Пожарная безопасность линейных объектов метрополитена. Выбор оборудования

При выборе типов пожарных извещателей, приемно-контрольных приборов и приборов управления, а также оборудования пожаротушения необходимо, прежде всего, руководствоваться задачей обеспечения пожарной безопасности перевозки пассажиров по транспортным тоннелям метрополитена [1].

Перечень объектов контроля и управления

Предпосылкой выбора типа пожарной автоматики для линейных объектов метрополитена является перечень объектов контроля (управления) и защиты, расположенных в транспортном тоннеле:

а) кабельные линии с вероятностью пробоя по длине в любой точке;
б) узлы крепления контактного рельса с интервалом 4,5–5,4 м по всей линии;
в) кладовые службы пути на перегонах;
г) электрощитовые и электродвигатели установок тоннельной вентиляции на перегонах;
д) электропоезда в тупиковых тоннелях;
е) электропоезда в зонах ночного отстоя на станционных путях;
ж ) хозяйственные поезда с мотовозами в качестве локомотивов в любой точке транспортного тоннеля в ночное время;
з) электропоезда с пассажирами на главных путях транспортных тоннелей в любой точке перегона;
и) дымовые клапаны (как объект управления) в двухпутных тоннелях с интервалом по их длине не более 100 м.

Перечень линейных объектов на станциях:

а) кабельные сооружения (кабельные подвалы, подплатформенные, подэскалаторные и обводные кабельные коллекторы);
б) эскалаторные тоннели.

До настоящего времени из всего приведенного выше перечня линейных объектов метрополитена только очень малая часть оснащалась в соответствии с требованиями норм [2] системами автоматической пожарной сигнализации и автоматическими установками пожаротушения. К таким объектам относятся кабельные коллекторы всех типов и тупики (тупиковые тоннели). Изменения 2, внесенные в [2], дополнили требования к оснащению тупиковых тоннелей пожарной сигнализацией аналогичными требованиями к станционным путям, используемым для ночного отстоя ЭПС.

Требования к пожарной сигнализации

Выполненный анализ пожарной опасности линейных объектов и перечень объектов контроля и управления позволяет сформулировать определенные требования к системам пожарной сигнализации:

1. В транспортных тоннелях, ввиду наличия в них воздушных вентиляционных потоков, не должны применяться точечные дымовые пожарные извещатели и аспирационные системы пожарной сигнализации.
2. Для транспортных тоннелей необходимо применять линейные тепловые извещатели.
3. Линейные тепловые извещатели должны быть устойчивы к внешним электромагнитным помехам.

5. Для получения адреса "теплового события" в тоннеле линейный тепловой извещатель должен обеспечивать локализацию места пожара с точностью до 1 м. "Тепловым событием" в данном контексте следует считать локальный нагрев любого объекта в любой точке транспортного тоннеля.
6. Система АПС должна давать в режиме реального времени картину температурного поля линейного объекта наблюдения и адресный допожарный сигнал о тепловом событии в локальной его точке.
7. Система автоматической пожарной сигнализации (АПС) должна давать визуальную информацию на монитор оператора диспетчерского пункта линии в виде "картинки" температурного поля по всей длине линейного объекта в реальном времени.
8. В тупиковых тоннелях и тоннелях со станционными путями, предназначенными для ночного отстоя электропоездов, система АПС должна формировать сигнал на запуск системы автоматического пожаротушения.
9. В двухпутных тоннелях с продольно-поперечной схемой дымоудаления система АПС должна формировать сигнал на адресное открывание клапана(ов) в зоне пожара в тоннеле и запуск установки тоннельной вентиляции для локального удаления дыма из зоны задымления.

Оптимальные технологии для тоннелей

Проблема выбора типа автоматической пожарной сигнализации для транспортных тоннелей метрополитена заключается в том, что в перечне объектов контроля и управления, расположенных в тоннелях, имеется оборудование, которое при работе в предаварийном режиме выделяет сравнительно мало тепла. В то же время необходимость непрерывного контроля теплового состояния, например, узлов крепления контактного рельса является актуальнейшей задачей линейной пожарной сигнализации в части оперативного профилактического (допожарного) реагирования служб метрополитена. Узлы крепления перед пробоем могут нагреваться в течение длительного времени и быть источником слабого излучения, который не влияет на среднеобъемную температуру в тоннеле. Таким образом, применение в тоннелях линейных тепловых извещателей, которые реагируют только на изменение среднеобъемной температуры, представляется нецелесообразным, так как изменение среднеобъемной температуры в тоннеле является следствием развивающегося пожара и время допожарного реагирования уже упущено.

Для метрополитена, перевозящего в сутки свыше 8 млн человек, обеспечение пожарной безопасности перевозки пассажиров является непреложным условием, в рамках которого необходим постоянный пожарный контроль всех линейных объектов.

Сравнительный анализ технических характеристик всех типов линейной пожарной сигнализации – дымовой на основе точечных извещателей, дымовой аспирационной, тепловой (термокабели), тепловой (оптоволокно) – показывает, что технология обнаружения пожаров на основе многомодовых оптоволоконных кабелей является единственно отвечающей сформулированным выше требованиям. При этом пожарная сигнализация на основе оптоволоконного кабеля не нуждается в линиях связи, так как данный кабель представляет собой распределенный тепловой датчик для линейного объекта и в то же время линию связи (общая протяженность линейного датчика – до 8 км).

Допожарный визуальный контроль

До настоящего времени нет практики применения оптоволоконной технологии для теплового контроля линейных объектов метрополитенов, а также управления отдельными системами противопожарной защиты (расположенными в них). Отсутствие опыта проектирования систем пожарообнаружения на основе многомодовых оптоволоконных кабелей и опыта эксплуатации этих систем на самом метрополитене страшит как проектные организации, так и службу связи метрополитена, делая их союзниками в сопротивлении новым технологиям. Это обстоятельство серьезно влияет на пожарную безопасность пассажирских перевозок, так как целый ряд объектов контроля в транспортных тоннелях (например, узлы крепления контактного рельса) выпадает из поля зрения допожарного наблюдения и делает пассажиров электропоездов заложниками последствий внезапного пробоя с остановкой электропоезда в тоннеле. Применение на перегонах пожарной сигнализации на основе термокабелей не решает задачу допожарного контроля, а статистика резонансных пожаров в тоннелях Московского метрополитена лишний раз высвечивает существующую проблему выбора типа системы пожарной сигнализации для транспортных тоннелей. Специфика линейных объектов метрополитена делает допожарный визуальный контроль главенствующей функцией системы. При этом функция допожарного визуального контроля, реализуемого оптоволоконной системой пожарообнаружения, требует разработки специального регламента оперативных действий диспетчерского аппарата, ситуационного центра и работников соответствующих служб метрополитена по результатам визуального контроля температурного поля линейных объектов. Результатом таких оперативных действий должно быть предотвращение развития "тепловых событий" в пожар, в том числе предотвращение остановки поездов в случаях пробоев узлов крепления, горения кабельной линии, развития пожара при ночном отстое электропоездов на станционных путях или в тупиковых тоннелях.

Эффективный подход

Следует особо рассмотреть пожары электропоездов с остановкой в двухпутном тоннеле. Общеизвестно, что остановка в тоннеле горящего электропоезда с пассажирами может произойти по ряду объективных причин технического характера. При этом требование инструкции о безостановочном движении горящего электропоезда до ближайшей станции останется неисполненным.

В этом случае требуется оперативное принятие решений по расстановке других поездов на станциях, снятию напряжения с контактного рельса, организации эвакуации пассажиров на станцию, обеспечению незадымленных путей эвакуации пассажиров к станции(ям) с помощью локального открывания в двухпутных тоннелях люков продольно-поперечной системы дымоудаления. Система пожарообнаружения на основе оптоволоконного кабеля в данном случае позволит получить и передать в ситуационный центр конкретную информацию о месте остановки электропоезда в тоннеле (с привязкой к пикетам) и координатах очага в электропоезде, а также сформировать управляющие сигналы для запуска системы дымоудаления и открывания дымовых клапанов (люков) в тоннеле над очагом горения.

Применение в транспортных тоннелях системы пожарной сигнализации на основе многомодовых оптоволоконных кабелей также позволит решить вопрос эффективного применения в зонах ночного отстоя электроподвижного состава современных автоматических установок пожаротушения [2].

Вопросы пожаротушения

Как уже отмечалось, зоны ночного отстоя электропоездов (тупиковые тоннели и станционные пути) при размещении в них электроподвижного состава (ЭПС) переходят в категорию особо пожароопасных [3]. В соответствии с требованиями [2] тупиковые тоннели должны оснащаться автоматическими установками пожаротушения. В настоящее время уже сложилась практика защиты тупиков с помощью спринклерных автоматических установок пожаротушения (АУП). Использование классических спринклерных АУП подразумевает суммарный расход воды в десятки литров воды в секунду. Это означает, что следует делать отдельный ввод из городской водопроводной сети, обустраивать для АУП насосною станцию и обеспечивать эффективное водоотведение. Аналогичное проектное решение следует предусматривать и для защиты ЭПС, размещаемого на ночной отстой в зоне станционных путей. Однако нормативного требования об оснащении станционных путей, используемых для ночного отстоя ЭПС, до настоящего времени нет. Проблема отсутствия защиты, как представляется, кроется в необходимости обеспечения тушения по I и II путям и дополнительного ввода и строительства еще одной насосной станции. Все это усиливает экономические возражения, но проблем противопожарной защиты не решает. Проблема оснащения автоматическими установками пожаротушения зоны ночного отстоя ЭПС на станционных путях остается актуальной и требует разрешения на уровне изменений и дополнений действующего свода правил [2].

Выбор огнетушащего вещества

Линейные объекты на станциях в виде эскалаторных тоннелей и кабельных коллекторов заслуживают особого внимания при решении вопросов выбора пожарной автоматики, так как находятся в непосредственной близости к пассажирской зоне и применяемое огнетушащее вещество должно быть эффективным для тушения и безопасным для людей.

До недавнего времени при проектировании новых станций для защиты кабельных сооружений принималось ставшее типовым решение об оснащении кабельных каналов закачными модулями для тушения тонкораспыленной жидкостью (ТРЖ). Следует подчеркнуть, что тонкораспыленная жидкость, представляющая собой раствор поверхностно-активного вещества в воде, эффективна при тушении пожаров класса А, В и Е и идеальна для тушения кабельных пожаров. Закачные модули ТРЖ для защиты кабельных сооружений в новейшей истории проектирования станций Московского метрополитена нашли широкое применение. Однако это был переходный период от огнетушащих порошков и газов к жидкости. Недостатком жидкостных модулей является ограниченный период выдачи огнетушащего вещества, составляющий 15–20 с, как, впрочем, газовых и порошковых.

Альтернативой модулям ТРЖ является автоматическая установка пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления (АУП ТРВ ВД).

Преимущества использования тонкораспыленной воды

Общеизвестно достоинство ТРВ ВД в части дымоосаждения, что делает привлекательным ее применение на линейных объектах станции (кабельных сооружениях в виде подплатформенных вентиляционно-кабельных, подэскалаторных или обводных коллекторов [4]). Соседство с пассажирской зоной подбалюстрадного пространства эскалаторов также требует применения ТРВ ВД как эффективного и безопасного средства. Аналогичное эффективное использование ТРВ ВД может быть рекомендовано для дренчерных секций в тупиках или зон ночного отстоя на станционных путях. При этом подача воды по названным объектам должна осуществляться от одного насосного модуля. В этом случае можно добиться минимально низкой удельной стоимости всей автоматической установки пожаротушения (АУП ТРВ ВД).

Комплексная защита с помощью АУП ТРВ ВД

Технология тушения пожаров классов А и В АУП тонкораспыленной воды высокого давления (АУП ТРВ ВД) может решить актуальную проблему противопожарной защиты линейных объектов метрополитена на комплексной основе. Рассмотрим схему комплексной защиты одним насосным модулем ТРВ ВД станции глубокого заложения с развитыми станционными путями (зоной ночного отстоя ЭПС) и примыкающим тупиковым тоннелем. При этом "идеология" комплексной защиты предполагает, что насосный модуль АУП ТРВ ВД, размещенный на станции, обеспечивает подачу воды для тушения пожара на любом из линейных объектов (участков) станции. В перечень защищаемых линейных участков данной станции при комплексной защите будут входить следующие:

• подплатформенные или (и) обходные кабельные коллекторы;
• кабельные подвалы;
• подэскалаторные кабельные коллекторы;
• кабельные коллекторы машинных залов эскалаторов;
• подбалюстрадное пространство эскалаторных наклонов;
• станционные пути в зонах ночного отстоя;
• тупиковые тоннели.

В основу расчета системы АУП ТРВ ВД комплексной защиты станции глубокого заложения с перечисленными выше линейными участками следует брать один пожар с максимальным расходом дренчерной секции (соответствующим максимальной защищаемой площади из приведенного выше перечня участков). Количество рабочих насосов в насосном модуле определяется с учетом их характеристик и максимального расхода на участок. Далее, с исходя из максимального расхода дренчерной секции в л/с, определяются характеристики и количество самопромывных фильтров. Потребность в самопромывных фильтрах вызвана необходимостью длительного расхода воды из тоннельного водопровода при тушении больших площадей и объемов (тупиков и станционных путей для отстоя электропоездов) и необходимостью защиты от абразивов плунжерных насосов. Затем определяется количество подготовленной воды, вместимость и число резервуаров с водой. Высокие давления в системе АУП ТРВ ВД позволяют подавать воду по тоннелям к наиболее удаленным участкам тушения (станционным путям и тупиковым тоннелям) без ощутимых потерь давления и без снижения огнетушащих характеристик АУП.

Отдельно необходимо отметить высокий уровень дымоосаждения при работе АУП ТРВ ВД, что в значительной степени снижает риски отравлений пассажиров и персонала метрополитена, а также создает условия для работы пожарно-спасательных подразделений в подземных сооружениях.

Комплексное проектирование АУП ТРВ ВД позволяет существенно сократить расходы на приобретение оборудования и монтаж АУП на объекте, а также уменьшить число вводов от городского водопровода.

В настоящее время рынок производителей АУП ТРВ ВД пополнился российскими фирмами, что делает применение данного оборудования более доступным для широкого применения на линейных объектах метрополитена.

Комплексная защита станции глубокого заложения с помощью системы АУП ТРВ ВД предполагает обязательное применение в качестве подсистемы обнаружения пожара линейную тепловую пожарную сигнализацию на основе многомодовых оптоволоконных кабелей. При этом аппаратура управления АУП ТРВ ВД должна соответствовать требованиям [4].

Финальные итоги

Резюмируя изложенное выше, можно прийти к следующим выводам:

1. Проблемы выбора пожарной автоматики для линейных объектов метрополитена предопределены несовершенством нормативной базы для проектирования и строительства в части обеспечения пожарной безопасности.
2. Для обеспечения пожарной безопасности пассажирских перевозок необходимо применение на линейных объектах современных технологий адресного обнаружения "теплового события" или пожара на основе оптоволоконных многомодовых кабелей.
3. Применение тонкораспыленной воды обеспечивает эффективное тушение пожаров классов А, В и Е и уменьшает (при существенном осаждении дыма) опасность отравления продуктами горения пассажиров и персонала, а также создает условия для работы пожарно-спасательных подразделений.
4. Применение АУП ТРВ ВД для защиты линейных участков тоннелей и станций на комплексной основе (с применением одного насосного модуля) позволяет в значительной степени снизить расходы на оснащение и в целом снизить затраты на строительство.
5. Сочетание в комплексной системе пожарной сигнализации на основе оптоволоконных кабелей и АУП ТРВ ВД полностью исключает нештатные запуски установки пожаротушения при высоком уровне адресной локализации очага горения.
6. Для снижения уровня пожарной опасности электропоездов и обеспечения безопасности перевозки пассажиров необходимо оснащение салонов вагонов подсистемой автоматического водяного тушения.

Литература

1. Свод правил СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.
2. Свод правил СП 120.13330. 2012 с изменениями 2 "Метрополитены". Актуализированная редакция СНиП 32–02–2003.
3. Классификация подземных сооружений метрополитенов по пожарной опасности. М., МПС СССР, Управление военизированной охраны, 1983. – С. 20.
4. 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. C. 669–673.

Читать статью "Пожарная безопасность линейных объектов метрополитена. Часть 1"

Больше статей по теме "Пожарная безопасность"