Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Пожарная опасность эскалаторного комплекса и методы исследования газовой динамики среды при пожарах 16
1.1. Конструктивно-эксплуатационные характеристики эскалаторного комплекса 16
1.1.1. Общие сведения о конструктивно-планировочных характеристиках сооружений метрополитенов 16
1А.2. Аэродинамика эскалаторных комплексов 21
1.2. Пожарная опасность эскалаторного комплекса 33
1.2.1. Пожары на эскалаторах 33
1.2.2. Пожарная нагрузка и интенсивность тепловыделения 36
1.3. Опыт противопожарной защиты эскалаторных комплексов 40
1.4. Параметры, определяющие эффективность работы автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения 44
1.5. Экспериментальные исследования динамики развития пожара в эскалаторных комплексах 47
1.6. Методы исследования пожаров 55
1.7. Выводы. Постановка задач исследования 56
ГЛАВА 2. Классификация эскалаторных комплексов. критерии эффективности и противопожарная защита эскалаторных комплексов аупс и АУПТ 60
2.1. Классификация эскалаторных комплексов 60
2.1.1. Протяженность эскалаторов 60
2.2. Количество эскалаторных лент 61
2.3. Аэродинамический режим эскалаторных тоннелей 61
2.4. Типы эскалаторов 64
2.5. Классификационные признаки 66
2.6. Общий подход к решению проблемы защиты подэскалаторных комплексов АУПС и АУПТ 67
2.7. Влияние микроклимата и производственных помех на работу АУПС и АУПТ 69
2.8. Выводы по главе 76
ГЛАВА 3. Разработка метода моделирования газовой динамики среды при пожаре в подэскалаторном пространстве метрополитена 77
3.1. Особенности и упрощения термогазодинамической картины пожара 77
3.1.1. Пожар в помещении 77
3.1.2. Основные особенности тепломассообменных процессов при пожаре 78
3.1.3. Допущения и упрощения при разработке полевой математической модели 79
3.2. Структура полевой модели расчета тепломассообмена 80
3.3. Основные уравнения полевой модели 82
3.4. Уравнения для расчета процесса прогрева строительных конструкций 88
3.5. Расчет турбулентного тепломассообмена 92
3.6. Моделирование радиационного теплообмена 96
3.7. Расчет процесса выгорания горючей нагрузки 100
3.8. Моделирование горения 101
3.9. Условия однозначности 104
ЗЛО. Результаты исследований 106
3.11. Выводы по главе 110
ГЛАВА 4. Разработка требований к выбору и размещению автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС) и автоматических установок пожаротушения (АУПТ) в подэскалаторном пространстве станции «ботанический сад» московского метрополитена 112
4.1. Автоматические установки пожарной сигнализации 112
4.1.1. Условия эффективности работы автоматических установок пожарной сигнализации 112
4.1.2. Выбор типов пожарных извещателей , 115
4.1.3. Размещение пожарных извещателей на объекте 117
4.2. Автоматические установки пожаротушения 122
4.2.1. Классификация установок пожаротушения и краткая характеристика огнетушащих средств 122
4.2.2. Область использования установок пожаротушения на метрополитенах 131
4.2.3. Выбор типа АУПТ 132
4.2.4. Расчет количества модулей АУПТ для эскалаторов группы П1ЛЗВ1Э2 133
4.3. Примеры предпочтительных систем пожарной автоматики для условий метрополитенов 135
4.3 J. Приемно-контрольный прибор 135
4.3.2. Пожарные извещатели 1.36
4.3.3. Модули порошкового пожаротушения 139
4.4. Требования к АУПС и АУПТ подбалюстрадного пространства эскалаторных комплексов метрополитенов 140
4.4.1 Общие сведения об эскалаторных комплексах Московского метрополитена 142
4.4.2. Параметры пожара 143
4.4.3. Общие требования к АУПС И АУПТ для подбалюстрадного пространства эскалаторного комплекса 143
4.4.4. Требования к пожарным извещателям 146
4.4.5. Требования к станциям пожарной сигнализации 147
4.4.6. Требования к АУПТ 149
4.5. Выводы по главе 152
Выводы по диссертационной работе 153
Список литературы
- Конструктивно-эксплуатационные характеристики эскалаторного комплекса
- Классификация эскалаторных комплексов
- Особенности и упрощения термогазодинамической картины пожара
- Условия эффективности работы автоматических установок пожарной сигнализации
Введение к работе
Метрополитен - крупное многоотраслевое предприятие транспорта, обеспечивающее массовую и мобильную перевозку городского населения. На сегодняшний день это единственный вид [ранспорта, способный удовлетворить нужды самого крупного города. Уже сейчас он действует более чем в 100 городах мира, а его протяженность ежегодно возрастает на 70-80 км /1/. Крупнейшее строительство новых и расширение действующих сетей метрополитена ведется в странах ближнего зарубежья: в настоящее время количество их достигает 20, а протяженность подземных магистралей составляет более 600 км. О массовости пассажироперевозок метрополитеном свидетельствуют следующие цифры: по данным за 2005 год в нашей стране пользуются услугами этого вида транспорта 4,25 млрд. чел. По данным на 1 октября 2005 года количество пассажиров Московского метрополитена за год составило 3200,6 млн. человек. В сутки в среднем метрополитеном пользуются 8745 тыс. человек /2/.
На фоне динамичного строительства метрополитенов и повышения их доли в объеме пассажирских перевозок обращает на себя внимание тревожная тенденция роста чрезвычайных ситуаций и пожарной опасности подземных объектов. Только за последние 30 лет зарегистрированы крупные пожары и аварии на метрополитенах Кельна, Монреаля, Парижа, Нью-Йорка, Тбилиси, Москвы, С.-Петербурга и других /3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10/. Опасные ситуации складываются в силу ряда объективных причин /11, 12, 13, 14/, но наибольшую опасность представляют пожары. Об опасности для людей возникающих пожарах на метрополитенах свидетельствуют следующие данные.
Крупный пожар возник 28 октября 1995 года в Бакинском .метро. В 17 часов 50 минут состав 21 маршрута, состоящий из 5 вагонов, отправился от станции «Улдуэ» по направлению к станции «Нариманов». Не проехав и 20 метров, как в 4 вагоне раздался хлопок, посыпались искры, погас свет, за- пахло гарью. Вагоны в считанные минуты охватило пламя, выделялся густой дым. Началась страшная паника. Пожарные прибыли на место происшествия через 14 минут после сообщения. В 18 часов 26 минут поэюарные провели разведку, проложили рукавные линии, приступили к эвакуации людей и ликвидации пожара. От начальника станции потребовали включить вентиляцию на режим вытяжки, что было выполнено к 18 часам. 30 минутам. Общими усилиями пожарных, полицейских и солдат гражданской обороны были эвакуированы 400 человек. Погибли 280 человек от пораження током, от удушья. 270 человек получили травмы.
Крупный пожар произошёл в Екатеринбургском метрополитене 10 августа 2004 года. На строящейся станции «Чкаловская» горел трансформатор. Огонь перекинулся на емкость с 300 литрами масла. Однако пожарные сумели быстро локализовать возгорание. Трансформаторная подстанция вспыхнула около 2 часов ночи. По предварительной и основной версии, во время ночной грозы произошло короткое замыкание. Еще до приезда пожарных электричество на строительной площадке станции метро Чкаловская выключил дежурный электрик. Однако поэюарные еще некоторые время не могли подойти, к подстанции. Загорелось трансформаторное масло.
Это - одна из 4 подстанций, которые находятся на площадке строящейся станции метро «Чкаловская». Рабочие говорят, что если бы огонь перекинулся на уцелевшие трансформаторы, то работы здесь остановились бы надолго.
9 марта 2006 года в городе Сан-Франциско штата Калифорния произошёл пожар в метрополитене. Сигнал о возгорании под землей на станции «Эмбаркадеро» поступил в 20 часов 35 минут по московскому времени. «Через несколько минут мы были на месте и обнаруэ/сшш сильное задымление. Пассажиры со станции были немедленно эвакуированы», - сообщил официальный представитель главного управления пожарной охраны Сан-
Франциска Лит Хоуэс. Ложарным удалось успешно справиться с огнём. «Все сразу подумали о Мадриде и Лондоне, но, к счастью, у нас этого не случилось», - сообщила -журналистам глава управления Джоанн Хайес-Уайт, имея в виду недавние теракты на пассажирском транспорте в Испании, и Великобритании. В итоге, по мнению Хайес-Уайт, инцидент стая хорошей тренировкой для городских пожарных служб. Ни среди пожарных, ни среди граждан ранений не было. По данным местных СМИ, троим пассажирам, наглотавшимся дыма, на месте была оказана медицинская помощь.
Практика показывает, что наиболее опасная ситуация в метрополитенах складывается при пожарах. Основная опасность пожаров в подземных сооружениях заключается в том, что в огненной ловушке могут оказаться тысячи пассажиров, находящихся не только на месте аварии, но и, казалось бы, на безопасном от неё расстоянии. Густой дым, не позволяющий ориентироваться в пространстве, и высокая температура под действием вентиляционных потоков и естественной тяги в считанные минуты способны распространиться на огромное пространство тоннелей, станций, вестибюлей. Обстановка осложняется тем, что на метрополитенах - объектах с массовым пребыванием людей - вывод пассажиров и персонала на поверхность осуществляется по протяженным, а в отдельных случаях неприспособленным для пешеходного перехода сооружениям (перегонным тоннелям, остановленным эскалаторам и другим). Легко представить, во что обходится потеря электролод-вижного состава. А ведь после развитого пожара вагоны восстановлению не подлежат. Разрушение при пожаре несущих конструкций станций и тоннелей, оборудования и коммуникаций - обычные последствия пожара, однако, в предельных случаях, например, при полном обрушении несущих конструкций тоннеля - они являются катастрофичными /15/.
К сложным относится и процесс тушения пожаров, который зачастую приобретает затяжной характер и не всегда проходит успешно /16/.
Но даже и при незначительном по масштабам пожаре и благополучном осуществлении эвакуации последствия аварии весьма ощутимы, так как происходит остановка движения поездов на аварийном участке трассы, что может привести к дестабилизации жизнедеятельности крупного города (метрополитены строятся в городах с населением более 1 миллиона человек).
В связи с изложенным стало понятно, что решение проблемы пожарной опасности метрополитенов актуальна. В этой связи с особой остротой стала проблема обеспечения пожарной безопасности пассажирских перевозок.
Начиная с 80-х годов прошлого века, исследования в области пожарной безопасности метрополитена в нашей стране получили планомерный характер. Ведущими специалистами в этой области являются заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Ильин В .В., Ефимов С.Г., кандидат технических наук Беляцкий В.П. и другие.
В настоящее время решён ряд вопросов, обеспечивающих пожарную безопасность пассажиров: разработана классификация объектов метрополитена по их пожарной опасности; установлены закономерности развития пожаров в подземных сооружениях и помещениях метрополитенов, являющихся основой для разработки научно-обоснованных мероприятий противопожарной защиты; определены пределы огнестойкости ограждающих конструкций метрополитенов; получены методы оценки обеспечения безопасной эвакуации людей со станций метрополитенов; разработаны аварийные режимы вентиляции и методика расчета тоннельной вентиляции при пожаре; подготовлена нормативная база для защиты помещений первичными средствами пожаротушения и автоматическими установками обнаружения пожара; - предложены технические решения по защите подземных объектов метрополитена и подвижного состава техническими средствами пожаротушения.
Однако в настоящее время не все проблемы пожарной безопасности метрополитенов решены. И главным образом не обеспечена пожарная безопасность пассажирских перевозок на эскалаторных комплексах.
Специалисты и работники метрополитена считают, что противопожарная защита эскалаторных станций является приоритетной комплексной задачей 21 века/17/.
Высокая пожарная нагрузка, распределенная на большой площади, наклонное расположение, способствующее быстрому распространению дыма, трудность ликвидации очага пожара в подбалюстрадном пространстве могут привести к катастрофическим последствиям. Примером этого пожара может служить пожар, произошедший в 1987 году в Лондонском метрополитене, когда возгорание возникло в верхней части эскалатора на одном из переходов крупного пересадочного узла «Кингз-Кросс». Возникшее возгорание получило быстрое восходящее распространение, в результате чего пожар перешёл в примыкающее пассажирское помещение, где воспламенилась мебель, облицовка стен и имевшееся оборудование. В результате пожара погиб 31 человек.
Особые условия конструкции под балюстрадного пространства - наклонное расположение, равномерное распределение горючих материалов на большой площади, интенсивный воздухообмен, который при пожаре существенно усиливается и способствует динамичному распространению горения, а также сложность конструкции - позволяют сделать вывод о необходимости защиты подбалюстрадного пространства основными элементами противопожарной защиты - автоматическими установками пожарной сигнализации и автоматическими установками пожаротушения (АУПС и АУПТ).
Однако нормативно-техническая документация для таких специфических объектов отсутствует, в связи с чем необходимо иметь данные о закономерностях развития пожара, которые и определяют выбор и размещение АУПС и АУПТ.
Основная трудность, с которой приходится сталкиваться при изучении пожаров в под балюстрадном пространстве, заключается в неоднородности структуры тепловых, диффузионных и динамических полей распространяющихся продуктов горения, которые формируются в объёмах сложной конфигурации подбалюстрадного пространства под влиянием вентиляционных потоков. А именно закономерность распространения опасных факторов пожара (ОФП) определяет место установки пожарных извещателей, обеспечивающее своевременное обнаружение пожара. При этом параметры среды в каждой точке подбалюстрадного пространства могут существенно отличаться от среднеобъемных показателей. В этой связи для построения эффективной системы противопожарной защиты метрополитенов необходимо иметь информацию о закономерностях динамики распространения продуктов горения в подземных условиях на уровне локальных характеристик.
Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованных требований к выбору и размещению АУПС и АУПТ, обеспечивающих безопасность пассажиров метрополитена и своевременную ликвидацию пожара.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: установить критерий эффективности работы АУПС и АУПТ, согласно которому очаг пожара должен быть своевременно обнаружен; установить параметры среды, влияющие на работу АУПС и АУПТ; разработать классификацию эскалаторного комплекса; разработать метод моделирования, позволяющий установить закономерности динамики среды при пожаре в начальной стадии развития пожара в подбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса на уровне локальных характеристик; установить закономерности распространения температурных полей в начальной стадии развития пожара в подбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса; выбрать типы пожарных извещателей, системы пожаротушения, удовлетворяющие условиям эксплуатации в подбалюстрадном пространстве; разработать требования к АУПС и АУПТ, обеспечивающие надежную работу и своевременность ликвидации очага пожара в подбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса для одной из классификационных групп.
Основная идея работы: противопожарная защита подбалюстрадного пространства метрополитенов, обеспечивающая своевременное обнаружение и тушение очага пожара, не допускающая опасности для пассажиров, должна базироваться на закономерностях развития очага пожара и распространении его опасных факторов.
Объект исследования: под балюстрадное пространство эскалаторных комплексов метрополитенов Российской Федерации и стран ближнего зарубежья и их противопожарная защита автоматическими установками пожарной сигнализации и пожаротушения.
Предмет исследования: закономерности развития очага пожара в подбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса метрополитенов и распространение опасных факторов пожара.
Научная новизна работы заключается в следующем: предложена классификация эскалаторных тоннелей по признакам протяженности, скорости воздушных потоков подэскалаторного пространства, типов эскалаторов, количества эскалаторных лент, позволившие выделить группу эскалаторных комплексов, для которых должны индивидуально разрабатываться требования к автоматическим установкам пожарной сигнализации и автоматическим установкам пожаротушения; определены параметры среды в под эскалаторном пространстве, влияющие на работу автоматических установок пожарной сигнализации и автоматических установок пожаротушения; разработан метод моделирования, позволяющий установить закономерности динамики среды при пожаре в начальной стадии развития пожара в лодбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса; установлены закономерности распределения температурных полей во времени и в пространстве, являющиеся исходными для выбора типа и интервала размещения пожарных извещателей; на основании закономерностей распространения температурных полей установлены оптимальные интервалы тепловых извещателей в подбалю-страдном пространстве эскалаторного комплекса; установлены наиболее эффективные модули пожаротушения. На защиту выносятся: классификация эскалаторных комплексов метрополитенов Российской Федерации по четырем признакам: по протяженности эскалаторных лент: до 25 метров, от 25 до 50 метров, от 50 до 75 метров и свыше 100 метров; по количеству эскалаторных лент: с одной, двумя, тремя и четырьмя лентами; по режиму вентиляции: до 0,5 м-с", от 0,5 до 1,0 м-с", от 1,0 до 1,5 м-с" и - свыше 1,5 5 м-с" ; по типу эскалаторов: ЛТ, ЭТ и ЭТ-30; разработанный метод математического моделирования распространения опасных факторов пожара в подбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса; пространственно-временные закономерности распространения температурных полей в объеме подбалюстрадного пространства эскалаторного комплекса; интервалы размещения тепловых пожарных извещателей класса А1 в пределах от 0 (линейные ПИ) до 6,0 м при условии быстродействия АУПТ 56 с в подбалюстрадном пространстве эскалаторного комплекса; рекомендованные к установке модульные порошковые огнетушители с суммарным объемным запасом огнетушащего вещества не менее 337 м ; расчет времени, необходимого для тушения пожара и не превышающего 116 сек.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций основана на использовании апробированных физико-математических методов анализа, а также численного решения дифференциальных уравнений в частных производных.
Качество проведенных исследований подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов расчета с описанными в литературных источниках экспериментальными данными, аналитическими решениями и результатами расчетов по другим математическим моделям, а также возможностью воспроизведения результатов расчетов.
Методы исследования: Работа выполнена с использованием: комплексного метода исследования, включающего обобщение и научный анализ литературных источников по методам математического моделирования газовой динамики среды при пожаре в подэскалаторном пространстве.
Практическая значимость работы. По результатам расчета спроектирована и осуществляется монтаж системы защиты под балюстрадного пространства подэскалаторното комплекса на одной из станций Московского метрополитена автоматическими установками пожарной сигнализации и автоматическими установками пожаротушения. По результатам исследований подготовлены учебные пособия: «Организация тушения пожаров на метрополитенах», «Пожарная опасность метрополитенов», «Противопожарное водоснабжение метрополитенов», используемые в качестве дидактического материала в учебном процессе Санкт-Петербургского Университета МЧС России и Академии ШС МЧС России.
Апробация работы. Основные результаты работы, как в целом, так и результаты отдельных этапов, обсуждались и были одобрены на XVIII научно-практической конференции «Снижение риска гибели людей при пожарах» М.: ВНИИПО, 2003 - 353 с; Международной научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях» (Санкт-Петербург, Институт ГПС МЧС России, 14 - 15 октября 2003 года); Международном форуме информатизации, тринадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2004); па 1 международной научно-практической конференции «Международный опыт подготовки специалистов пожарно-спасательного профиля» (Санкт-Петербург, Институт ГПС МЧС России, 20-21 января 2004); На всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в деятельности органов и подразделений МЧС России» (Санкт-Петербург, Институт ГПС МЧС России, 26 мая 2004 года); На международной научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях» (Санкт-Петербург, Институт ГПС МЧС России, 27 -28 ноября 2004 года).
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Ильину Виталию Викторовичу за неоценимую помощь в процессе подготовки работы, доктору технических наук, профессору Пузачу Сергею Викторовичу, а также всему профессорскому составу Санкт-Петербургского университета МЧС России.
Конструктивно-эксплуатационные характеристики эскалаторного комплекса
Эскалаторный комплекс представляет собой группу сооружений и помещений, предназначенных для обеспечения механической іранспортировки людей по эскалатору из вестибюля (с поверхности) в распределительный зал станции (к подвижному составу) или из одного распределительного зала станции в другой (на пересадочных станциях) и наоборот. Эскалаторными комплексами оборудуются станции глубокого и мелкого заложения. Они состоят из пассажирской зоны эскалаторного тоннеля, подбалюстрадного пространства, машинного зала и натяжной.
Машинный зал эскалаторов и примыкающие к нему служебные помещения размещаются под вестибюлем станции, разница отметок полов этих помещений составляет 3,2 м. Вход в машинный зал устроен из вестибюля по лестнице шириной не менее 0,9 м.
В машинном зале располагаются электроприводы эскалаторов, редукторы, приборы управления и контроля, демонтажная камера. К электроприводам эскалаторов и вспомогательному оборудованию подводится переменный ток напряжением 380, 220 и 127 В с понизительной подстанции из двух секций шин. При снятии напряжения с одной из секций шин происходит автоматическое замещение секций. Для беспрерывной работы цепей автомати ки, телеуправления, сигнализации, а также аварийного освещения при исчезновении напряжения переменного тока автоматически используется напряжение 127 В от аккумуляторной батареи тягово-понизительной подстанции. Машинный зал - рабочий орган управления эскалаторами.
В нижней части эскалаторного тоннеля расположена натяжная. Это сооружение по существу является продолжением подэскалаторного тоннеля.
Эскалаторный тоннель представляет собой наклонную выработку, расположенную под углом 30 к горизонту и оборудованную движущейся лестницей-эскалатором, которым он функционально разделен на два продольных объекта: пассажирскую зону и под балюстрадное пространство. Если первая предназначена для непосредственной транспортировки пассажиров по движущимся ступеням эскалатора, то второе - для технического оборота ступеней и поручня, а также для их обслуживания.
Обделка эскалаторного тоннеля выполняется из чугунных или железобетонных тюбингов. Под сводом тоннеля крепится водозащитный зонд.
Эскалаторные тоннели имеют круглое сечение диаметром 7,0 или 8,8 метров соответственно, тоннели, оборудованные тремя и четырьмя лентами эскалаторов.
Элементы эскалаторов монтируются на металлической конструкции, состоящей из двух боковых ферм и поперечных связей. Верхняя часть эскалатора, прикрывающая конструкции и механизмы, а также поддерживающая поручни, называется балюстрадой. В подбалюстрадном пространстве у боковых стен эскалаторного тоннеля, а также между смежными эскалаторами, имеются лестничные проходы, предназначенные для осмотра и обслуживания оборудования. Под фундаментом эскалаторов в отдельных случаях расположен отсек, предназначенный для прокладки кабелей напряжением 6-10 кВ, 380 В, 220/127 В или используемый в качестве вентиляционного канала. Отсек наверху связан лестницей с машинным залом, а внизу имеет выход в подплатформенные помещения. Нарис. 1.1 приведено сечение эскалаторного тоннеля.
В отдельных случаях по условиям планировки и глубины заложения станций метрополитена применяются двухмаршевые эскалаторы с раздельной конструктивной их компоновкой и промежуточным вестибюлем. Особенностью промежуточного вестибюля является размещение в его нижнем этаже не только машинного помещения нижнего марша, но и натяжной камеры верхнего марша эскалатора.
В нижней части эскалаторного тоннеля устраивается натяжная камера. которая служит для размещения натяжных устройств эскалаторов. Высота и ширина натяжной камеры увеличивается по отношению к эскалаторному тоннелю, длина зависит от типа эскалатора и составляет не менее 6,4 м. Натяжная камера имеет сообщение с уровнем пола станции через вертикальную металлическую лестницу.
Протяженность эскалаторных тоннелей зависит от глубины заложения станций метрополитенов.
Эскалаторы на пересадках между станциями и станциях мелкого заложения могут не иметь специальных помещений для машинного зала и натяжной камеры, которые в этом случае располагаются непосредственно в наклонных тоннелях,
Бп, Б, И - средние наклонные части эскалаторов. Зона. Б непосредственно примыкает к зоне А. Зоны Б составляют среднюю наклонную часть эс калатора; в зависимости от высоты эскалатора их может быть от 0 до 19. Зона И - самая верхняя наклонная зона, имеющая переменную длину, определяемую производственной необходимостью; В - верхняя криволинейная часть, примыкающая к зоне И; Д - дополнительная зона удлиненного среднего или двух средних эскалаторов при установке трех или четырех эскалаторов в наклонном тоннеле и высоте подъема более 25 - 30 м. Примыкает к зоне В; Е - приводная зона, расположенная после зоны В; Ед - приводная зона удлиненного среднего или двух средних эскалаторов, имеющих зону Д; М - приводная зона эскалатора с цепным приводом, смонтированная на отдельной плите.
Скорость движения эскалаторного полотна составляет 0,75 или 0,9 м-с"1.
Пуск эскалаторов может производиться из машинного зала, с верхнего и нижнего пультов управления (у верхней и нижней гребенки). Остановки эскалаторов предусмотрены кнопками из машинного зала, с верхнего и нижнего пультов, а также расположенными на балюстраде ручками «Стоп».
Таким образом, конструктивно-планировочные характеристики эскалаторных комплексов имеют особенности, отличающие их от прочих объектов. Кроме этого, эскалаторные комплексы отличаются протяженностью, количеством эскалаторных лент.
Классификация эскалаторных комплексов
Длина или протяженность эскалаторов зависит от глубины заложения. Как показал анализ проектно-конструкторской документации, на Московском метрополитене этот показатель имеет достаточно широкий диапазон - от 10 до 100 метров. В таблице П.З. приложения 3 диссертации приведены полученные автором сведения о протяженности эскалаторов Московского метрополитена /94/. Как видно из таблицы, наиболее распространенными являются эскалаторы протяженностью до 10 метров, а также в диапазоне 50 -100 м. Первыми оборудованы станции мелкого заложения и пересадочные для транспортировки людей на соседнюю станцию. Наиболее протяженными считаются эскалаторы Петровско-Разумовской и Тимирязевской станций, а также станции Парк Победы Московского метрополитена.
Количество эскалаторных лент эскалатора определяется предполагаемым пассажиропотоком станций.
Как показал анализ, в большинстве своем эскалаторные тоннели Московского метрополитена оборудованы тремя лентами эскалаторов. Станции с наиболее насыщенным пассажиропотоком оборудуются четырьмя лентами эскалаторов. В таблице П.4. приложения 4 диссертации приведены полученные автором данные о количестве эскалаторных лент на станциях Московского метрополитена.
Аэродинамический режим эскалаторных тоннелей.
Метрополитены оборудуются системой тоннельной вентиляции, предназначенной для поддержания микроклимата подземных сооружений. Для этой цели специальные вентиляционные шахты, которые в зависимости от места расположения называются станционными или перегонными, оборудуются вентиляционными агрегатами, установленными в вентиляционных камерах. Вентиляционные шахты имеют связь с поверхностью. Подача воздуха вентиляционными агрегатами осуществляется в перегонный тоннель или наоборот. В отдельных случаях в качестве вентиляционной шахты используются эскалаторные наклоны. Перечень таких станций Московского метрополитена приведен в таблице 2.1.
Для количественной оценки аэродинамики подэскалаторного пространства были проведены измерения. Измерения проводились на трех станциях: «Ботанический сад», «Проспект мира - кольцевая» и «Проспект мира - радиальная». Замеры осуществлялись в трех точках подэскалаторного пространства: на высоте 2,0, 1,0, 0,3 м от ступеней технологического прохода. При измерениях использовались термоанемометры, позволяющие непрерывно контролировать изменения скорости воздушных потоков в подэскалаторном пространстве.
Результаты измерений показали, что аэродинамический режим в зоне подэскалаторного пространства сохраняет общую тенденцию аэродинамики пассажирских зон эскалаторов, но и имеет собственную характеристику.
На станции «Ботанический сад» скорость воздушного потока в под балюстрадном пространстве, несмотря на невысокие показатели (до 0,3 м-с), мало влияла от движения подвижного состава. Это объяснялось отсутствием аэродинамических связей подэскалаторного пространства с платформой станции
Наоборот, на станции «Проспект мира» при подходе подвижного состав к станции, а также при отходе от нее скорость воздушного потока изменялась не только в абсолютных значениях, но и по направлению. Данные замеров, полученные в интервале 10 секунд, приведены в таблице П.,5. приложения 5 диссертации.
Приведенные замеры показывают сложную структуру скоростных полей как во времени, так и в пространстве. Станции Московского метрополитена оснащались эскалаторами различной модификации. Станции первой очереди, открытой в 1935 году, оборудовались эскалаторами типов Н-10-1 и Н-30-1. На второй, третьей и четвертой очередях метрополитенов монтировались эскалаторы типов Н-10, Н-20,Н-30иН-40.
В 50-е годы на метрополитенах устанавливались эскалаторы типов ЛТ (ЛТ-3, ЛТ-4, ЛТ-5) и ЛП-6. Впоследствии Ленинградским заводом «Эскалатор» был налажен серийный выпуск эскалаторов типа ЭТ различных модификаций, которыми стали заменяться устаревшие типы эскалаторов серий Н, ЛТ, ЛП, а также оборудовать новые станции метрополитенов. В 90-е годы эскалаторы ЭТ модернизировались и получили маркировку ЭТ-30.
В настоящее время на станциях метрополитенов все эскалаторы типа ЛП демонтированы. Вместо них установлены более современные машины. Ведется плановая работа по замене эскалаторов типов Н и ЛТ модификациями ЭТ-30.
В таблице П.6. приложения 6 диссертации приведены сведения /94/ об использовании эскалаторов на станциях Московского метрополитена.
Все перечисленные типы эскалаторов и их модификации отличаются как техническим исполнением узлов и оборудования, так и видом материалов облицовки и отдельных деталей. Последний показатель играет важную роль в процессе развития пожара и динамики нарастания его опасных факторов.
Таким образом, эскалаторы Московского метрополитена отличаются по протяженности, количеству эскалаторных лент, режиму вентиляции, модификациями. И, как уже отмечалось, каждый из этих показателей существенно влияет на решения противопожарной защиты подэскалаторного пространства.
Особенности и упрощения термогазодинамической картины пожара
Пожар в помещении протекает в сложных термогазодинамических условиях при одновременном воздействии, ряда возмущающих его течение факторов: - не изотерм ичность (отличие температур твердых поверхностей несущих и ограждающих конструкций и газовых потоков); - сжимаемость (плотность газа не является постоянной величиной); - градиенты давления; - вдув на стенке (поступление в помещение продуктов внутренней деструктуризации материала твердых конструкций, испарение воды, содержащейся внутри материала конструкций, телломассообменная защита конструкций); - излучение; - протекание химических реакций; - двухфазность (одновременное сосуществование нескольких фаз - газ +твердые частицы, газ+жидкость, газ+твердые частицы+жидкость); - шероховатость поверхностей несущих и ограждающих конструкций; - кривизна поверхности несущих и ограждающих конструкций; - турбулентность; - скачки уплотнения; - переход ламинарного режима течения в турбулентный.
Действие вышеуказанных факторов приводит к существенному отличию закономерностей тепломассообмена от хорошо изученных «стандартных» условий теплообмена /97/: изотермическое безградиентное течение несжимаемого газа вдоль поверхности непроницаемой пластины. Поэтому методы расчета тепломассообмена при пожаре должны учитывать влияние термогазодинамических условий его развития.
К числу основных особенностей тепломассообменных процессов при пожаре относятся следующие /98/: - наибольшая разница давлений в разных зонах помещения не превышает десятых долей процента от величины среднего давления в помещении при отсутствии взрывов с образующимися ударными волнами; - скорости потоков газов малы по сравнению со скоростью звука (при отсутствии детонационного горения и ударных волн): - скорости диффузии газов достаточно велики, т.е. необходимо учитывать процессы термодиффузии и турбулентной диффузии.
При разработке полевой математической модели расчета тепломассообмена при пожаре в помещении принимаются следующие допущения и упрощения реальной термогазодинамической картины процесса /98/: - локальное термодинамическое и химическое равновесие существует во всем объеме помещения, что позволяет использовать равновесное уравнение состояния; - газовая среда является смесью идеальных газов, что дает удовлетворительное приближение в диапазонах температур и давлений, характерных при пожаре; - химическая реакция горения является одноступенчатой и необратимой; - диссоциация и ионизация среды при высоких температурах не учитывается; - локальные скорости и температуры компонентов газовой смеси и твердых (или жидких) частиц одинаковы между собой в каждой точке пространства (односкоростная и одпотемпературная модель), т.е. межфазным взаимодействием (температурным скачком и «скольжением» фаз друг относительно друга) пренебрегаем.
При разработке полевой математической модели расчета тепломассообмена при пожаре в помещении пренебрегаем: - коагуляцией и дроблением частиц дыма; - взаимным влиянием турбулентности и излучения; - обратным влиянием горения на скорость выгорания горючего материала, т.е. скорость выгорания горючей нагрузки рассчитывается на основе полуэмпирических зависимостей без учета текущих параметров газовой среды; - термо- и бародиффузией.
Таким образом, газовая среда рассматривается как вязкий теплопроводный сжимаемый идеальный газ. Влияние твердых частиц дыма учитывается при определении характеристик радиационного теплопереноса внутри помещения.
Условия эффективности работы автоматических установок пожарной сигнализации
Автоматические установки пожарной сигнализации предназначены для регистрации очаговых признаков неконтролируемого горения, оповещения о его возникновении и, если предусматривается их совместная работа с системами пожаротушения и дымоудаления - введения их в действие. В конструкцию АУПС и АУПТ входят: пожарные извещатели (ПИ), реагирующие на физические признаки пожара и преобразующие последние в электрический сигнал. ПИ включаются в сигнальные линии (шлейфы) приемно-контролытых приборов (ППК), которые формируют тревожные сигналы.
Эффективность работы АУПС и АУПТ в целом зависит от выбора типа ПИ, от размещения их на объекте, а также от устойчивости системы пожарной автоматики к вредному воздействию параметров среды.
Выбор типа пожарного извещателя. В зависимости от признака пожара, вызывающего срабатывание, извещатели подразделяются на дымовые, тепловые, световые и комбинированные.
Тепловые пожарные извещатели реагируют на повышение температуры и по принципу действия делятся на максимальные, дифференциальные и комбинированные. Тепловые извещатели максимального действия срабатывают при достижении окружающей среды определенной температуры (70, 90 и 120 С), а дифференциального действия - при определенной скорости нарастания температуры (например, 30 С-мин"). Максимально-дифференциальные реагируют как на скорость изменения температуры, так и на достижение его заданного значения, В качестве чувствительных элементов таких извещателей используются биметаллические пластины, легкоплавкие сплавы, термопары, полупроводниковые терморезисторы и др.
Дымовые ПИ срабатывают на изменение оптических свойств среды (фотоэлектрические ПИ) или на появление в рабочей камере аэрозолей, снижающих ионизацию воздуха (радиоизотопные или ионизационные ПИ).
Дымовые ПИ имеют примерно одинаковые рабочие характеристики, Некоторые их отличия заключаются в разной реакции на дисперсность аэрозолей.
Световые извещатели обнаруживают пожар по световому излучению очага в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне воли.
Выбор одного из названных типов ПИ для конкретного объекта определяется характеристиками пожарной нагрузки, а именно особенностями и свойствами горючих материалов, от которых зависит иптепсивность теплогазодьшообразования и излучения.
Ра шеш,е ше ш жарш« увещателей, ШТБ 88-2001 «Установки пожаротушения и сигналнзацин. Нормы и. правила проектирования» регламентируют количество ПИ на объекте, Но поскольку в этом документе нет рекомендаций по защите АУПС и АУЇ1Т объектов, подобных нодэскашторному пространству, то вопрос размещения ПИ в этом сооружения остается открытым. Для его решения рассмотрим основные условия,, определяющие интервал между аз вещателями или заш.шдаемую ими площадь.
Обнаружение очага пожара ПИ происходит после того, как кон-фолируемый им физический параметр (температура, дым, пламя) достигает порогового уровня датчика и воздействует на его чувствительный элемент. Период от возникновения очага пожара до срабатывания ПИ определяется временем развития очага пожара до размеров, при которых выделяется достаточное для обнаружения количество контролируемого параметра; временем распространения последнего до места установки ПИ; инерционностью извещателя. В этой связи интервал размещения ПИ или защищаемая ими площадь должны устанавливаться принципом своевременности обнаружения очага пожара. В данном случае под своевременностью понимается способность извещателя обнаружить пожар в начальной стадии, когда его можно ликвидировать, не допустив опасного развития. Количественным показателем критерия своевременности работы пожарной сигнализации в данном случае является период достижения в пассажирской зоне эскалатора хотя бы одного из опасных факторов пожара своего критического значения. Как было показано в предыдущих главах, таким параметром считается температура, которая достигает своего критического значения за 5,0 мин (эскалаторы ЭТ) и 18 мин (эскалаторы ЭТ-30)
