Как включить функции пожарной безопасности в подземные транзитные станции

Как включить функции пожарной безопасности в подземные транзитные станции

Подземные транзитные станции являются системой кровообращения современных городов, ежедневно перемещая миллионы людей через ограниченные, высокопроизводительные среды. Эти нижеклассные пространства представляют собой отдельный набор проблем пожарной безопасности, которые резко отличаются от надземных зданий. Ограниченные пути выхода, высокая плотность пассажиров, сложная электрическая инфраструктура и потенциал быстрого накопления дыма требуют строгого, многоуровневого подхода к противопожарной защите. Включение функций пожарной безопасности с самых ранних этапов проектирования через постоянное оперативное управление - это не только соответствие нормативным требованиям - это фундаментальная ответственность по защите пассажиров, персонала и общественной инфраструктуры. Эта статья предоставляет авторитетное практическое руководство по основным стратегиям, системам и протоколам, которые делают подземные транзитные станции устойчивыми к пожарным чрезвычайным ситуациям.

Уникальные риски подземных транзитных станций

Прежде чем выбрать какую-либо функцию пожарной безопасности, важно распознать конкретные опасности, которые отличают подземные станции от обычных зданий. Эти риски возникают из-за геометрии станции, ее заполняемости и механических систем.

Закрытые пространства и ограниченная вентиляция

Подземная станция по существу представляет собой герметичный ящик, зарытый под землей, бетоном и сталью. Естественная вентиляция минимальна или отсутствует. В пожаре дым и токсичные газы — монооксид углерода, цианистый водород и твердые частицы — могут быстро накапливаться, снижая видимость до нуля в течение нескольких минут. Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) отмечает, что вдыхание дыма является основной причиной смерти при подземных пожарах, а не прямой контакт с пламенем. Отсутствие открытых окон или вентиляционных отверстий на крыше означает, что механические системы управления дымом должны безупречно работать для поддержания устойчивой среды во время эвакуации.

Высокий уровень занятости и перегруженные пути выхода

С ограниченными лестницами, эскалаторами и выходами, многие из которых разделены с въезжающим / выезжающим движением, эвакуация может стать хаотичной. Городской транзитный пожар в Бакинском метро в Азербайджане (1995) привел к 289 смертельным случаям в основном потому, что у пассажиров был только один маршрут эвакуации, который был заблокирован дымом. Современные стандарты требуют нескольких физически разделенных выходов, но даже с улучшениями дизайна, чистая плотность пассажиров в паническом сценарии остается критическим фактором риска.

Опасности электрических и механических систем

Подземные станции плотны электрооборудованием: тяговые кабели питания, сигнальные системы, эскалаторы, освещение, вентиляторы и информационные дисплеи пассажиров. Кабельная изоляция, гидравлические жидкости с эскалаторов и смазочные материалы могут выступать в качестве топливных нагрузок. Электрические неисправности являются наиболее распространенным источником зажигания, за которым следуют поджог и человеческая ошибка. Пожар в туннеле канала 1996 года, который горел 12 часов, был прослежен до электрического шаттла в грузовом транспортном средстве. Такие инциденты подчеркивают необходимость надежной электрической защиты, огнестойких кабелей и автоматических систем изоляции.

Проблемы пожарной доступности

Пожарные не могут проехать на станцию. Пожарные должны спускаться по лестнице или использовать служебные лифты (которые могут стать неработоспособными) при перевозке оборудования. Водоснабжение подземных уровней требует выделенных стоек и пожарных насосов. Пожар в метро Тэгу в Южной Корее в 2003 году, в результате которого погибли 192 человека, был усугублен неспособностью ответчиков добраться до мест глубоко внутри станции из-за интенсивного тепла и дыма. Проектирование доступа для пожарных, включая выделенные точки входа, зоны убежища без дыма и закаленные линии связи, является необоротной функцией безопасности.

Основные характеристики пожарной безопасности: системный подход

Ни одна особенность не может защитить подземную станцию. Эффективная пожарная безопасность опирается на интегрированную систему обнаружения, подавления, контроля дыма, структурной защиты и человеческих факторов. Ниже подробно рассматривается каждая технология и стратегия.

Системы обнаружения пожара: раннее предупреждение - это все

Первая линия обороны — это надежная сеть обнаружения, которая может идентифицировать огонь до того, как он неконтролируемо вырастет. Современные подземные станции развертывают , адресные детекторы дыма , , , , системы обнаружения пламени и , аспирирующие системы обнаружения дыма (ASD) . Системы ASD, которые активно пробуют воздух через капилляры, особенно эффективны в атриумах с высоким потолком и туннелях, где происходит стратификация дыма. Они могут обнаруживать тлеющие пожары за несколько минут до стандартного точечного детектора. NFPA 130: Стандарт для стационарных систем транзита и пассажирских железнодорожных систем требует покрытия обнаружения во всех занятых пространствах, кабельных туннелях и комнатах оборудования.

Обнаружение должно быть зонировано до самой маленькой практической площади — обычно каждые 500 квадратных метров — чтобы обеспечить быструю идентификацию местоположения пожара. Сигналы тревоги должны автоматически вызывать изменения системы вентиляции, отключать тяговую мощность и инициировать аварийную связь. Интеграция с системой управления зданием станции (СУБ) имеет решающее значение для скоординированного реагирования.

Автоматические системы пожаротушения

После обнаружения, подавление должно действовать быстро, чтобы сдержать или потушить пожар. На подземных станциях используются две основные технологии подавления:

Все системы подавления должны быть спроектированы с избыточностью: один отказ не должен отключать всю систему. Регулярные испытания, включая испытания на протекание и упражнения на клапан, проводятся по мандату органа, обладающего юрисдикцией (AHJ) условия утверждения.

Контроль дыма и вентиляция: управление невидимой угрозой

В подземных пожарах дым убивает гораздо чаще, чем тепло. Поэтому наиболее важным компонентом безопасности жизнедеятельности является специальная система управления дымом .

  • Вытяжка: Вытяжные вентиляторы большой емкости, расположенные на потолке станции или в специальных вентиляционных отверстиях более высокого класса, вытягивают дым из конструкции, поддерживая прозрачный слой над полом для эвакуации. Скорость извлечения рассчитывается на основе скорости производства дыма типичного конструктивного пожара (например, 3 МВт для мусорного пожара в общественной зоне).
  • Прессуризация: Лестницы, шахты лифтов и коридоры выхода под давлением с чистым воздухом для предотвращения попадания дыма.Международный строительный кодекс (IBC) требует, по крайней мере, 0,10-дюймового дифференциала давления воды в средствах выхода, обслуживающих подземные этажи.

Современные системы используют переменные частотные приводы (VFD) на вентиляторных двигателях для корректировки скорости извлечения на основе обратной связи датчика в реальном времени. В настоящее время стандартное в конструкции моделирование динамики жидкости (CFD) для имитации движения дыма и оптимизации размещения воздуховода. Пожар в лондонском метро 2014 года на станции Бейкер-стрит был сдержан на небольшой площади в основном из-за эффективной работы его системы управления дымом, которая удерживала дым от пассажирского зала.

Пожаростойкое строительство и материалы

Распространение огня может быть ограничено выбором материалов с низким распространением пламени и генерацией дыма. Железобетон с огневой нагрузкой является основным конструкционным материалом — бетон естественным образом обеспечивает высокую огнестойкость (обычно 2-4 часа). Стальные балки должны быть огнеупорными с объемными покрытиями или заключенными в гипсовую доску, если они подвергаются воздействию. Кабели должны соответствовать EN 50200 или IEEE 383 стандартам огнестойкости без выделения плотного токсичного дыма.

В пассажирских зонах сидения, вывески, напольные покрытия и отделка стен должны быть оценены классом А (индекс распространения пламени менее 25 на ASTM E84). Стандарт ASTM E84, обычно называемый тестом туннеля Штайнера, является эталоном для внутренней отделки в североамериканских транзитных системах. Кроме того, все мягкое сидение на станциях должно соответствовать требованиям Калифорнийского технического бюллетеня 133 для воспламеняемости.

Аварийное освещение, сигнализация и поиск путей

Когда дым заслоняет зрение, пассажиры полагаются на освещенные пути выхода. Фотолюминесцентные (свечение в темноте) материалы все чаще предпочитаются арматуре с батарейным питанием, потому что они не требуют питания и не имеют режима отказа. NFPA 130 теперь требует фотолюминесцентной разметки выхода на транзитных станциях — подход, подтвержденный трагедией туннеля Монблан 1999 года, где водители могли следовать светящиеся полосы в безопасности.

Выездные знаки должны быть установлены на низком уровне (<1,5 метра над полом), чтобы оставаться видимыми через стратификацию дыма. Звуковые системы наведения (озвучка с указанием направления) дополняют визуальные сигналы и необходимы для оказания помощи пассажирам с нарушениями зрения. Динамические вывески, которые обновляют доступность выхода на основе данных обнаружения в режиме реального времени, являются передовым решением, найденным на новых азиатских и европейских станциях.

Проектирование и планирование мер пожарной безопасности

Включение элементов пожарной безопасности не является просто процессом закупки оборудования; оно должно быть встроено в планировку и архитектуру станции.

Маршруты эвакуации и пропускная способность

Количество и ширина выходов должны быть рассчитаны на основе нагрузки на пассажиров. NFPA 130 требует, чтобы выходы были рассчитаны для всего населения станции, чтобы очистить менее чем за 6 минут, с по крайней мере двумя отдельными выходными дорожками из каждой точки. Лестницы должны иметь минимальную ширину 1,12 метра, а эскалаторы (при использовании в качестве выхода) должны быть спроектированы с ограждениями с рейтингом огня и отказоустойчивыми органами управления остановкой. На практике крупные станции часто используют выделенные аварийные лестницы , которые изолированы от основного транспортного потока и под давлением, чтобы оставаться без дыма.

Расстояние до выхода не должно превышать 60 метров в подземных районах, а тупиковые коридоры запрещены. Недавние обновления кода также требуют, чтобы районы убежища — комнаты с рейтингом огня, где пассажиры, неспособные использовать лестницы, могут ожидать спасения — были предоставлены в пределах 50 метров от каждой платформы посадки. Эти места убежища должны иметь отдельный контроль дыма, двустороннюю связь и разметку, видимую из любой точки платформы.

Сравнение и пожарные остановки

Чтобы предотвратить распространение огня между зонами станции, необходимо создать структурные пожарные отсеки с огневой оценкой стен и полов. Каждый отсек должен иметь огнестойкость не менее 2 часов. Проникновение кабелей, воздуховодов и труб требует систем огнестойкости, проверенных на ASTM E814 (UL 1479). Огонь 2003 года Тэгу распространяется неконтролируемо, потому что пламя проходит через незапечатанные кабельные каналы - смертельный урок, который все еще стимулирует правоприменение в новой конструкции.

Центральные контрольные комнаты и инфраструктура связи

Панель управления пожарной сигнализацией (FACP) , расположенная в специальном помещении управления с огневым рейтингом, служит мозгом станции. Она должна принимать входы от каждого устройства обнаружения и обеспечивать выходы управления для систем подавления, вентиляции и освещения. В диспетчерской должна быть резервная мощность (генератор и ИБП) и резервная линия связи с центральным операционным центром управления транзитом. Весь персонал должен быть обучен интерпретации сигналов тревоги и инициировать процедуры эвакуации в течение 30 секунд.

Обслуживание и надежность

Каждая функция пожарной безопасности бесполезна, если ее не поддерживать. NFPA 130 предписывает ежеквартальные, полугодовые и ежегодные графики испытаний для обнаружения, подавления и систем контроля дыма. Записи должны храниться в течение как минимум пяти лет. Во многих органах транзита специальный инженер пожарной безопасности контролирует эти испытания и координирует их с местными пожарными службами для проведения учений по взаимной помощи. Предиктивное техническое обслуживание - использование данных датчиков для выявления неисправности вентиляторов, амортизаторов и насосов - это новая передовая практика, которая снижает риск сбоя системы во время чрезвычайной ситуации.

Протоколы экстренного реагирования: от бурения до реальных инцидентов

Одной технологии недостаточно без хорошо отрепетированных человеческих процедур. Подземные транзитные станции требуют многоуровневых протоколов, в которых участвуют сотрудники, службы быстрого реагирования и общественность.

Обучение персонала и дрели

Все сотрудники станции - агенты по билетам, уборщики, охранники и обслуживающие работники - должны быть обучены обязанностям пожарного надзирателя. Это включает в себя знание местоположения огнетушителей, как активировать ручные сигнализации и как направлять пассажиров к ближайшему выходу, не вызывая паники. Ежемесячные учения (желательно необъявленные) обеспечивают измерение и улучшение времени эвакуации.

Координация с пожарными службами

Каждая станция должна иметь предварительный план, совместно с местным пожарным департаментом, детализирующий ключевые точки доступа, места стоянки, системы управления и зоны хранения опасных материалов. Ежеквартальные совместные учения, во время которых пожарные практикуют надевание дыхательных аппаратов во время навигации по заполненным дымом туннелям, строят мышечную память. В пожаре в шанхайском метро 2021 года быстрая координация между персоналом станции и пожарной бригадой привела к двум жертвам.

Пассажирское сообщение и общественный адрес

Чистые, спокойные инструкции могут спасти жизни. Системы общественного адреса должны быть разработаны, чтобы оставаться понятными даже при высоком фоновом шуме (85 дБА). Предварительно записанные сообщения должны быть на нескольких языках, с версиями для эвакуации, укрытие на месте и герметичные инструкции. Визуальные дисплеи на платформах и залах должны усиливать аудиосообщения. Во время пожара основная директива обычно «немедленно покидает станцию через ближайший выход», но есть сценарии, такие как пожар в туннеле, где пассажиры безопаснее останавливаются в поезде с закрытыми дверями. Эти нюансированные инструкции требуют обученного диктора, чтобы переопределить автоматические сообщения, когда это необходимо.

Послеаварийный обзор и постоянное улучшение

После любой пожарной чрезвычайной ситуации следует провести опрос в течение 24 часов, чтобы определить, что работало, а что нет. Результаты должны быть задокументированы в отчете о последующих действиях и использованы для обновления процедур, обучения и графиков технического обслуживания оборудования. Практика Токийского метрополитена по рассмотрению каждой тревоги - даже ложной - привела к 40%-ному снижению показателей ложной тревоги в течение пяти лет, улучшив как безопасность, так и эффективность работы.

Будущие инновации в области подземной пожарной безопасности

Следующее поколение функций пожарной безопасности уже разрабатывается и пилотируется. Искусственный интеллект (AI) используется для анализа видеопотоков с камер безопасности для мгновенного обнаружения дыма и пламени, иногда быстрее, чем обычные датчики. Передовые материалы , такие как самозаживляющиеся бетонные и интумсцирующие композиты, которые активируются только при нагревании, выходят на рынок. Цифровые двойники — виртуальные копии станций — позволяют инженерам пожарной безопасности выполнять тысячи сценариев эвакуации, не нарушая реальных операций.

Одной из особенно перспективных технологий является пожаротушение на основе дронов : автономные беспилотные летательные аппараты, оснащенные тепловизорами и огнетушащими агентами, могут проникать в заполненные дымом районы, слишком опасные для пожарных. Система метро Вашингтона недавно протестировала прототип через исследовательскую программу Американской ассоциации общественного транспорта (APTA) . Такие инновации представляют собой сдвиг парадигмы в сторону упреждающей, а не реактивной пожарной безопасности в самых глубоких транзитных артериях в мире.

Заключение

Включение функций пожарной безопасности в подземные транзитные станции является многогранной инженерной и эксплуатационной задачей. Это требует глубокого понимания динамики пожара, поведения человека и нормативных стандартов - от систем обнаружения и подавления до контроля дыма, планирования выхода и протоколов чрезвычайных ситуаций. Ни одна мера не является достаточной; только полностью интегрированная система, строго поддерживаемая и отрепетированная, может обеспечить уровень защиты, которого заслуживают пассажиры и персонал. Поскольку городское население продолжает расти и транзитные системы копают глубже, уроки, извлеченные из прошлых трагедий и инноваций настоящего, будут формировать будущее, где подземные станции не только эффективны, но и устойчиво безопасны.