М.Д. Сегаль, А.В. Карпишев, А.Л. Душкін, М.М. Рязанцев, В.П. Прохоров, А.В. Єршов
Розглядається питання підвищення безпеки пасажирів метрополітену при пожежі в тунелі за допомогою встановлення спеціальних систем, що блокують вихід диму з тунелів метрополітену на станції. На думку фахівців одним з найбільш ефективних способів відтискування та блокування виходу диму для специфічних умов метрополітену є застосування тонкорозпилену водяних завіс. в результаті проведення експериментів на спеціальному стенді в Московському авіаційному інституті була показана принципова можливість створення такої завіси.
У сучасних умовах високої інтенсивності руху та збільшення пасажиропотоку особливу значимість набувають проблеми підвищення стійкості функціонування та захисту (особливо протипожежної) метрополітену, оскільки наслідком великих пожеж у метрополітені може бути загибель людей, транспортний колапс міста і матеріальний збиток, вимірюваний сотнями мільйонів рублів.
Пожежі в підземних транспортних спорудах метрополітену, на рухомому складі і тунелях характеризуються швидким поширенням зони впливу небезпечних факторів на значну частину споруди, швидким зростанням температури в об'ємі тунелю; блокуванням шляхів евакуації з підземних споруд, прилеглих наземних територій та будівель токсичними продуктами горіння, пошкодженням конструкцій тунелів , припиненням експлуатації транспортної магістралі.
Розвиток пожежі у вагонах поїздів метро, на пасажирських платформах, ескалаторах, тунелях і критично важливих для безпеки об'єктах метрополітену має суттєві особливості:
- Обмеженість простору, наявність великої кількості людей і пов'язані з цим складнощі при евакуації пасажирів;
- Значна загальна пожежна навантаження, яке у вагонів різних серій становить більше 50 кг/м2 і може включати в себе велику кількість матеріалів, що виділяють при горінні токсичні компоненти;
- Наявність в тунелях метрополітену значної кількості силових кабелів під напругою до 10 кВ.,
- Наявність у вагонах метрополітену значної кількості електроустановок під напругою,
- Висока швидкість повітрообміну, яка обумовлює високу швидкість підвищення температури до значень у тисячу і більше градусів; фактично через 3-5 хв після початку пожежі ситуація для людей, що знаходяться в тунелі стає критичною і при цьому при виникненні пожежі необхідно евакуювати з тунелю кілька сотень людей;
- Можливість швидкого задимлення шляхів евакуації;
- Значні труднощі, а в ряді випадків практична неможливість подачі необхідних обсягів та витрат вогнегасних речовин до вогнищ пожежі в підземних об'єктах метрополітену;
- Можливість виникнення паніки серед пасажирів.
Основну небезпеку для пасажирів метрополітену при пожежі представляє задимлення. Люди, як правило, гинуть від задухи і отруєння непридатними для дихання продуктами горіння.
Найважливішою проблемою підвищення безпеки пасажирів метрополітену здається розробка спеціальних систем, що блокують вихід диму з тунелів метрополітену на станції. Наявність таких систем дозволить уникнути задимлення приміщень станцій, ескалаторних підйомників, вестибюлів та службових приміщень, уникнути паніки і численних жертв.
На думку вітчизняних і зарубіжних фахівців одним з найбільш ефективних способів блокування виходу диму для специфічних умов метрополітену і тунелів є застосування тонкорозпилену водяних завіс. Фахівцями Московського авіаційного інституту і ТОВ "Темпера" на основі останніх досягнень аерокосмічної техніки розроблені ефективні технології генерації тонкорозпилену струменів рідини і створений ряд діючих установок пожежогасіння, успішно себе зарекомендували при експлуатації (ранцевий установка РУПТ, повітряно-емульсійні вогнегасники ОВЕ-6 (з) - АВЕ-01 і ОВЕ-2 (з)-АВЕ-01).
Розроблено, створені і випробувані високоефективні розпилювачі, генеруючі струменя тонкорозпиленою води з розмірами крапель близько 100-200 мікрон.
При цьому, на відміну від розпилювачів таких фірм, як, наприклад, Marioff або Grinell, розроблені розпилювачі вимагають значно меншого (майже на порядок) тиску подачі води, що є досить істотною перевагою при використанні в специфічних умовах метрополітену. Робочий тиск подачі води складає 0,7-1,0 МПа.
З метою організації та проведення перших модельних експериментів з визначення ефективності тонкорозпилену водяних завіс для блокування виходу диму, на території Московського авіаційного інституту була змонтована експериментальна установка і проведені випробування. Спільно з фахівцями Московського метрополітену була розроблена програма випробувань, вибрані розміри експериментальної установки та основні режими проведення випробувань.
Експериментальна установка представляла модель тунелю максимальною висотою 2, 25 м, шириною 2, 5 м, довжиною 4,8 м. Верхня частина модельного тунелю була виконана у формі півкола радіусом 1,25 м.
У глухому торці установки було вирізано отвір, площа якого становить 20% загальної площі торця. При цьому відношення площі торцевого перерізу глухого торця до загальної площі поперечного перерізу модельного тунелю (рівне 0,8), відповідало відношенню загальної площі перерізу тунелю метрополітену до площі поперечного перерізу вагона метро.
По периметру відкритого торця модельного тунелю була змонтована система подачі води - трубопровід діаметром 22 мм, на якому рівномірно по периметру на різьбових з'єднаннях були встановлені чотири розпилювача. Характерні розміри розпилювачів: максимальний діаметр -27 мм, довжина (без різьбової частини) - 15 мм.
Кут нахилу осі кожного розпилювача до осі експериментального тунелю становив 45 градусів, при цьому розпилювачі були нахилені "вглиб" тунелю.
Попередні стендові випробування показали, що розпилювачі мали такі гідродинамічні характеристики:
-Середній діаметр крапель рідини-180 мікрон,
-Швидкість потоку води на виході з розпилювача - до 10 м / сек,
- Витрата води через один розпилювач - 0,6 м / сек.,
-Робочий тиск на вхо-де в розпилювач-0,8 МПа.
Для моделювання процесу спрямованого руху димового потоку використовувався вентилятор, розташований в глухому торці модельного тунелю (максимальна швидкість подачі повітря в напрямку відкритого торця - 3 м / сек, що приблизно відповідає реальним умовам в тунелі метрополітену). Як генератор диму використовувалася нітровані целюлоза, що дає, за розрахунковими оцінками, інтенсивність генерації диму близько 2-3 л / сек.
Порядок проведення випробувань:
У глухому торці модельного тунелю розпалювався генератор диму (нітровані целюлоза) і включався вентилятор, встановлений за генератором диму, для створення димового потоку, спрямованого в бік відкритого торця модельного тунелю.
При досягненні максимальної інтенсивності генерації диму (приблизно через 30 сек. Після розпалу) подавалась команда на включення подачі води, при цьому вентилятор продовжував працювати і створювати потік повітря зі швидкістю руху 3 м / с протягом всього часу випробувань.
Результати випробувань:
1. Тривалість роботи водяної завіси склала близько 2 хвилин.
2. До включення водяної завіси при максимальній швидкості генерації диму і максимальної швидкості повітряного потоку 3 м / сек., Спрямованого в бік відкритого торця модельного тунелю, практично весь обсяг димової маси виходив через відкритий торець модельного тунелю.
3. Включення водяної завіси дозволило повністю блокувати вихід диму з відкритого торця модельного тунелю через 3-4 секунди після включення і далі протягом усього часу випробувань. Весь обсяг димової маси змінив напрямок руху на протилежний і виходив через отвір у глухому торці модельного тунелю при тому, що вентилятор продовжував генерувати потік повітря зі швидкістю 3 м / c у напрямку відкритого торця модельного тунелю.
4. Загальна витрата води за час випробувань склав 288 літрів.
Таким чином, перші модельні випробування показали, що за допомогою організації тонкорозпиленою водяної завіси на базі високоефективних розпилювачів оригінальної конструкції, розроблених фахівцями МАІ, можливо ефективно блокувати вихід диму з тунелю за умов, створених в експерименті.
На наступних етапах роботи передбачається проведення випробувань в тунелі метрополітену в умовах максимально наближених до реальних.
З цією метою повинна бути розроблена, створена і випробувана в тунелі метрополітену перша дослідна установка блокування виходу диму з допомогою організації тонкорозпилену водяних завіс. Позитивні результати цих випробувань дозволять внести істотний внесок в актуальну надзвичайно важливу проблему підвищення безпеки пасажирів метрополітену.