欧洲公路隧道营运安全措施及案例分析

  上海的越江隧道、地铁等轨道交通设施,在上海的交通运输中起着越来越重要的作用,加强隧道、地铁的安全,提高防灾意识,确保人民生命财产安全,成为必要之举。下面介绍欧洲国家隧道营运安全措施,并对发生在欧洲的隧道灾难进行分析和总结。
  
   一、欧洲公路隧道营运安全的思路
  瑞士对从1974年起至今的800多起安全事故进行了分析和研究,发现其中90%是由人为误操作造成的,10%是由其他原因造成的。在事故原因分析的基础上,提出降低隧道风险和提高安全的措施,其范围涵盖隧道的各个系统及建设的各个阶段,在综合考虑的基础上提出立法的依据。同时对风险可以接受的程度进行分析,提出专项标准。就隧道安全系统的设计而言:
R=?(P,h)
其中:R--风险;
P--发生事故或危害的概率;
H--危害程度。
  要降低事故风险就必须把危险程度或概率降低,这就必须采取措施,从而影响建设成本。因此,能够接受什么样的风险是与建设成本直接相关的?瑞士等国在研究本国多起事故基础上,提出本国可以接受的风险程度,并以此作为制订相当安全设施的依据。
  对于一般性事故发生概率<4-10次/百米隧道/年,被认为可以接受;而对于死亡人数超过10人或直接经济损失>5千万瑞士法朗的大事故或大灾难,其发生的概率划分为三个区域,即分为可以接受区域、采用措施可以接受区域和不可接受区域。在可接受区域,其事故或灾难发生概率越低,其费用往往越高。采取措施可接受区域的事故或灾难发生概率可以认为是国家财力所允许的措施的范围,这便是设计操作中应该遵循的安全标准出发点。瑞士及欧洲几乎都采取这一做法。

   二、欧洲公路隧道营运安全现状
  1999年3月24日发生于法国与意大利间的勃朗峰隧道火灾导致41人死亡,欧洲对此迅速作出反应。同年5月由DMT公司代表ADAC对欧洲主要旅游线路上正在营运的20座上隧道和特长隧道进行了测试和安全评估。这20座隧道有12座在奥地利,4座在瑞士,2座在法国,2座在德国。结果发现近一半低于安全标准,营运安全性差或很差,仅5座隧道达到良好,无一座达到优良标准。
  相对而言,安全状况最好的是奥地利的Plabutsch隧道,该隧道建于1987年,其防火和紧急情况的处置设备较好。最差的是奥地利的Felbertauern隧道,该隧道建于1967年,无逃生通道,防火通风设备陈旧,排烟能力较差。1999年5月29日发生火灾的Tauern隧道其综合评价安全性差,发生火灾的时间距安全评价时间不到20天,其排烟能力差在这次事故中充分表现出来。
  检测的20座隧道总长超过140km,昼夜交通总量大于40万辆,载重卡车比例平均14%,最大60%。一般而言,事故发生频率随隧道长度和交通量增加而增加。按1998年统计,隧道每公里发生的事故为18起,可见隧道发生事故的频率不低。事故频率最高的隧道多为单洞双向交通或无硬路肩、检修道狭窄等。
  从避难目的方面看,存在无避难隧道、无应急出口、无避难洞室等问题。
  对于双向交通隧道,由于在隧道两侧没有设置紧急停车带,致使在紧急情况或事故时,汽车很难停下来。而通风系统的陈旧主要表现在只有送风和不能对排风口的开与关进行遥控。
  通过检查,得出了与安全相关的几个最重要方面的问题。隧道安全调查是在管理者参与下进行的随机抽样。对隧道营运安全的技术评价就应考虑下列因素:
  1、隧道的系统性和工作状况:包括路面、标志、标线、照明和交通量检测。
  2、交通监视:包括摄像机、车队警告等。
  3、交通控制方法:包括车速、车队指示器及两向交通双侧设检修道等。
  4、通讯:包括紧急电话抗干扰,移动网络通讯等。
  5、防火方法:包括火灾报警、灭火、通风系统以及火灾检测确认等。
  6、避难可能性:包括救援室、防火避难室、避难通道。避难通道对双洞隧道其间距应不大于350m。
  7、紧急救援设备:包括具有红外摄像仪的隧道火灾救援车辆等。
  根据测试结果及对勃朗峰隧道(Mont. Blanc)和托恩隧道(Tauern)重大事故的分析,欧洲提出了如下提高营运安全性的具体措施:
  1、以立法的形式规定小车的最小间距应是50m,大车最小间距为100m,并有相应车速限制与监视。
  2、强制采用车队警告电子设备。
  3、火灾救援单元长度应为600m-700m,并有独立的通风系统。
  4、大客车和重型载重车应安排距离警告设备。
  5、应有全时段的火灾救援设备和训练有素的救援人员。
  6、运送危险品的车辆只能在指定时间由安全车辆引导通过隧道。
  7、应在洞内设置交通信号灯,必要时在隧道外设置可控禁行标志。
  8、对于双向交通应当建成或扩建成两个独立的单洞,且应具有独立的通风系统和动力系统。这些隧道应有自动监视和遥控电视摄像机,以便能快速掌握紧急情况下的洞内情况。

   三、案例分析
  1999年在欧洲发生了两起隧道重大火灾。勃朗峰隧道(Mont Blanc)位于法国与意大利间,全长11.6km,建于1965年,采用全横向通风,送排风道设在隧道底部,实行单洞双向交通。该隧道由法国和意大利共同管理,设有主从式监控中心两个。
  1999年3月24日早上,由一辆装黄油的车自燃引起大火,尽管实施了紧急救援,但仍造成41人死亡、燃毁43辆车、交通中断一年半以上的重大损失。意大利及法国有关技术人员已对该事故从发生过程的每一分钟作了详尽分析,并总结了如下重要经验:
  1、首先应在洞外一定范围进行预监控与检测,避免有问题的车辆进洞。
  2、在对向交通条件下火灾时的洞内风速应该≤1.5m/s,以避免产生混流,影响火灾排烟与救援。单向行车时火灾时的洞内风速可以稍高一点。
  3、应注意保持车距,车距对大货车而言,宜控制在150m以上。
  4、避难洞室间距应控制在300m,面积应有30m2以上,以保证人在洞内可以呆2小时。勃朗峰隧道改造后,将把避难通道与下部送风道连通,以保证火灾时人能进入新鲜空气风道逃难。并保证每隔600m的排风量为150m3/s,满足40MW热量的排放。
  5、将设置专门的值班救护所,共设置三个,以保证救援人员5分钟内能够到达事故现场。
  6、完善两个监控中心,一个为主,一个支持,以保证系统的完好。
  7、隧道的原排风能力太低,每5.8km的排风能力仅为150m3/s,现改为每600m的排风能力150m3/s,并增加适量射流风机进行风量调节。
  8、增加隧道自动喷淋系统,以便尽快对火灾进行扑救。
  托恩隧道(Tauern Tunnel)位于奥地利境内,建于1975年,为全横向通风,全长6.4km,纵坡1.5%。每昼夜交通量14300辆,19%为大型载重车。1999年5月29日凌晨4时49分,洞内正在维修作业,局部封闭一个车道。一辆大卡车与4辆小车相撞并引起大火,火灾持续4小时,烧死13人,烧毁车辆34辆。从火灾发生至报警仅1分钟,救援人员赶到时已无法接近现场,火灾发生后45分钟救援才得以展开。这次火灾烧坏结构长度达600m,估计火灾点附近的温度1100℃。修复工作共花费1千万奥地利先令,共计3个月,而收费损失达4千万先令。通过对这次事故的详尽分析,奥地利技术人员提出了一系列提高隧道营运安全的措施。这些措施包括:
  1、采用先进的线性火灾检测装置。
  2、隧道排气能力2分钟内达到最大,排风能力为120m3/km,新鲜风的送风能力为每公里190m3/s。
  3、自动进行交通管制,当发生事故时应迅速阻止车辆进洞,以减小损失。
  4、紧急电话距离调整为212m。
  5、汽车横洞间距由1600m调整为800m,并迅速实施二期工程,尽快改为单向行车。
  6、设置两个独立的消防水池,并分别位于两个洞口。
  7、每隔150m应设置有逃离方向的指示标志。
  8、调整火灾排烟口的百叶,使其在火灾排烟时能方便启动。
  9、设置避难室,面积为2.2m×2.3m,可保护5人-7人避难,并按一定间距设置新鲜空气供应站,每站能保证在火灾时为106人提供新鲜空气,新鲜空气供应量为2.75m3/min。
  10、长度大于1000m的隧道宜采用混凝土路面。
  
   四、火灾检测设备
  火灾检测是保障隧道营运安全的重要手段。从1965年开始使用点式感温进行火灾检测以来,已开发出紫铜管、感温电缆、光导纤维火灾检测系统。尤其是近年在欧洲采用的光纤Ⅱ型火灾检测系统,具有自由调校活动界面,采用差温报警,温度范围:30℃-+90℃,而且容易安装,使用寿命长达30年,具有不受电磁和机械干扰、抗侵蚀等特点,因而特别适合地下工程,目前已在50多座隧道中采用。从其在地下火灾试验场的试验看,对火灾的反应灵敏,能准确指示火点,因此是一项值得在重大工程中认真比选的新技术。

   五、对上海越江隧道、地铁等的安全建议
  1、特长隧道应具有独立的避难通道,如采用合适的建设规模,能够同时实施双洞最为理想。如分期修建,则应在第一期隧道建设中配备避难通道,或配合合理的通风形式,巧妙利用送风道进行避难。在设置专门避难通道均有困难的前提下,可于洞内设置必要的避难所,并采用专用设备保证一定数量人员的新鲜空气供应量,以使避难人员在发生危险时在洞内能够安全停留2小时以上。
  2、特长隧道早期如果采用单洞对向交通,则应在隧道行车道两侧设置紧急停车带,间距可采用700-800m。
  3、特长隧道的通风方案,除考虑正常情况的通风外,应当对火灾时的排烟作详细考虑,按600m一段分段制订详细的火灾气流组织计划,并有足够的排烟能力。
  4、建议在安全设施的设计中把火灾检测设备、控制软件及洞内外交通指示设备,采用先进的总线控制方式,组成高效的监控模式,以充分发挥控制设备的作用。并在洞外提前监视,避免有问题车辆进洞,同时为通风的前馈式控制提供依据。
  5、建议从结构、道路路面、内装、标线等各个方面综合考虑隧道的安全要求,并配备完备的消防系统,必要时考虑自动喷淋装置。
  6、建议在设计中考虑监视和提示保护车距的必要设施,并制订严格规定,以保证进洞车辆间距在150m以上。危险品通过隧道应有严格规定。

                     资料来源:上海科技情报所信息咨询与研究中心