Виктор Громов, 08/06/20
Обеспечение безопасности и поддержание параметров воздушной среды.
Метрополитен – социально-транспортный, потенциально опасный, технически особо сложный и критически важный объект двойного назначения. Нарушение его функционирования может приводить к чрезвычайным ситуациям или негативным последствиям для инфраструктуры и экономики городов, пассажиров и населения, проживающего на соответствующей территории. Сложность инженерной инфраструктуры метрополитенов, развитие социальных запросов и, прежде всего, требование минимизировать последствия внештатных ситуаций привели к разработке норм и правил, которые превратили современные метрополитены в высокотехничную инфраструктуру с передовыми системами управления и контроля.
С целью предотвращения угроз природного и техногенного характера, а также актов незаконного вмешательства и для формирования единой и эффективной системы обеспечения безопасности на транспорте Правительство Российской Федерации выработало курс, нашедший отражение в Федеральном законе № 16 "О транспортной безопасности" и Комплексной программе обеспечения безопасности населения на транспорте.
Направленность законодательных мер
Значительная часть мер, осуществляемых в рамках Комплексной программы обеспечения безопасности населения на транспорте, направлена на обеспечение безопасности объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств от актов незаконного вмешательства (понятие "транспортная безопасность"). Следствием указанного положения дел является недостаточность реализуемых по Комплексной программе мероприятий безопасности для сохранения жизни и здоровья пассажиров при инцидентах, не относящихся к актам незаконного вмешательства, но при этом способных нанести значительный ущерб жизни и здоровью граждан.
Безопасность функционирования транспортного комплекса – это состояние защищенности транспортной деятельности, достигаемое и поддерживаемое путем реализации комплекса правовых, экономических, организационных и иных мер в области транспортной безопасности и безопасности на транспорте. Цели создания благоприятных и безопасных условий перевозки, сохранения жизни и здоровья пассажиров, поддержания высокой работоспособности персонала и защиты окружающей среды в процессе эксплуатации технических систем метрополитенов могут быть достигнуты только при соблюдении всех существующих требований российского законодательства и разработке новых.
Ответственные зоны инфраструктуры метрополитена
Анализ существующего положения в сфере обеспечения транспортной безопасности и безопасности на метрополитене предполагает детальное знание состава и структуры метрополитена и его элементов. В условиях метрополитена маловероятна возможность обеспечения 100%-ного досмотра входящих пассажиров и их багажа, так как для решения данного вопроса требуется разработка и оснащение зон досмотра инженерно-технической системой безопасности с максимальной пропускной способностью не менее 14 человек в секунду.
Но даже 100%-ный досмотр не может обеспечить благоприятные и безопасные условия перевозки, сохранения жизни и здоровья пассажиров, поддержания высокой работоспособности персонала и защиты окружающей среды в процессе эксплуатации технических систем.
На сегодняшний день остается еще много уязвимых зон инженерной инфраструктуры, влияющих на обеспечение комплексной безопасности метрополитена.
Система вентиляции является основой жизнеобеспечения, создания необходимых режимов проветривания при повседневной эксплуатации и нарушении нормальной работы инженерной инфраструктуры метрополитена.
В силу большого количества требований и норм проектирования вентиляционные системы в подземных сооружениях (метрополитенах, автомобильных тоннелях, шахтах, объектах ГО и т.д.) можно отнести к разряду самых сложных и самых ответственных.
Единый центр контроля и управления микроклиматом метрополитена
Система защиты газовоздушных трактов
Ахиллесовой пятой метрополитенов были и остаются воздухозаборные киоски, которые не оснащаются быстродействующими системами контроля химически опасных веществ (ХОВ) и бактериологических средств. В связи с наличием в крупных городах предприятий, работающих с такими ХОВ, как аммиак, хлор и др., нельзя не учитывать возможность техногенных аварий на близко расположенных от воздухозаборов потенциально опасных предприятиях.
В случае внезапного появления в составе наружного воздуха опасных концентраций химически опасных веществ (ХОВ), бактериологических средств, задымлений и т.д. необходимо прекратить подачу воздуха с поверхности путем реверса на вытяжку приточных вентиляторов и перекрыть газовоздушные тракты, если таковые имеются, с помощью быстродействующих защитно-герметических и герметических клапанов либо ввести режим фильтровентиляции.
Быстродействие всех элементов системы обнаружения ХОВ и бактериологических средств является важнейшим условием успеха обеспечения безопасности пассажиров и повышения эффективности системы защиты метрополитенов от поражающих факторов. Применение данной системы является обязательным условием при использовании метрополитена как объекта гражданской обороны.
Модель разлива хлора из цистерны показывает хаотичность и неравномерность распределения концентраций хлора по площади в зависимости от скорости ветра и плана застройки местности. Применение моделирования позволяет нагляднее оценивать текущую ситуацию и прогнозировать развитие событий. А чтобы знать об обстановке, необходимо передавать данные мониторинга текущей ситуации от локальных метеостанций с поверхности.
Реверс "с ходу"
Отдельная проблема – это обеспечение реверса "с ходу" тоннельных приточных вентиляторов для изменения направления подачи воздуха на вытяжку.
Изменение направления вращения ротора вентиляторов осуществляется переключением порядка чередования фаз на противоположный. Процесс переключения "с ходу" с одного направления вращения на противоположное сопровождается опасными динамическими нагрузками, 10-кратными бросками токов и просадками напряжения, что недопустимо для большинства эксплуатируемых в метро вентиляторов. Полная остановка вентилятора и с последующим реверсом требует значительного времени и приведет к попаданию опасного количества ХОВ и биологических средств во внутренние объемы, если нет быстродействующих клапанов перекрытия вентшахт метрополитена.
"Система "Антидрон": успеть за 83 секунды" читать >>>
Были выполнены динамические испытания вентиляторов FTDA-REV-180. Они имеют привод от электродвигателя с частотным преобразователем прямого управления моментом (Direct Torque Control), который позволяет плавно запускать вентилятор, изменять его производительность и при необходимости производить быстрый реверс "с ходу" направления вращения в случае аварийной ситуации.
Единый центр контроля и управления микроклиматом метрополитена
При возникновении ЧС в метрополитенах вступает в силу план ликвидации аварии. Управление вентиляцией должно выполняться в соответствии с отработанными режимами, а работой тоннельной вентиляции – из Единого центра контроля и управления микроклиматом метрополитена.
Настало время проведения полномасштабной модернизации системы мониторинга и управления параметрами воздушной среды метрополитенов на основе внедрения современных ИT-технологий с переходом на более высокий качественный уровень при решении основных технологических, организационных и экономических задач. Внедрение инновационной автоматизированной системы контроля и управления параметрами воздушной среды и микроклимата метрополитена позволит комплексно решить проблему обеспечения необходимого качества воздушной среды.
Параметры, контролируемые системой управления микроклиматом
Система обеспечит измерение параметров микроклимата во всех основных пассажирских помещениях и снятие показателей работы шахтных вентустановок, сбор, обработку и передачу информации на центральный диспетчерский пункт Единого центра контроля и управления микроклиматом метрополитена.
Создание такого Единого центра позволит:
- обеспечить благоприятные и безопасные условия перевозки, сохранить здоровье пассажиров, персонала метрополитена, поддержать высокую работоспособность персонала;
- снизить риски и смягчить последствия при терактах и ЧС на метрополитенах путем использования системы полномасштабного контроля параметров воздушной среды (микроклимата), видеонаблюдения, мониторинга текущей обстановки с применением новых информационных технологий;
- повысить энергоэффективность и снизить энергопотребление метрополитенов за счет оптимизации работы системы вентиляции;
- обеспечить надежное функционирование метрополитена как объекта двойного назначения.
Вентиляция как средство спасения
Наиболее опасными ситуациями для жизни людей являются пожары и террористические акты. При этом самый худший вариант пожара – возгорание вагона, самое худшее место возгорания – перегон между станциями, а самое худшее время возгорания – это час пик.
Для пассажиров метро нет никаких средств индивидуальной защиты и практически никакой возможности достаточно быстро покинуть опасную зону, находясь в неподвижном поезде в тоннеле. Единственное средство спасения от отравлений – вентиляция. Многочисленные эксперименты с применением дымовых шашек на станциях показали низкую эффективность существующих способов дымоудаления. Требуется поиск новых алгоритмов выбора вентиляционных режимов метрополитенов, которые удовлетворяют требованиям СНиП 32-02–2003 "Метрополитены" и СП 32-105–2004 "Метрополитены" в аварийных ситуациях.
Внедрение автоматизированной системы контроля и управления параметрами воздушной среды и микроклимата позволит комплексно решить проблему обеспечения необходимого качества воздушной среды метрополитена.
От проблем к системному подходу
В числе известных, но нерешенных проблем в метрополитене остаются:
- отсутствие достоверных методик и программных средств моделирования задымления аварийных участков трассы при возгораниях и выборе оптимальных режимов работы системы вентиляции с помощью вычислительной техники;
- отсутствие при ЧС у операторов текущих данных о параметрах воздуха и работе вентустановок (подача и депрессия) на аварийном и смежных с ним участках линии;
- отсутствие возможности выбора и ведения действий по эвакуации пассажиров в случае пожара в середине состава, остановившегося
на перегоне; - отсутствие требуемой нормативной базы по проблеме пожарной безопасности на метрополитенах.
Все это показывает, что среда безопасности метрополитена должна создаваться как комплекс целенаправленных технических и организационных мероприятий. Время простых изолированных решений закончилось. Для решения проблемы безопасности на метрополитенах необходим системный подход.
