Розробка методу і технічних засобів забезпечення безпеки людей при пожежах у метрополітені

Розроблено метод забезпечення безпеки людей під час ліквідації пожеж у метрополітені, що базується на комплексному використанні результатів теоретичних досліджень ЗУП, аварійних режимів вентиляції метрополітену, технічних засобів регулювання вентиляційної системи метрополітену, технічних засобів захисту органів дихання (РХ-4П), а також технічних рішень, спрямованих на зменшення ЗУП (АПП-2, радіоспостереження і контроль стану протипожежного захисту об'єкта, геоінформаційна технологія в системах оперативно-диспетчерського керування).

 

 

У дисертації подано теоретичне узагальнення і рішення актуальної науково-технічної проблеми, що полягає в розкритті особливостей розвитку пожеж у метрополітені під час горіння рухомого складу, обґрунтуванні параметрів зони ураження пожежею, розробленні технічних засобів захисту органів дихання й екстреної доставки до місця аварії ефективних вогнегасних засобів, реалізації нових геоінформаційних технологій у системах оперативного диспетчерського керування і створенні на цій основі методу забезпечення безпеки людей під час ліквідації пожеж у метрополітені.

Основні наукові і практичні результати:

1. Проведено теоретичні дослідження зони ураження пожежею в різних об'єктах метрополітену. Отримано аналітичний вираз динаміки зміни витрати повітря у тунелі в залежності від джерел примусової і вільної конвекції, з урахуванням теплового опору і депресії інерційних сил. Показано, що період стабілізації вентиляції в окремих випадках співставний з тривалістю евакуації пасажирів з тунелю, що створює додаткову загрозу їхній безпеці. Чисельна модель плоскої течії газу в технічних і службових приміщеннях метрополітену дає змогу досліджувати поля швидкостей при різному розподілі і довільних розмірах теплових джерел, як при наявності, так і при відсутності примусової вентиляції.

Розроблено математичні моделі конвективно-дифузійного переносу теплоти у тунелі метрополітену і поширення компонентів летких продуктів горіння у його газовому середовищі.

Створено числову модель конвективно-дифузійного переносу теплоти і компонентів летких продуктів горіння в повітряних потоках тунелів метрополітену при пожежі рухомого складу. Встановлено, що після припинення пожежі виникає високотемпературна теплова хвиля. Запропоновано аналітичне вирішення задачі розрахунку розподілу компонентів летких продуктів горіння в об'ємі тунелю, відповідно до якого, дальність і тривалість поширення цих продуктів може перевищувати значення показників для теплового потоку.

Запропоновано алгоритм моделювання динаміки зміни параметрів зони ураження пожежею у вентиляційній мережі метрополітену.

2. Експериментально встановлено, що діючі аварійні вентиляційні режими не відповідають необхідним вимогам щодо стійкості і надійності провітрювання. Вони забезпечують у більшості випадків швидкість руху повітря в перегінних тунелях у межах 0, 3-0, 5 м/с, а на платформах станцій – ще менше. Більшість з існуючих аварійних режимів характеризуються низькою надійністю. Це виявляється у тому, що в разі відмови одного з вентиляторів напрямок руху повітря у вогнищі пожежі змінюється на протилежний.

3. Методом комп'ютерного моделювання і натурними дослідженнями виявлено причини низької ефективності діючих аварійних вентиляційних режимів. Основні з них такі:

- неузгодженість роботи вентиляційних установок, що виражається у тому, що в одних випадках вони спрямовують повітряні потоки назустріч один одному, а в інших – працюють на «розрив» повітряного потоку. В обох випадках вони заважають одна одній, а ефективність використання повітря становить лише 3-10%;

- велика тривалість перехідних аеродинамічних процесів при встановленні аварійних режимів, що пояснюється так. Маса повітря в перегінних тунелях між двома сусідніми станціями становить 60000-100000 кг, а сили, що діють на нього в існуючих аварійних режимах, становлять 3-15 кг. Через малу величину останніх і вплив інерційних сил тривалість перехідних процесів досягає 2-3 годин, що неприпустимо під час пожеж.

4. На основі виконаних досліджень розроблено аварійні вентиляційні режими, що перевершують існуючі за основними показниками, а саме:

- за витратою повітря в перегінних тунелях і станційних платформах – у 3-6 разів (в окремих випадках і більше) ;

- за показником стійкості провітрювання перегінних тунелів – у 10-20 разів;

- за керованістю вентиляцією (тобто по скороченню тривалості перехідних процесів) – у 15-30 разів;

- за розбавленням шкідливих речовин (продуктів горіння) – у 2, 5-5, 0 разів;

- за надійністю (в разі відмови одного вентиляційного агрегату параметри аварійного режиму залишаються в допустимих межах).

Для створення нових аварійних вентиляційних режимів використовується та ж кількість вентиляційних установок, що і для існуючих.

5. Розроблено технічні вимоги і проведено модернізацію існуючого респіратора на хімічно зв'язаному кисні, тривалість захисної дії якого становить не менше 4 годин. Проведено дослідження ефективності застосування модернізованого респіратора РХ-4П для захисту пожежників від впливу токсичних продуктів згоряння як одного з небезпечних факторів в ЗУП у метрополітені.

6. Проведено дослідження і розроблено технічні вимоги до автомобіля першої допомоги (АПП 2), у яких, поряд з вимогами підвищеної оперативності і безпеки руху, є вимога до комплектації і компонування засобами, що забезпечують безпечні умови праці пожежників. Протягом трьох років використання АПП-2 для ліквідації пожеж на різних об'єктах, у тому числі й у метрополітені, було показано, що тривалість доставки особового складу і технічних засобів захисту скоротилась в два рази в порівнянні з існуючою пожежною технікою. Під час ліквідації пожеж не було допущено жодної травми, жодного випадку ураження