公路隧道火災(zāi)預(yù)防安全分析

摘要：隧道火災(zāi)對隧道的破壞是巨大的，通過對隧道火災(zāi)事故原因的分析，本文提出的公路隧道火災(zāi)預(yù)防措施，對我國隧道火災(zāi)預(yù)防方法和防火設(shè)計有一定的積極意義。　　關(guān)鍵詞：公路隧道；

火災(zāi)；

事故樹分析法　　在隧道發(fā)生火災(zāi)時保證生命安全的有效安全體系取決于一些子系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)作用。它們包括火災(zāi)探測、報警、事故定位、通風(fēng)控制、人員疏散、煙流的通風(fēng)控制和滅火系統(tǒng)。給定的各種子系統(tǒng)是相互依賴的，因此，缺少任何一個子系統(tǒng)都會影響取得總系統(tǒng)的安全等級。目前，通過在隧道火災(zāi)方面取得的經(jīng)驗，以及來自于各種研究和開發(fā)，包括理論分析研究和通過現(xiàn)場測試對隧道防災(zāi)設(shè)計和應(yīng)用提供了重要參數(shù)，并在火災(zāi)中發(fā)揮了各系統(tǒng)的作用，發(fā)展更完善的公路隧道火災(zāi)防災(zāi)救援安全體系結(jié)構(gòu)已成為可能。而火災(zāi)預(yù)防安全體系又是最重要的，本文依托秦嶺終南山特長公路隧道防災(zāi)救援技術(shù)課題的研究[1]，對火災(zāi)預(yù)防安全體系進(jìn)行了論述，其它子系統(tǒng)安全性將在其它文章進(jìn)行論述。　　1.公路隧道火災(zāi)事故成因　　1.1

公路隧道交通環(huán)境　　公路隧道交通環(huán)境是由“人—車—隧道”組成的系統(tǒng)。　　1.“隧道”的因素——隧道環(huán)境特征　　(1)

阻斷特征。正在駕駛車輛高速行駛的駕駛員，遠(yuǎn)方1km甚至再遠(yuǎn)點的地方突然出現(xiàn)一座橫在前方的大山，必然會影響駕駛員對路線走勢的判斷，產(chǎn)生一種“阻斷感”。　　(2)

“瓶頸”感。隧道不可能象路段上那樣將路基做得較寬，另外，由于隧道中視線受阻以及“墻效應(yīng)”影響，都會使人感覺隧道有一種狹窄感，就像瓶頸一樣。　　(3)

管道特征。隧道本身就像一條長長的管道，不管發(fā)生任何情況，前方出入口均只有一個，這樣對駕駛員會產(chǎn)生慢進(jìn)洞、快出洞的心理，車速不知不覺就會加速，隧道越長，這種情況越明顯。　　(4)  消防安全評估設(shè)備

車流特征。由于隧道內(nèi)禁止超車，車流就如同不可壓縮的流體一樣，只能跟在別的車輛后面“隨波逐流”，這種環(huán)境容易造成駕駛員的煩躁心理。　　2.“人”的因素——隧道中駕駛員的反應(yīng)　　(1)

阻斷感對于駕駛員來說心理上容易產(chǎn)生緊張、恐懼感。進(jìn)入隧道洞口時會產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”，正常人的眼睛適應(yīng)需要l0~15s，這就有可能導(dǎo)致汽車車流中的車輛相撞。這是洞口是事故多發(fā)地段的主要原因。　　(2)

在隧道這個半封閉的管道中，僅靠燈光照明，遠(yuǎn)沒有洞外日光明亮、舒適，而周圍所看到的只是有限的空間和視線范圍，環(huán)境狀況遠(yuǎn)不如外面開闊、悅目，尤其車輛被夾在兩邊的邊墻中，活動范圍有限，難免產(chǎn)生一種壓抑、不悅感。　　(3)

洞內(nèi)車輛的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)聲，輪胎與路面的摩擦聲，車輛與隧道中空氣的摩擦聲，洞內(nèi)風(fēng)聲和各種噪聲等相互交織在一起，并通過墻體的反射，形成一種混響噪聲，再加上車輛在洞內(nèi)的震動引起的共振，容易引起駕駛員的煩躁、不安。　　(4)

洞內(nèi)車輛排放的有害氣體，如CO在通風(fēng)不良的情況下在某些地段的積蓄會使人感到不適，當(dāng)超過一定濃度時會使人中毒窒息。而排放出的煙霧則造成隧道霧狀環(huán)境，使透視率降低，使駕駛員的視線受阻，對行車安全亦不利。　　(5)       http://www.dmshangcheng.com/

由于駕駛員可能對洞內(nèi)有關(guān)信號、報警、消防等設(shè)施缺乏相應(yīng)的認(rèn)識，在發(fā)生緊急情況時對出現(xiàn)的某些燈光提示信號，報警聲響缺乏理解，以致延誤時間、失去救援良機(jī)。　　(6)

隧道環(huán)境中大量安裝的監(jiān)控設(shè)備，各種配電洞、消防、滅火器洞、風(fēng)機(jī)等如果無規(guī)律排列，會在駕駛員的心目中造成雜亂無章的感覺。同樣，照明器的排列不當(dāng)亦會對駕駛員形成眩目感，這種對大腦皮質(zhì)紊亂的刺激，不利于規(guī)則、連續(xù)、完整的思維過程的形成。　　(7)

由于懼怕一旦洞內(nèi)發(fā)生非常情況時無法脫身，加上前述幾點因素，駕駛員駕車進(jìn)入洞內(nèi)后想急于離開隧道環(huán)境，而導(dǎo)致違章超速，甚至超車進(jìn)而誘發(fā)事故。　　3.“車”的因素——高速隧道內(nèi)的車輛狀況因素　　高速公路上車輛需要有較好的車況和技術(shù)性能。由于部分車輛設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，技術(shù)性能差，各部件不適應(yīng)高速度運行的需要，以至機(jī)械部件失靈，造成交通事故；另一種情況是爆胎。部分汽車輪胎不能適應(yīng)長時間高速運行。在高速、長時間行駛后，輪胎內(nèi)部產(chǎn)生熱量積聚，引發(fā)高壓爆胎。車輛的被動安全性能差，導(dǎo)致交通事故帶來的損失更加嚴(yán)重。

2 隧道火災(zāi)事故樹分析　　為清楚地分析隧道的火災(zāi)成因，本節(jié)將安全系統(tǒng)工程中的事故樹分析法FTA（Fault Tree

Analysis）引入隧道火災(zāi)預(yù)防體系進(jìn)行隧道火災(zāi)成因分析。FTA是以系統(tǒng)不希望發(fā)生的重大或較大事件（頂端事件）作為分析目標(biāo)，通過層層分析其發(fā)生的各種可能的原因。一般是將特定的事故和各層原因（危險因素）之間用邏輯門符號連接起來，得到形象、簡潔的表達(dá)其邏輯關(guān)系的邏輯圖形，稱其為事故樹。　　與門(AND

gate)表示僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時才發(fā)生。與門的符號見圖1；或門(OR

gate)表示至少一個輸入事件發(fā)生時就發(fā)生。或門的符號見圖2；當(dāng)一張紙上畫不完一張事故樹時，可使用轉(zhuǎn)入（圖3）、轉(zhuǎn)入（圖4）符號；不需再往下分析的事件（底事件）符號見圖5；菱形

此事故樹僅由或門及與門組成，所有的基本事件可以包含重復(fù)事件，但這些事件都是互相統(tǒng)計獨立的。用布爾代數(shù)可以表示事件之間的邏輯關(guān)系；再求出事故樹的最小割集，即隧道火災(zāi)預(yù)防系統(tǒng)的事故模式。事故樹定性分析的任務(wù)就是求出事故樹的全部最小割集。由于全部最小割集反映了系統(tǒng)的全部事故模式，所以全部最小割集的集合又稱之為系統(tǒng)的事故譜。通過對事故譜的分析，可以找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而提高隧道火災(zāi)預(yù)防系統(tǒng)的安全性與可靠性。求隧道火災(zāi)事故樹的全部最小割集的程序如下：　　T=A1X1B1

=(X2+A2)X1(B2+B3+B4+X7) 　　=(X2+X3+X4+X5+X6)X1(X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15)　　經(jīng)過布爾代數(shù)運算，引起隧道火災(zāi)事故發(fā)生的組合計算結(jié)果見表1。

圖6中各字母表示含意：T表示隧道火災(zāi)；A1表示隧道中的可燃燒物；A2隧道外界帶入的可燃燒物；A3車輛運輸?shù)目扇紵锲罚籅1隧道中火源；B2隧道中的電氣設(shè)備起火；B3人為縱火B(yǎng)4車輛發(fā)生交通事故起火；X1空氣；X2隧道內(nèi)裝為可燃燒物；X3機(jī)動車輛的燃料；X4行人帶入的可燃燒物品；X5一般可燃燒物品；X6易燃易爆物品；X7車輛發(fā)動機(jī)起火；X8雷擊起火；X9電氣設(shè)備短路起火；X10電線電負(fù)荷過大起火；X11故意縱火；X12非故意縱火；X13車輛對撞起火；X14車輛追尾起火；X15車輛撞中隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)物起火。　　從表1中可以清楚地看到：在本文所列舉的所有基本事件中，隧道火災(zāi)發(fā)生有45種可能性。在假定各基本事件的發(fā)生概率相等的情況下，分析各基本事件對頂端事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度，稱之為基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析，基本事件結(jié)構(gòu)重要度用

表示。對事故樹較小的情況下對其分析常用的有直接排序法。　　直接排序法是按基本事件在割集中的地位，根據(jù)一定的判斷原則進(jìn)行排序的方法。判斷基本事件對于頂端事件（隧道火災(zāi)）的影響的結(jié)構(gòu)重要度的程度有下列五條原則：　　1.

各最小割集的基本事件數(shù)不相等時，在事件數(shù)少的割集內(nèi)的基本事件比事件數(shù)多的割集內(nèi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大；　　2.

在同一個或幾個具有相同事件數(shù)的最小割集內(nèi)出現(xiàn)的幾個基本事件，彼此間的結(jié)構(gòu)重要度相同；　　3.

最小割集內(nèi)基本事件個數(shù)相等時，在各個最小割集內(nèi)，重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)多的基本事件較出現(xiàn)次數(shù)少的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大；　　4.

兩個事件以同樣的次數(shù)重復(fù)出現(xiàn)在幾個最小割集內(nèi)，出現(xiàn)在少事件最小割集內(nèi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度比出現(xiàn)在多事件最小割集內(nèi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大[2]。　　在以上分析隧道火災(zāi)的最小割集

中基本事件 均為3個，含 (i=2，3，4，5，6)事件的組合占總數(shù)的9/45；含

(i=7，8，9，10，11，12，13，14，15)事件的組合占總數(shù)的5/45。　　基于以上分析可知，由表1可知，基本事件

的結(jié)構(gòu)重要度排序為：　　I(1)>I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)>I(7)=I(8)=I(9)=I(10)=I(11)=I(12)=I(13)=I(14)=I(15)　　從基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析知在隧道內(nèi)減少可燃燒物品數(shù)量或采用阻燃或不燃物品做內(nèi)裝是減少隧道火災(zāi)發(fā)生概率的有效措施。在防止起明火的影響因素涉及到交通管理、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計及管理人員等諸多方面。以下從交通管理、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面研究隧道火災(zāi)的預(yù)防措施。　　3.

公路隧道火災(zāi)預(yù)防措施　　3.1

行車管理　　公路行車管理子系統(tǒng)也必須通過措施達(dá)到安全狀態(tài)。可以通過以下措施：　　1.客貨車道分離。客貨車分道后，客車的運行更為通暢。　　2.依國外經(jīng)驗，應(yīng)規(guī)定隧道內(nèi)不得隨意停車和超車，小車的最小間距應(yīng)是50m，大客車最小間距為100m，貨車間距應(yīng)保證在150m以上，大客車和重型載重車應(yīng)安排距離警告設(shè)備，同時限制車距，有利于被圍人員的撤退和消防人員迅速到達(dá)火場及時展開有效的滅火戰(zhàn)斗。　　3.車輛進(jìn)入隧道前需要減速，隧道內(nèi)限制車速，避免一旦事故發(fā)生時，車輛擁堵不堪、造成更大的死傷亡與損失。　　4.強(qiáng)制采用車隊警告電子設(shè)備，并有相應(yīng)車速限制與監(jiān)視。　　5.自動進(jìn)行交通管制，當(dāng)隧道發(fā)生事故時應(yīng)迅速阻止洞外車輛進(jìn)洞，以利于快速組織救援，減小損失。　　6.在隧道進(jìn)口外1km處設(shè)置觀察檢查處，通過人工和儀器觀察進(jìn)洞車輛，防止病車和具有危險性的車輛進(jìn)入隧道內(nèi)。　　7.若車輛發(fā)生故障應(yīng)盡量讓其停靠在緊急停車帶，不阻塞后續(xù)車輛。　　3.2

人員的管理和培訓(xùn)　　1.隧道管理人員　　作為隧道的管理者在應(yīng)對隧道火災(zāi)時要做到處變不驚，指揮若定，有效地控制火災(zāi)，安全疏散人員，將火災(zāi)損失降到最低限度，必須具備以下技能和素質(zhì)。　　隧道易燃易爆物品車輛通過隧道的預(yù)防火災(zāi)工作和安全管理工作，要在隧道管理部門的領(lǐng)導(dǎo)下開展，隧道管理部門應(yīng)組織安檢人員學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)章制度，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)。總結(jié)經(jīng)驗，開展評比，實行獎懲，全面提高管理水平。應(yīng)加強(qiáng)防災(zāi)、減災(zāi)演習(xí)。從中國貓貍嶺隧道火災(zāi)事故看出，隧道管理人員的應(yīng)變能力和救災(zāi)綜合能力應(yīng)在演練中提高。針對洞內(nèi)火災(zāi)或其它災(zāi)害，3個月進(jìn)行一次小演習(xí)，6個月一次中演習(xí)，12個月一次大演習(xí)，使人員和設(shè)備常處于一種戒備狀態(tài)。從以往一些隧道的情況看，時間長了，人懶了，業(yè)務(wù)生疏了，設(shè)備銹住了，一旦發(fā)生事故，應(yīng)對能力就會低下，釀成大規(guī)模災(zāi)害就在所難免。　　隧道管理者應(yīng)通過檢修保持洞內(nèi)有關(guān)設(shè)施標(biāo)志醒目，尤其是消防箱的標(biāo)志更應(yīng)醒目。　　1.

隧道管理部門應(yīng)設(shè)置安全監(jiān)察辦公室，定期對隧道的安全工作進(jìn)行檢查和評估，并根據(jù)隧道的運行情況提出新的措施、方法。在獲得基礎(chǔ)火災(zāi)安全信息資料時可以通過的以下設(shè)計的火災(zāi)安全檢查表（Fire

Safety Check

List）進(jìn)行獲取，它是一種最基礎(chǔ)的系統(tǒng)安全定性分析法。　　進(jìn)行安全檢查前，需要把系統(tǒng)分為若干層次，每一層次又分為若干單元。根據(jù)有關(guān)的安全規(guī)范、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗等，把要檢查的項目、要點按一定順序列成表格，作為檢查的依據(jù)。根據(jù)檢查隧道火災(zāi)的對象和目的的不同，火災(zāi)檢查表可分為裝運易燃易爆物品車輛防火安全檢查表、隧道消防報警設(shè)施安全檢查表、日常安全檢查表、火災(zāi)隱患整改安全檢查表等，樣表如表2

2.隧道的使用者　　作為隧道的使用者應(yīng)有以下責(zé)任和義務(wù)：　　(1)

了解隧道交通潛在的危險性；提高其安全防范意識。使其交通行為自覺地規(guī)范化，司乘人員應(yīng)了解隧道內(nèi)有關(guān)設(shè)施和在緊急情況下的正確使用方法。　　(2)

隧道一旦發(fā)生火災(zāi)，使用者有義務(wù)傳遞信息或協(xié)助傳遞信息，有義務(wù)承擔(dān)滅火或協(xié)助滅火；消防部門、交通警察有義務(wù)與公路部門一道及時有效地搞好減災(zāi)和救助工作。　　(3)

必須嚴(yán)格遵守隧道防火安全和交通安全管理法規(guī)。　　3.3

裝載易燃易爆物品車輛通行對策　　引起隧道火災(zāi)的原因是多種多樣的，但分析世界各國發(fā)生的交通隧道火災(zāi)，可以發(fā)現(xiàn)由于車上裝載易燃物品爆炸起火而引發(fā)火災(zāi)的頻率是相當(dāng)高的，而且，由于易燃、易爆物品燃燒猛烈、撲救困難，因此造成了巨大的人員和財產(chǎn)損失。因此，裝載易燃易爆物品車輛通行隧道時可采用如下對策：易燃易爆品車輛通行隧道其危險性是巨大的，按其性能參數(shù)，對載有易燃易爆物品車輛的通行管理方式有三種：一是允許通過；　　二是限制通過；三是禁止通過，讓其繞道通過。　　3.4

預(yù)防隧道火災(zāi)對隧道設(shè)計的要求　　隧道設(shè)計者在隧道設(shè)計過程中進(jìn)行火災(zāi)防治基本對策的總體設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)的原則包括：主體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層應(yīng)具有足夠的耐火能力；隧道軸線選擇和出入口規(guī)劃布局應(yīng)考慮行車安全和火災(zāi)時煙霧的蔓延；出入口設(shè)計在技術(shù)上應(yīng)可識別并阻止載有危險品的車輛進(jìn)入隧道；隧道內(nèi)的裝修材料應(yīng)采用不燃材料；隧道內(nèi)每隔一定距離設(shè)置一電視攝像頭，出入口外設(shè)置電視監(jiān)控裝置。隧道內(nèi)設(shè)自動噴水滅火起動裝置，照明燈全亮?xí)r風(fēng)機(jī)立即反轉(zhuǎn)全速排煙，排風(fēng)管考慮耐高溫要求，洞口警鈴長鳴，火災(zāi)信號燈閃爍；隧道內(nèi)應(yīng)備有足夠的水源(消防給水)；隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)有防火隔離設(shè)施；通風(fēng)設(shè)計應(yīng)考慮隧道火災(zāi)時的排煙，并設(shè)人員疏散通道(與隧道內(nèi)公用溝管線廊兼用)；必須設(shè)有可靠的電源(設(shè)置自各發(fā)電機(jī)組，在30S內(nèi)自動投入運轉(zhuǎn)，考慮消防電源，配備耐火線或阻燃電纜)；設(shè)有可靠的控制和顯示設(shè)備；隧道內(nèi)設(shè)置緊急誘導(dǎo)和避難設(shè)施；選擇可逆型風(fēng)機(jī)（用于排煙）。