65以上，如果是雙波或者三波長光學型報警器，需要定期對其光學窗口進行擦拭和清潔，確保設備的正常運行。

2 高速公路隧道火災自動報警系統的優化方案

2.1 工程概況

某高速公路隧道位于廣西地區，跨越群山，是連接周邊多個區域的交通要道，車流量巨大，隧道本身的長度較長，存在較大的火災隱患，對于火災報警系統的設計要求嚴格。隧道設計情況如表1所示。

表1 隧道設計情況表

隧道本身為半封閉空間，空氣流通不暢，環境噪聲巨大，洞內和洞外有著較為懸殊的亮度差異，這些特殊的環境會導致駕駛員行為的變化，增加交通事故發生的概率，相關統計數據顯示，隧道進出口位置是事故的高發路段[3]。

2.2 火災報警系統現狀

隧道中原本采用的是手動火災報警系統，相關設備在長期運行的情況下，存在著老化的問題，加上電子產品更新換代速度的不斷加快，設備及重要零部件停產，影響了設備的正常使用。同時，火災報警系統只能實現手動報警，功能相對單一，如果發生電氣火災，而現場無人發出報警，管理人員也難以迅速把握險情。高速公路隧道火災發生的緣由多是汽車碰撞、車輛裝載的貨物燃燒，又或者電力電氣短路事故，起火速度快，加上隧道本身密閉的環境和較大的交通量，不管是內部逃生還是外部救援都存在很大的難度，在無法及時發現和處理火災的情況下，可能引發巨大的財產損失和人員傷亡。因此，對隧道火災報警系統進行優化改造，是技術人員需要關注的一個核心問題[4]。

2.3 火災自動報警系統優化

2.3.1 改造方案

在原有手動火災報警系統的基礎上，增加了光纖測溫報警系統，其本身采用了光纖光柵作為傳感器，借助光纖光柵反射的光學頻譜對溫度的敏感性，通過設備內部功能模塊，完成對傳感器輸入光源激勵以及輸出光學頻譜的分析，通過數字化的形式，對監測點的物理信息進行展示，依照預先設定好的報警條件設定值及變化率，給出實時預警及報警信號。在實際應用中，光纖測溫報警系統可以在每400 m劃分一個光通道，每一個光通道均分為4個區域，每個區域內光纖光柵布置的間距控制在6.6 m，每一個光纖光柵傳感器都可以將周邊環境的實時溫度及變化情況準確反映出來，為火災初期預警提供可靠的信息支持。

當系統檢測到火災時，數據信息在經過光纖監測主機的處理后，會被傳輸到隧道管理所，觸發聲光報警器發出報警信息，在聯動視頻監控系統的情況下，還可以通過隧管所管理系統，將火災區域內的視頻在主監視器及大屏幕中顯示出來，監控人員可以遠程確認報警地點是否有火災發生。如果確定存在火災，可以聯動隧道中的有線廣播、通風系統、消防系統等，對火災進行處治[5]。

2.3.2 軟件需求

火災自動報警系統存在一定的軟件需求，軟件必須能夠對隧道內部的溫度分布曲線和溫度比變化曲線進行實時顯示，能夠以圖形化的方式對各種設備在運行中的狀態信息進行監視、存儲和管理，也能夠運用相應的計算機圖形化界面，實現對火災自動報警系統中各種設備的有效控制，同時還具備相應的異常報警功能。系統軟件設置過程中，需要關注其基本功能。

(1)溫度報警功能。溫度報警功能主要是在檢測到溫度出現異常變化時，發出相應的報警信息，能夠觸發報警的情況包括超溫報警、溫差報警以及溫差速率報警等。用戶可以對報警參數及模式進行定制，對不同的報警模式信息單獨或者組合使用。

(2)系統設備報警。系統設備報警必須能夠對傳感器、檢測設備等的運行情況進行監督，實現自我診斷和測試，在系統出現異常時及時發出報警信息，將報警信息傳輸給電力監控人員。

(3)分區溫度監測。可以依照被測物體，對溫度監測進行分區，每一個區域設置獨立的警報參數，通過這樣的方式來實現對于被測物的分區監測。

(4)警報音響確認。在火災警報發生時，相應的警報軟件會發出聲響，等到工作人員確認后才會停止。同時，警報信息會被系統自動保存到相應的數據庫中，依照順序進行存儲和顯示，并不會被覆蓋或者取消。

(5)曲線圖。系統本身具備相應的溫度曲線圖顯示功能，能夠將實時溫度數據或者歷史溫度數據進行顯示，曲線圖能夠反映的內容十分豐富，如某個時段隧道不同位置的溫度分布曲線、某一天隧道某個點的溫度變化曲線、某個時段隧道中某個點的溫度變化曲線等。曲線圖本身的坐標軸包括了時間、距離和溫度等[6]。

3 結語

高速公路隧道對于火災自動報警系統有著非常嚴格的要求，需要技術人員結合高速公路隧道的實際情況，對火災自動報警系統進行設計和優化，以先進的設備和技術為支撐，做好隧道內部火災隱患的預測和撲救方法設計，確保在火災隱患發生時，能夠及時發出相應的告警信息，提醒工作人員進行處理，為火災的撲救爭取到更多時間。應該重視新型技術的應用，提升高速公路隧道的運行安全，減少火災事故帶來的經濟損失。