Prometna signalizacija - Informacijski sustavi

Vremenska prognoza Stanje na cestama

SUSTAVI VATRODOJAVE U CESTOVNIM TUNELIMA Autori : mr.sc.Mladen Lozica dipl.ing.el., mr.sc. Miodrag DrakuliĂ¦, dipl.ing.stroj. Brodarski institut d.o.o. - Sektor za specijalne projekte Av. V. Holjevca, 10020 Zagreb Tel: + 385 1 6504 161, Fax: + 385 1 6504 300 e-mail: mladen.lozica@hrbi.hr dmio@hrbi.hr U cestovnom prometu tuneli su mjesta poveĂ¦anog rizika. Zbog toga se u njima moraju primjenjivati posebno stroge mjere zaštite, od kojih mjere zaštite od poĹľara zauzimju znaĂ¨ajno mjesto. U Ă¨lanku su opisane osnovne znaĂ¨ajke poĹľara u tunelima i zahtjevi koji iz toga proizlaze na sustave vatrodojave. U nastavku je prikazan moderan sustav vatrodojave koji se zasniva na primjeni optiĂ¨kog senzorskog kabela kao glavne vrste javljaĂ¨a za dojavu poĹľara. Tunel Sv. Rok, na Jadranskoj aoutocesti, u Ă¨ijem glavnom projektu vatrodojave i vatrozaštite je primjenjen navedeni sustav, iskorišten je za objašnjenje pojedinosti. KljuĂ¨ne rijeĂ¨i: tuneli, vatrodojava, senzorski kabel, linearni javljaĂ¨ 1. UVOD Nekoliko katastrofalnih poĹľara u tunelima u zadnjih par godina (Mount Blanc, Tauern, Gothard) na dramatiĂ¨an naĂ¨in su upozorili kako tuneli predstavljaju izrazito riziĂ¨na mjesta u cestovnom prometu. Prometna nesreĂ¦a koja na otvorenoj cesti ne mora imati ljudskih Ĺľrtava, u tunelu, posebno ako je praĂ¦ena vatrom, moĹľe prerasti u tragediju. Zbog toga se u tunelima moraju primjenjivati osobito stroge mjere zaštite od poĹľara. Efikasna i pouzdana vatrodojava zauzima meĂ°u tim mjerama veoma znaĂ¨ajno mjesto obzirom da je otkrivanje poĹľara u inicijalnoj fazi od presudne vaĹľnosti za kasniji tijek spašavanja putnika i oĂ¨uvanja stabilnosti i cjelovitosti graĂ°evine. 2. SUSTAV VATRODOJAVE TUNELA 2.1. Osnovne znaĂ¨ajke poĹľara u tunelima KarakteristiĂ¨no za poĹľare u tunelu je da temperatura u blizini mjesta poĹľara raste veoma brzo i dostiĹľe visoke vrijednosti zbog egzotermnosti proces gorenja, uz zanemarive efekte hlaĂ°enja. PoĹľari su u pravilu praĂ¦eni s velikom koliĂ¨inom dima koji dodatno oteĹľava gašenje, a materijal koji gori najĂ¨ešĂ¦e je sastavni dio vozila (presvlake, plastiĂ¨ni dijelovi, gorivo), ili u sluĂ¨aju kamiona, raznorazni tereti koji mogu veoma varirati u pogledi kaloriĂ¨ne vrijednosti. U svom izvještaju za Svjetski cestovni kongres odrĹľan 1987. u Brusselsu, Komitet za cestovne tunele PIARC-a (Permanent International Assocation of Road Congresses) predloĹľio je normiranje tipiĂ¨nih poĹľara prema osloboĂ°enoj kaloriĂ¨noj snazi kao jedno od polazišta za projektiranje mjera zaštite. PoĹľari odreĂ°ene koliĂ¨ine benzina zamjenjuju poĹľar tipiĂ¨nog vozila, tablice br. 1. NaĹľalost, ovaj pristup se pokazao kao nesigurno polazište za izbor i projektiranje mjera zaštite od poĹľara, obzirom da su recentni poĹľari pokazali izrazito velike varijacije u kalorijskoj moĂ¦i tereta kod teških vozila, koja znatno premašuje standardizirane vrijednosti iz tablice br. 1 Tablica 1 – tipiĂ¨ni poĹľari * Temperatura 10 m niz vjetar, uz minimalnu brzinu zraka da se sprijeĂ¨i povratno strujanje dima Ova snaga je znatno premašena kroz par minuta pod odreĂ°enim okolnostima u zadnjim testovima punog opsega Još jedno korisno testiranje obavljeno je 1992. u sklopu projekta EUREKA EU 499 “FIRETUN” u napuštenom rudniĂ¨kom tunelu Repparfjord u Norveškoj, duĹľine 2,3 km i presjeka oko 35 m2. U testu su upotrebljena osobna vozila, autobus i tegljaĂ¨. Svi poĹľari pokazali su vrlo brzi porast temperature u prvih nekoliko minuta, te znatno veĂ¦e kalorijske snage osloboĂ°ene procesom gorenja teških vozila (100÷120 MW) od prethodno standardiziranih (20 MW). Kretanje temperature u ovisnosti o vremenu moĹľe se prikazati s razliĂ¨itim standardiziranim temperaturno-vremenskim krivuljama poĹľara, s time da Rijkswaterstaat-ova (RWS) krivulja (br.3) najvjernije prikazuju stvarni razvoj poĹľara u tunelu. Radi se o najrigoroznijoj temperaturnoj krivulji koju karakterizira izrazito veliki gradijent temperature (porast od 1200C unutar 10 minuta), s najveĂ¦im iznosom maksimalne temperature od svih prezentiranih krivulja (1 do 3). Ispitivanje protupoĹľarnig podsustava Slika 1 - krivulje razvoja poĹľara u tunelima 2.2. Koncepcije sustava vatrodojave Spomenute znaĂ¨ajke poĹľara u tunelima nameĂ¦u na sustav vatrodojave oštre zahtjeve. On mora registrirati poĹľar u što kraĂ¦em vremenu, mora biti pouzdan i otporan na laĹľne alarme, te po moguĂ¦nosti dati ostale informacije koje mogu biti od pomoĂ¦i vatrogascima i spasilaĂ¨kim sluĹľbama u tunelu. Osnovni elementi vatrodojavnog sustava tunela ne razlikuju se bitno od sustava u nekom drugom objektu. Bitni elementi sustava su: - vatrodojavna centrala - ruĂ¨ni javljaĂ¨i poĹľara - automatski javljaĂ¨i poĹľara - elementi sustava za prosljeĂ°ivanje signala poĹľara - elementi sutava za upravljanje sustavom za gašenje poĹľara - napajanje Posebna paĹľnja kod projektiranja vatrodojave u tunelima mora se posvetiti izboru automatskih javljaĂ¨a. To mogu biti toĂ¨kasti javljaĂ¨i, ili u novije vrijeme sve zastupljeniji senzorski kabeli (linearni javljaĂ¨i). U pravilu su to javljaĂ¨i koji reagiraju na maksimalnu postavljenu temperaturu, ili temperaturni gradijent. Naime, mada dimni javljaĂ¨i mogu brĹľe detektirati poĹľar, zbog velike zagaĂ°enosti zraka u tunelima ispušnim plinovima vozila i prašinom, podloĹľniji su laĹľnim alarmima. U tablici br. 2 prikazani su rezultati ispitivanja pet tipova javljaĂ¨a u tunelu Mosi u Švicarskoj, obavljenog 1992. Tablica 2 – vrijeme (min:s) prije alarma u pokusnim poĹľarima s alkoholom (Alc) i benzinom u tunelu Mosi** * JavljaĂ¨ je bio zagrijan od prethodnog testa Iz rezultata ispitivanja dade se zakljuĂ¨iti da su linerni javljaĂ¨ temperature i optiĂ¨ki senzorski kabel dali najbolje rezultate. Linearni javljaĂ¨i su, osim toga, znatno robustniji od toĂ¨kastih javljaĂ¨a, pa su dugoroĂ¨no gledano puno manji troškovi eksploatacije, a rad sustava je pouzdaniji. U agresivnoj atmosferi kakva vlada u tunelima otpornost sustava je jedan od bitnih kriterija. Trenutno jedan od najsuvremenijih sustava zasnovanih na senzorskim kabelima predstavlja onaj koji koristi laserki protjecan optiĂ¨ki vodiĂ¨. Princip rada zasniva se na promjeni parametara laserskog snopa u optiĂ¨kom vodiĂ¨u uzrokovanoj deformacijom vodiĂ¨a. Deformaciju uzrokuje širenje cijevi napunjene voskom uslijed porasta temperature. Cijev s voskom i optiĂ¨ki vodiĂ¨ Ă¨vrsto su zajedno obavijeni tankom trakom od aramida, tako da se deformacija cijevi s voskom prenosi na optiĂ¨ki vodiĂ¨. Proces je reverzibilan - kada doĂ°e do hlaĂ°enja, cijev s voskom i optiĂ¨ki vodiĂ¨ vraĂ¦aju se u prethodni oblik i dimenzije. Cijev s voskom i optiĂ¨ki vodiĂ¨ oklopljeni su metalnom cijevi što cijeli kabel Ă¨ini izrazito robustnim. Karakteristike sustava sa optiĂ¨kim senzorskim kabelom su: • Potpuna neosjetljivost na : - elektromagnetske utjecaje - tlaĂ¨ne udare - brzinu strujanja zraka - vlaĹľnost - vibracije - promjene temeprature uslijed meteo uvjeta • Visoka otpornost na: - agresivne kemikalije - mehaniĂ¨ke utjecaje - sol s ceste - gomilanje prašine i neĂ¨istoĂ¦a - zapljuskivanje vodom - redovno Ă¨išĂ¦enje tunela OptiĂ¨ki senzorski kabel mjeri: - gradijent temperature - maksimalnu zadanu temperaturu Prije poĂ¨etka upotrebe vatrodojavnog sustava izvodi se logiĂ¨ka sektorizacija kabela, što uz pomoĂ¦ pripadnog softwarea omoguĂ¦ava lokaciju mjesta poĹľara s toĂ¨nošĂ¦u unutar 4 m, definiranje površine zahvaĂ¦ene zone, dominantni smjer napredovanja i brzinu napredovanja poĹľara. Navedene informacije, prvenstveno one o gradijentu temperature na temelju koje se zakljuĂ¨uje o smjeru kretanja dima u tunelu, predstavljaju dragocjene informacije vatrogasnim i spasilaĂ¨kim sluĹľbama. 2.3. Primjena sutava s optiĂ¨kim senzorskim kabelom u tunelu Sv. Rok Projektnim rješenjem vatrodojave u tunelu Sveti Rok (L=5670 m) je predviĂ°ena ugradnja optiĂ¨kog senzorskog kabela. U konaĂ¨noj fazi graĂ°enja tunel Ă¦e se izvesti kao dvocjevni, za jednosmjerni dvotraĂ¨ni promet u pojedinoj cijevi. U prvoj fazi opremiti Ă¦e se desna cijev (gledano u smjeru od Zagreba prema Sv. Roku), a lijeva Ă¦e biti izvedena u "roh-bau" fazi i sluĹľiti za evakuaciju putnika u sluĂ¨aju havarije. U toj fazi desnom cijevi odvijati Ă¦e se dvosmjerni promet. Zbog tehniĂ¨kih razloga optiĂ¨ki senzorski kabel se izvodi u sekcijama maksimalne duĹľine 4000 m. Stoga Ă¦e se nadzor tunela izvesti s dvije sekcije pribliĹľno jednake duĹľine. Sekcije se spajaju svaka na svoj kontroler koji pretvaraju laserski snop u elektriĂ¨ni signal, obraĂ°uju ga i prosljeĂ°uju do vatrodojavne centrale. Kabel se vodi središnjim dijelom stropa tunelske cijevi na maksimalnoj udaljenosti 0,2 m od stropa. U SOS niše (niše za hitne pozive), ugraditi Ă¦e se ruĂ¨ni javljaĂ¨i poĹľara, a u trafo stanice i prostorije bezprekidnog napajanja toĂ¨kasti javljaĂ¨i koji reagiraju kombinirano na dim (u tim prostorijama zagaĂ°enje je znatno manje od onog u tunelskim cijevima) i temperaturu (maksimalnu i gradijent). Zbog veĂ¦e sigurnosti i izdrĹľljivosti petlje toĂ¨kastih javljaĂ¨a izvesti Ă¦e se zatvoreno, s moguĂ¦nošĂ¦u dvostranog napajanja, tako da prekid petlje na jednom mjestu, ili kvar jednog elementa, ne izbacuje iz funkcije ostatak petlje. Zbog duĹľine tunela, sustav vatrodojave Ă¦e se izvesti decentralizirano, s Ă¨etiri vatrodojavne centrale rasporeĂ°ene uzduĹľ tunela. Iz svake centrale granati Ă¦e se dvije petlje s interaktivnim toĂ¨kastim javljaĂ¨ima. Iz centrale br. 2 granati Ă¦e se dodatno dvije sekcije senzorskog kabela koje Ă¦e pokrivati glavnu tunelsku cijev cijelom duĹľinom, slika br. 2. Vatrodojavne centrale su spojene s COKP-om (Centar odrĹľavanja i kontrole prometa) preko modula za daljinsku vezu (MDV). Moduli s pojedine centrale spojeni su optiĂ¨kim kabelima s centralnim MDV-om u COKP-i na koji se spaja osobno raĂ¨unalo sa softwareom za vizualizaciju dojavnih zona i pojedinih javljaĂ¨a, te štampaĂ¨ koji kontinuirano biljeĹľi sve promjene statusa vatrodojavne centrale. OptiĂ¨ki kabeli su spojeni na MDV-e preko transivera koji elektriĂ¨ni signal iz MDV-a pretvaraju u optiĂ¨ki i obrnuto. Lokalno su vatrodojavne centrale spojene s podstanicama sustava za upravljanje i nadzor, kojima predaju signale alarma od svih toĂ¨kastih javljaĂ¨a i senzorskih kabela. Signal alarma iz pojedine dojavne zone, odn. dojavnog podruĂ¨ja uzrokuje usmjeravanje najbliĹľe kamere prema mjestu s kojeg je dojava došla. Ujedno se u COKP-i oglašava zvuĂ¨ni alarm i na monitoru se prikazuje slika s mjesta dojave. ZvuĂ¨ni alarm se moĹľe poništiti samo intervencijom ovlaštenog osoblja u COKP-i. Slika 2 – shema sustava vatrodojave u tunelu Sv. Rok VC - vatrodojavna centrala MDV - modul za daljinsku vezu TS - transiver SOS - niša za hitne pozive COKP - centar organ. i kontr. prometa K - kontroler optiĂ¨kog senzorskog kabela P - zaustavna niša OSK - optiĂ¨ki senzorski kabel T - trafo stanica UPS - prostorija bezprek. napajanja PDUN - podstanica daljinskog upravljanja i nadzora 4. ZAKLJUĂAK Kod projektiranja sustava vatrodojave u cestovnim tunelima treba uzeti u obzir posebne uvjete koji vladaju u tim objektima, kao što su visoka zagaĂ°enost zraka i razvoj poĹľara kojeg karakterizira vrlo brz porast temperature, gdje u rasponu od nekoliko minuta temperatura poraste preko 1000 oC. Zbog toga je vaĹľno da vatrodojava u tunelu bude izuzetno pouzdana, sa što kraĂ¦im vremenima odziva na mjerenu veliĂ¨inu i što otpornija na laĹľne alarme. Navedene uvjete u najveĂ¦oj mjeri zadovoljavaju sustavi zasnovani na linearnim termiĂ¨kim javljaĂ¨ima kao glavnom tipu javljaĂ¨a za automatsku dojavu poĹľara u tunelskim cijevima. MeĂ°u njima se, u zadnje vrijeme, kao posebno pouzdani i robustni, s minimalnim postotkom laĹľnih alarma istiĂ¨u sustavi sa senzorskim optiĂ¨kim kabelom. 5. POPIS LITERATURE [1] ROAD TUNNELS – Report of the Committee, PIARC Committee on Road Tunnels, XXth World Road Congress, Montreal, 1995. [2] Amundsen F. H.., Søvik Ø. L., Classification of Tunnels, Existing Guidelines and Experiences, Recomendations; PIARC Committee on Road Tunnels, Montreal, 1995. [3] AUSTROSCHUTZ 1999, savjetovanje, Graz, 1999. [4] Linear Heat Detection System, technical description / guidelines, CERBERUS AG, Männedorf, Švicarska, 1997. [5] Security Guide – Fire Protection, CERBERUS AG, Männedorf, Švicarska, 1995. [6] Austrijske smjernice za projektiranje cestovnih tunela RVS 9.280, 9.281, 9.282 CONTEMPORARY FIRE ALARM SYSTEMS IN ROAD TUNNELS In road traffic tunnels are places of increased risk. Therefore, specially rigorous protection measures should be applied, of which fire protection measures take significant part. Basic characteristics of tunnel fires are described, as well as resulting demands on fire alarm systems in tunnels. Further on a modern fire alarm system, based on the application of optical sensor cable as main fire detector type, is illustrated. Tunnel Sv. Rok, on the Adriatic highway, in whose fire alarm and fire protection final design aforementioned system is applied, is used for details explanation.