Пожарная безопасность линейных объектов метрополитена. Часть 1

В статье рассмотрены проблемы использования пожарной автоматики на стационарных линейных сооружениях метрополитена. При этом задачу своевременного адресного обнаружения признаков пожаров и их эффективного тушения на ранней стадии как задачу пожарной профилактики следует рассматривать в приоритетном порядке на всех стадиях проектирования и строительства. В данном контексте особую значимость для линейных объектов метрополитена приобретает правильный выбор типа пожарной автоматики [1].

Пожарная опасность линейных объектов метрополитена

К линейным объектам метрополитена относятся:

• транспортные тоннели (перегонные, тупиковые, соединительные);
• эскалаторные тоннели;
• обходные кабельные тоннели станций;
• вентиляционно-кабельные каналы под платформами станций.

Пожарная опасность линейных объектов предопределена их технологическим назначением, конструктивными особенностями, пожарной нагрузкой, а также характеристиками эксплуатационных режимов оборудования, размещенного в них. Для понимания задач и выбора типов пожарной автоматики следует рассмотреть пожарную опасность каждого вида из всего перечня линейных объектов метрополитена.

Транспортные тоннели

Транспортные тоннели следует рассматривать как линейные подземные сооружения, предназначенные для движения подвижного состава в дневное время и его отстоя ночное время, в том числе:

• перегонные с главными путями;
• перегонные со станционными путями для станций с путевым развитием;
• соединительные тоннели в электродепо;
• тупиковые тоннели.

При этом:

• перегонные тоннели с главными путями предназначены для перемещения электроподвижного состава с пассажирами;
• соединительные тоннели – для перемещения всех типов подвижного состава без пассажиров;
• тупиковые тоннели – для отстоя электропоездов без пассажиров в ночное время.

Тупиковые тоннели

Тупиковые тоннели (как зоны ночного отстоя) по существующей классификации [2] относятся к особо пожароопасным. Это связано прежде всего с пожарной опасностью электропоездов. Нахождение в тупиках одного-двух электропоездов в ночное время чревато возникновением в них пожаров, а удаленность от станций создает дополнительные трудности для работы пожарно-спасательных подразделений по тушению пожара.

Перегонные тоннели

Перегонные тоннели со станционными путями для станций с путевым развитием предназначены для оборота и отстоя электропоездов без пассажиров. Отстой электропоездов в ночное время на станционных путях также делает эти пути особо пожароопасными. Пожарная нагрузка участков ночного отстоя станционных путей полностью адекватна тупиковым тоннелям с электропоездами в отстое. В силу ряда причин возможны пожары электропоездов, находящихся в ночном отстое как в тупиковых тоннелях, так и на станционных путях, примыкающих к перегонным тоннелям с главными путями. Таким образом, наличие пожарной сигнализации на участках ночного отстоя электропоездов более чем актуально. В СП 120.13330.2012 изм.2 [3] впервые в новейшей истории появилось требование в табл. 5.35 об оснащении автоматической пожарной сигнализацией зоны отстоя электроподвижного состава в ночное время на станционных путях, как и в тупиках. В этой связи особую значимость приобретает правильный выбор типа автоматической пожарной сигнализации. Главным критерием является адресная (с привязкой к пикетам в тоннеле) информация о пожаре. Реализация этого требования позволит существенно снизить опасность длительного скрытого развития пожаров поездов в ночное время. Близость участков ночного отстоя на станционных путях к станциям делает это соседство особо опасным для станционных комплексов. Однако без оснащения этих участков автоматическими установками пожаротушения задача защиты полностью не решается.

Все транспортные тоннели имеют типовое оснащение стационарным оборудованием (верхнее основание пути, контактная сеть, кабельные линии, пожарно-хозяйственный водопровод). При этом однопутные перегонные тоннели главных путей соединены сбойками. Пожарная опасность перегонных тоннелей с главными путями обусловлена совокупной пожарной опасностью и возможностью пожаров стационарного оборудования (кабельных линий, узлов крепления контактного рельса, электрощитовых установок тоннельной вентиляции, кладовых службы пути, расположенных на перегонах, возможностью задымления путей эвакуации), а также пожарной опасностью подвижного состава (электропоездов и мотовозов).

Следует подчеркнуть, что для перегонных тоннелей с главными путями основной пожарной опасностью является пожар в салоне вагона с пассажирами c остановкой электропоезда на перегоне [4, 5].

Необходимо отметить, что в период "ночного окна" по всем транспортным тоннелям происходит перемещение различных технологических материалов хозяйственными поездами с мотовозами, имеющими двигатели внутреннего сгорания (бензиновые или дизельные). При этом существуют реальные опасности пожаров мотовозов в тоннелях и, как следствие, угроза для персонала метрополитена.

Анализ статистики пожаров в транспортных тоннелях отражает особенности их возникновения и развития, а также характеристики пожарной опасности.

Кабельные линии

Современные кабели с изоляцией типа "НГ" (не поддерживающей горение) на метрополитене применяются для оснащения кабельных линий различного назначения (слаботочных и силовых с напряжением до 20 кВ). Насыщенность метрополитенов различным технологическим оборудованием, применение систем телемеханики и автоматического управления ведет к значительному увеличению протяженности кабельных сооружений. На один километр пути линии в двухпутном варианте приходится около 100 км кабелей различного назначения и типов. Таким образом, в значительной степени повышается вероятность их отказов в виде пробоев. Пожары возникают на фоне пробоев кабельных соединительных муфт или пробоев по телу кабелей. Раскрытая ГУП "Московский метрополитен" информация о повреждении кабелей 10 кВ (20 кВ) показывает серьезность проблемы (табл., [6]).

Для пожаров кабельных линий в транспортных тоннелях характерен ряд особенностей:

• пробои по телу кабелей и пробои кабельных соединительных муфт возможны в любой точке тоннеля;
• пробоям кабельных соединительных муфт (как правило) предшествует их локальный нагрев;
• в условиях подпитки кабельной линии (при неснятом напряжении) наблюдается интенсивное горение изоляции типа "НГ";
• пожары кабельных линий сопровождаются интенсивным дымообразованием и ведут к быстрому задымлению тоннелей;
• задымление тоннеля происходит в направлении спутного вентиляционного потока;
• при видимости в тоннеле (в условиях задымления) менее 10 м движение поездов должно быть остановлено [7];
• при остановленном движении электропоездов отсутствие автоматической адресной пожарной сигнализации в транспортных тоннелях затрудняет поиск очага горения.

Выводы:

• пожар кабельной линии может возникнуть в любой точке транспортного тоннеля;
• при возникновении пожара кабельной линии для организации оперативного реагирования необходима адресная информация в Ситуационный центр метрополитена c координатами его возникновения в тоннеле.

Узлы крепления контактного рельса

Электрическую изоляцию контактного рельса от верхнего строения пути и тоннельной обделки обеспечивают устройства (узлы) крепления контактного рельса. Они обеспечивают регулировку положения контактного рельса и возможность подключения к нему устройств электроснабжения с напряжением постоянного тока 825 В. Расстояние между узлами (кронштейнами) в соответствии с [3] принимается от 4,5 до 5,4 м. Минимальное расстояние между смежными кронштейнами узлов крепления контактного рельса составляет 2,5 м.

Основой пожарной опасности узлов крепления контактного рельса являются электрические пробои с дальнейшим горением изоляционных материалов узла. Пробои происходят в основном при увлажнении запыленных узлов, например на открытых участках во время дождя, а в тоннелях – после ночной работы промывочного агрегата на перегоне. Есть все основания предполагать, что внезапному по проявлению пробою узла крепления контактного рельса предшествует его длительный нагрев. Таким образом, существует "допожарный" нагрев узла, который в настоящее время ничем не диагностируется, и процесс развития аварийной ситуации никем не контролируется. Статистика показывает, что пробои в тоннелях наступают, как правило, через несколько часов после подачи напряжения на контактный рельс. На фоне пробоев возникает горение изоляции узла крепления с обильным выделением токсичного дыма. При этом дымление горящих диэлектрических материалов происходит в непосредственной близости от остановившегося поезда с пассажирами.

Для защиты контактной сети от коротких замыканий на землю в целом на метрополитенах используется принцип секционирования. Однако если электропоезд в момент пробоя узла находился в границах одной секции, то его дальнейшее движение по тоннелю будет невозможным до восстановления диэлектрических свойств устройства и работоспособности секции в целом. В этой ситуации эвакуация пассажиров из электропоезда в тоннель становится неизбежной, и пожарная опасность горящего узла крепления значительно возрастает, так как растет опасность отравления пассажиров продуктами горения изоляции.

Выводы:

• пожары узлов крепления контактного рельса происходят на фоне их пробоев;
• если при пробое узла электропоезд находится в границах одной секции контактной сети, остановка электропоезда на длительное время с высадкой пассажиров в тоннель неизбежна;
• имеется вероятность отравления пассажиров токсичными продуктами горения при их эвакуации по тоннелю;
• в транспортных тоннелях как линейных объектах отсутствует пожарная сигнализация;
• для исключения последствий внезапного пробоя в целях пожарной профилактики необходима адресная информация в Ситуационный центр о "допожарном" нагреве узла крепления контактного рельса с координатами события в тоннеле.

Кладовые службы пути

В соответствии с производственной необходимостью и требованиями п. 5.7.1.22 [3] при длине перегона более 1,5 км кладовые должны размещаться посередине подземных и надземных перегонов. В кладовых службы пути должны храниться инструмент и технологические материалы для обслуживания и текущего ремонта верхнего строения пути. К числу хранимых в кладовых горючих материалов относятся: полиэтиленовые прокладки, фанерные карточки, резиновые "калоши" и т.д. Размещение кладовых на перегонах в притоннельных сооружениях (сбойках, камерах и т.д.) создает реальную угрозу возникновения пожаров.

Анализ причин возникновения и развития двух резонансных пожаров кладовых службы пути Московского метрополитена (в 2000 г. перегон ст. "Ленинский проспект" – ст. "Академическая", в 2011 г. перегон ст. "Орехово" – ст. "Царицыно") показал ряд совпадений. В частности, кладовые размещались в помещениях (сбойках) между перегонными транспортными тоннелями с главными путями. Пожарная сигнализация в кладовых отсутствовала. Горючие технологические материалы в кладовых хранились вне ларей. Проемы помещений кладовых не отделялись от транспортных тоннелей противопожарными дверями. Установки автоматического пожаротушения в кладовых отсутствовали. В ходе развития пожара длительное время не представлялось возможным определить визуально его место возникновения. Сильное дымление интенсивно распространялось по тоннелям главных путей на фоне движения поездов с пассажирами.

Для ликвидации пожаров движение поездов останавливалось в каждом случае на два с лишним часа. Проводилась эвакуация пассажиров со станций. Причиной пожара стало нарушение правил хранения горючих технологических материалов. Источником возникновения очага горения стал окурок при нарушении режима курения машинистом электропоездов.

Выводы:

• пожары кладовых службы пути на перегонах возникают и развиваются в условиях отсутствия пожарной сигнализации, достоверной информации о месте пожара и автоматических установок пожаротушения;
• пожары кладовых на перегоне сопровождаются сильным задымлением главных транспортных тоннелей;
• пожары стационарных объектов на перегонах приводят к остановке движения электропоездов, в том числе с пассажирами.

Подвижной состав

Подвижной состав следует разделять на электроподвижной состав (для перевозки пассажиров) и хозяйственные поезда с мотовозами. Электроподвижной состав насыщен пожарной нагрузкой (в зависимости от серии вагона – 50–31,5 кг/кв. м), которая в основном сосредоточена в салоне. Источником пожара могут быть как технологические причины (неисправности и отказы элементов электрической схемы вагонов), так и применение в салоне высокоэнергетического источника поджигания в случаях актов несанкционированного воздействия. В настоящее время на ряде метрополитенов стран СНГ (Москва, Санкт-Петербург, Казань, Нижний Новгород, Баку, Минск) электроподвижной состав оснащен автоматической системой обнаружения и тушения пожаров (АСОТП) "Игла", которая защищает электропоезда от технологических пожаров. Защиты от терактов салоны вагонов не имеют. В этой связи существует реальная угроза пожаров электропоездов в транспортных тоннелях [5].

Мотовозы с дизельными или карбюраторными двигателями представляют пожарную опасность в виде потенциальных пожаров моторных отсеков которые должны локализовываться автоматическими системами пожаротушения.

Промежуточные итоги

Обширная статистика пожаров в транспортных тоннелях в целом позволяет сделать следующие выводы:

1. Пожарам на кабельных линиях и узлах крепления контактного рельса предшествовали локальные нагревы c дальнейшим пробоем.
2. Резонансные пожары кладовых службы пути развились ввиду отсутствия на перегонах пожарной сигнализации и адресной информации о месте возникновения горения.
3. В СП 120.13330.2012 [3] отсутствуют требования об оснащении транспортных перегонных тоннелей автоматической пожарной сигнализацией.
4. Пожары кабельных линий, узлов крепления контактного рельса и кладовых службы пути сопровождаются выделением большого количества дыма.
5. Задымление тоннелей в ряде случаев (при видимости менее 10 м) приводит к остановке в них поездов с пассажирами [7].
6. Длительное пребывание пассажиров в остановившемся на перегоне электропоезде создает угрозу их отравления токсичными продуктами горения (пожар в Москве с остановкой на перегоне ст. "Охотный ряд" – ст. "Лубянка" в 2013 г.).
7. Токсичность дыма (как продукта горения) представляет собой реальную опасность для людей, находящихся в тоннеле.
8. Наличие воздушных потоков в транспортных тоннелях (особенно в двухпутных тоннелях) в условиях задымления как при движении поездов, так и во время "ночного окна" значительно усложняет определение координат точки горения и подачу адресной информации на автоматизированное рабочее место диспетчера линии и Ситуационного центра метрополитена.
9. Эвакуация пассажиров из электропоезда в задымленный тоннель несет опасность их отравления продуктами горения (во время пожара в Баку в 1995 г. погибло 289 человек).
10. Сокращение числа сбоек на перегонах ведет к усилению опасности отравлений пассажиров при их эвакуации из поезда в тоннель, так как исключает быстрый их переход в незадымленный тоннель.
11. Для снижения уровня пожарной опасности пассажирских перевозок в транспортных тоннелях необходимо их оснащение пожарной автоматикой.

В следующей части статьи будут рассмотрены правила выбора пожарной автоматики для линейных объектов метрополитена в соответствии с уровнем пожарной опасности и особенностями эксплуатации.

Литература

1. Средства пожарной автоматики. Область применения. Выбор типа. Рекомендации. М., ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004. – С. 95.
2. Классификация подземных сооружений метрополитенов по пожарной опасности. М., МПС СССР Управление военизированной охраны, 1983. – С. 20.
3. Свод правил СП 120.13330. 2012 с изменениями 2 "Метрополитены". Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003.
4. Прохоров В.П., Вагнер Е.С. Проблема обеспечения пожарной безопасности пассажирских перевозок в тоннелях Московского метрополитена // Сб. Строительные материалы. Оборудование. Технологии ХХI века, 2017. – № 11–12 (226-227). – С. 36–42.
5. Прохоров В.П. О проблемах противопожарной защиты электроподвижного состава Московского метрополитена //Журнал (бюллетень) Международной ассоциации "Метро". – 2014. – № 2. – С. 29-31.
6. Прохоров В.П. Проблемы пожарной безопасности кабельных объектов Московского метрополитена//Кабель-news. – 2009. – № 6–7/ июнь-июль.
7. Правила технической эксплуатации метрополитенов РФ. Москва, 2003.
8. Прохоров В.П., Вагнер Е.С. Применение тонкораспыленной воды высокого давления для целей автоматического пожаротушения на объектах метрополитенов // Вестник МГСУ. – 2017. – Т. 12, выпуск 6.
9. Свод правил СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2018

Больше статей по теме "Пожарная безопасность"