时间：2023-05-29 16:16:05
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关键词：城市交通隧道；消防安全；防火技术设计
一、概述
交通隧道一般包括公路隧道、铁路隧道和地铁隧道及城市其他交通隧道等。近年来，由于不断增长的交通流量和路况改善以及运输物品的复杂性，增加了交通隧道的火灾风险，引发了不少严重的火灾事故。例如1999年3月24日发生在法国和意大利之间的Mont Blanc隧道火灾，死亡41人，36辆汽车被毁；1999年5月29日发生的奥地利Tauern Motorway隧道火灾，死亡12人，伤50人；2000年11月11日奥地利卡布伦山过山缆车火灾，死亡155人，伤18人。
二、隧道的防火技术设计
在公路隧道防火设计中主要应考虑结构耐火和防坍塌，降低隧道内的材料的燃烧性能，设置火灾探测与报警、监控信号系统，规划与设置分隔、救援、疏散和避难应急系统以及烟气控制系统等。
（一）隧道的结构保护
隧道内的火灾往往持续时间较长，如Mont Blane隧道火灾持续55h， 36辆车被卷入火灾。研究表明，混凝土结构表面受热后，会产生爆裂现象，且在混凝土底层冷却之后，还将会出现深裂纹。结构的荷载压力和混凝土含水率（包括物理水含量和分子结合水）越高，产生爆裂的可能性越大，即使在混凝土配料中加入聚丙烯纤维也不会有明显改善。未经保护的混凝土，如果其质量含水率超过 3%，在遇到高温或火焰作用后5～30min，内就会产生爆裂，深度甚至可达40～50mm。这是造成隧道跨塌的主要原因。一般在150℃～200℃时，混凝土表面开始爆裂。 混凝土发生爆裂后，不仅直接威胁救援与逃生，还会使增强钢筋直接暴露在火灾中，减少承载结构的横截面面积。
因此，隧道结构耐火设计应考虑其内部可能达到的最高温度、升温特性以及结构体的火灾行为，确定相适应的设定火灾规模与时间―温度曲线，能保证隧道结构在所规定类型火灾条件下的完整性与稳定性。
（二）通风及防排烟
根据隧道火灾事故分析，由一氧化碳导致的死亡约占总数的50%，因直接烧伤、爆炸力及其他有毒气体引起死亡的约50%。通常，采用通风、防排烟措施控制烟气产物及运动可以改善火灾环境，并降低火场温度以及热烟气和火灾热分解产物的浓度、改善视线。
隧道通风主要有自然、横向、半横向和纵向通风四种方式。隧道内的通风系统在火灾中要起到排烟的作用，其通风管道和排烟设备必须具备一定的耐火性能。对于隧道通风设计，一般需要针对特定隧道的特性参数（如长度、横截面、分级、主导风、交通流向与流量、货物类型、设定火灾参数等）通过工程分析方法进行设计。我国规定通行机动车的一、二、三级隧道应设置机械排烟系统，四类隧道可采用自然排烟方式。机械排烟系统可与隧道的通风系统合用，且通风系统应符合机械排烟系统的有关要求。隧道火灾避难设施内应设置独立的机械加压送风系统，其送风的余压值应为30～50Pa。
（三）安全疏散与避难设施
人员在隧道内的正常疏散速度为1.5m/s，但在有烟气的情况下可能只有1m/s。一般人的极限辐射热耐受值为2～2.5kW/m2，消防人员在带有空气呼吸装置时的耐受极限为30min，5kW/m2。一般，160℃的烟气层的辐射热为2kW/m2，270℃的烟气层的辐射热为5kW/m2。人员在疏散时的最高空气温度不应超过80℃，在此温度下的耐受时间约为15min。
避难设施不仅可为逃生人员提供保护，还可用于消防队员暂时逃避烟雾和热气的场所。在中、长隧道设计中，必须考虑人员安全避难所的设置，考虑通道的布置、隔间及空间的分配以及相应的辅助设施的需要。有些火灾表明，火灾时有些人虽已进入安全避难所，但由于热和烟气的泄漏，最终还是导致了死亡。因此，安全避难所的最低耐火极限除应与隧道结构的耐火极限一致，还应能够隔绝高热和阻止烟气进入，通常应考虑在这些区域设置独立的送风系统。一、二、三类采用纵向通风方式的单孔隧道或一、二类水底隧道，应根据实际情况设置直通室外的人员疏散出口或独立避难所等避难设施。
（四）自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统是建筑物内应用最广泛的一种灭火设施。但从现有试验和使用情况看，目前在公路交通隧道内应用自动喷水灭火系统及其有效性仍存在很大争议。一般，交通隧道内设置自动喷水灭火系统应充分考虑以下情况：
（1）隧道内的火灾通常发生在车辆的下部、车厢里或车辆的发动机部分，安装在隧道上部的喷头往往达不到灭火效果。
（2）从火灾引燃到喷头动作之间有一段延迟时间，隧道内快速增长的火灾使喷洒的细小水滴汽化而产生大量高温蒸汽，不但难将火灾扑灭反而会增加对逃生人员的危害性。
（3）隧道内部狭长，车辆行使形成的活塞风使热量和燃烧产物会沿着隧道快速蔓延，仅启动起火点上方的喷头往往不起作用。
（4）灭火系统动作后产生的冷却作用往往使沿隧道顶棚的热烟气层降低并破坏烟气分层。
（5）系统中喷出的水会使路面变得湿滑、危险，并可能导致可燃液体火灾进一步扩大。
（6）水源及相应排水系统、泵站，系统维护、电力保障等。
根据世界道路协会（PLARC）的有关报告，大多数国家认为绝大多数隧道火灾发生于油箱和车厢内，自动喷水灭火系统作用不大。因此，在欧洲，自动喷水灭火系统仅用于特殊的目的。例如挪威有两条隧道中安装的自动喷水灭火系统是为了保护添加了聚亚氨酯的隧道内衬。比利时、丹麦、法国、意大利、荷兰和英国的隧道则从不安装自动喷水灭火系统。在日本，只有10km以上的长隧道和3km以上且通行载重货车的短隧道要求安装自动喷水灭火系统。在美国，只有几条允许装载危险品的车辆通行的隧道安装了自动喷水灭火系统。NFPA502也建议仅当车辆运输危险货物时，才考虑采用水成膜泡沫雨淋系统。而我国《建筑设计防火规范》GB50016-2006对此未规定。现在比较认同的是:排烟速度> 6m/s 时，不能采用自动水喷淋系统。而隧道火灾时排烟速度一般> 6m/s。而常规的消防对策推荐自动水喷淋系统，很令人费解。
（五）其他消防设施
从20**年起，我委制定并组织实施了本市高校安全技术防范系统建设三年达标计划，从实践来看，技防系统在高校安全稳定工作中发挥了积极作用，有效增强了校园综合防控能力、提高了校园安全水平、预防和打击了校园违法犯罪活动，成为维护校园安全稳定不可或缺的重要工具。
20**年是高校技防建设的第三年，也是全面建成、全面达标的关键一年。为进一步推进高校技防建设第三年的工作，使本市高校技防系统全面达到**市地方标准要求，现将有关事项通知如下：
一、加快进度，实现达标
各高校要充分认清技防系统在高校安全保卫工作中的重要作用，进一步加强对技防建设的组织领导，明确工作职责，继续确保建设专项资金到位、管理工作制度到位、人机联动处置机制到位。要根据前期的规划和布局，加快推进速度，加强建设力度，在保质保量的前提下，尽快完成建设任务，确保三年达标计划顺利实现。我委将把技防建设情况作为一项重要指标，纳入本市高校安全文明校园、平安单位创建和社会治安综合治理考核评估体系。
二、20**年高校技防建设重点
（一）进一步巩固和完善前两年的技防建设成果。各高校要加强对已建系统的整合调配，使其发挥最大效用；要参照技术指标，定期进行检查更新，将一些安装位置不恰当、使用效果不理想和老化、过时、受损的设备进行及时更换和调整；加强对已建系统的维护保养，确保其有效运行。部分尚未完成强制性项目和学生宿舍区“四道防线”建设的高校，要在20**年上半年完成建设，不留空白点。要继续在新生中推广租用保管箱。
（二）根据**市地方标准，加强推荐性项目和校本个性化项目建设。各高校要根据自身情况和特点，认真对照地方标准的《配置要求》，根据“有利于维护校园安全稳定、有利于推进安全稳定工作、有利于维护师生切身利益”的原则，加强对校内重点区域、重要部位和重要场所的技防合理规划，积极开展推荐性项目和地方标准以外的个性化项目的建设（有条件的学校可建设电子地图等多媒体工作站），切实提高安全保卫工作水平。
（三）加强后勤设施安全改造。各高校要加强对学校后勤重点区域和重点部位的技防改造，特别是在学生食堂加工、原材料储存场地等加装防护门和监控设备；要对学生公寓、教室、图书馆等公共场所内部电力线路设施、设备进行检修，发现问题及时更新调换；要通过技术手段，对学生宿舍违章使用大功率电器的情况进行有效控制，杜绝事故隐患。
（四）提高技防使用人员水平，完善人机联动处置机制。各高校要加强对技防管理和操作人员的教育培训，提高操作使用水平，做到安全操作，快速响应，妥善处置，确保人机联动处置机制有效落实。20**年**月，我委将组织高校技防操作人员开展“安全技术防范系统操作人员岗位培训”，实行技防操作人员持证上岗制度。
（五）强化管理，形成长效机制。各高校要建立健全技防管理体系和规章制度，提高硬件和网络信息技术水平，妥善设定用户权限和密码管理，规范数据信息的使用、调用和保护等操作程序，建立集中监控、集中保存、集中处置的安全运行模式。要将三年达标计划作为高校安全防范工作的新起点，实现三年达标计划后，仍要继续充分重视这项工作。要明确相应技防系统的管理制度和责任，落实升级更新、维护保养、人员配备的后期预算和要求，确保其发挥效用，并根据学校的发展和形势的变化，不断增添、加强技防配置，形成长效运作机制。
三、评估检查
（一）本年度技防建设任务完成后，各高校应先进行自我评估，并于20**年**月**日前向我委提出评估申请。
（二）我委将根据高校提出的评估申请，组织专家对各高校的建设情况进行评估。评估时，将对强制性项目和学生宿舍区“四道防线”的建设情况进行回访检查，并将以上两个项目的完成情况作为20**年继续给予专项资助的前提条件。
（三）20**年我委将继续安排专项经费推动安全技术防范系统建设工作，专项经费主要用于高校安全技术防范系统建设的追加投入或安全技术防范设施设备的日常维护。
关键词：机房供配电；系统需求；结构配置；UPS选择
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 19-0000-02
1 机房供配电系统设计的基本需求
机房在系统中是控制核心，其主要的技术特征是：系统重要的负载比例高，因为机房的用电特征分析可以将机房的用电负载分为两个大类，一种是保障性的负载，即主机、小型机、服务器、交换机等等，此类负载必须有不间断的电源为其供电，即UPS的性能必须保证；另一种是机房辅助的负载，即空调、照明、消防、监控等系统，这些系统的用电特征是供电时间短，且可以中断。在机房的设计中总结发现，机房的这两类需求中占比是各有不同的，其第一种负载的占比通常可以达到70%以上，这也是机房供配电系统需要可靠运行的基本需求。
机房的供电等级较高，因为机房的负载特征，使其不能出现中断，因此必须利用UPS实现持续供电，这就要求其他系统必须与之相配合，增加了系统设计的难度。同时其非线性的负载较多，机房内除了空调和照明等系统可以直接接入到外部电网中，其余设备都必须有UPS来过渡。非线性的负载所产生的谐波还会影响功率因数，这些因素都应被考虑到设计中。
为此，在机房设计中应考虑到以下原则：首先是机房的供配电系统必须按照国家标准，达到相应的技术等级，在保障人身安全的基础上，满足可靠供配电的需求，同时尽量利用先进的技术以避免更新过快；然后是机房的供配电系统应配合整个系统的需求，即针对不同的管理需求与环境限制来统筹设计，按照载荷形式、电容量、技术特征、区域供电特征等进行合理设计与配置；最后，供配电系统必须考虑节能的需求，即选择先进的技术与设备对配线系统进行合理的优化，并使之达到节能的目标，在满足性能的基础上做到经济节能是系统设计的另一个根本标准。
2 供配电系统的结构选择
不同的机房有不同的特征与需求，这也决定了其供配电系统的结构特征。主要表现在供配电结构、断路器层级选择、UPS选择等问题上，而首先解决的是以下几个问题：
2.1 所在建筑的供电情况分析
任何机房都不能独立存在，其都会建设在一个相对固定的建筑内，因此该建筑的供电与用电情况对其影响较大。因此在机房总用电量确定后，应向建筑的管理部门提出申请，与之协商确定能否达到供电标准，并解决存在的问题，这是机房设计的基础。申请的内容将说明：总体用电量；负载性质；供电类别；机房内各种电气设备的参数特征，如变压器容量、线路组成、发电机容量等等；机房升级的规划等；这样才能让建筑方为机房的建设提供必要的条件。
按照机房建设中对电源的规范，应按照一类市电进行设计。一类市电就是一类不间断的供电系统，即从两个可靠的供电线路中取得电源引入同一个线路中，两路电源不会出现同时检修或者故障的情况，且每条线路每月停电的次数不大于1次，平均的故障时间应小于0.5小时，即供电可靠性达到99%以上，两路供电线路都应有自动切换设置。
2.2 机房的总体结构设计
按照机房的规划方案，应提前在配电间安装必须的动力电源柜和空调配电柜、综合配电柜等设备，以此为供配电的基础。交流配电柜的输入应直接从建筑内的配电室引出，与之相连接，避免中间环节，以此降低供电的故障点。同时做好建筑配电室到机房之间的线路布置，保证安全可靠。具体的配电机构如下：一类负载，按照前面的分析，从市电的两条线路接线，分别布置到建筑配电室的投切隔离开关，为K1和K2，经由两条线路A和B进入，并分别接有UPS，设计为A路UPS系统和B路UPS，其设计可以分别采用不同的UPS系统，也可利用N+1台冗余并联UPS进行设计。A、B线路UPS输出柜分别为两条线路，每条分别引入到静态开关的两侧，通过单相电源负载配电柜构成单电源负载供电；另一路则引入到A和B线路的配电柜上，构成双电源负载供电。
二类负载的配电。此类负载也有两条市电线路引出，分别从建筑的配电室引入投切隔离开关K1与K2，分别进过空调配电和综合配电柜连接到系统中的照明、空调、门禁、监控等系统中，为其提供电源，而市电2号线路可以与发电机进行并网，当市电1、2线路同时出现故障的时候，建筑的配电室可以进行切换，利用发电机替代2号线路进行持续供电。也可选择1、2号线路与发电机分别建立电源的方式，应视具体情况而选择。
3 断路器选择与应用
供配电系统中为了保证安全有效的运行，因此必须在设计时考虑到故障问题，即尽量在最短时间和范围内切除故障线路，保证总体系的安全，避免溢出而导致大面积瘫痪。为了实现此目标就必须选择配置必要的保护电器，使得上下级的保护相配合，做到安全有效的运行。
根据供配电断路器的基本性能，其在规定的时间内可以按照自身的参数设置来对配电线路和电动机设备、其他用电设备进行通断操作，以此起到保护的效果，即电路中出现过载、短路、电压过高等情况，断路器就会按照需求进行逐级断路。因此对上下级断路器的配合与可靠性应作出准确的选择，主要依靠断路器本身的基本性来确定，即电流与时间的选择性。目前在配电室出现的故障多为电流选择性，即上下级之间的电流脱扣整定为上级大于下级的1.2倍，如果上下级选择容量相同的断路器则应按照时限来进行调整。上级应选择脱扣时间稍长的设备，而下级则需与之配合。在机房设计中，应该选择上下级相配合的开关，因为目前要利用时间作为相互配合的标准十分困难，所以在设计中应利用电流作为上下级断路器配置的标准，即上级断路器额定电流应大于下级断路器额定电流的1.2倍。
4 UPS的选择
系统中因为一类负载的比例较大，因此UPS是系统中安全有效的重点设备，在选择上应注意：性价比的合理确定，UPS的投入在机房中较为重要，因此性价比必须考虑，同时应考虑其功率选择应保证机房升级的需求；如无特殊要求则按照一类负载进行选择，但应与设计进行配合；首选在线UPS，可以提高系统的安全与有效。在使用中还应注意：UPS的功率应配合一定的余量，即保证其功率因数，所有的用电设备的功率之和不能超过单条线路UPS系统功率的80%；同时UPS必须具备适应频繁开关机的性能，尤其是长时间处在开机状态的工况，且设计负载开机方式时为逐一进行，不要同时启动；如购置备用的UPS需要长时间的存放而不能及时应用时，进行定期充电，对长时间不能应用的UPS应进行放电处理。
5 结束语
机房供配电设计是保证机房稳定安全运行的基础，在设计中应保证线路的合理配置与设备的合理选择，做到简单可靠、配置合理，只有这样才能保证机房设备的安全与有效的运行，以此达到机房服务系统的稳定性需求。
参考文献：
[1]边楠.刍议机房的低压供配电系统设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009，（03）.
[2]袁辉.计算机机房设计[J].科协论坛（下半月），2009，（06）.
[3]贾晓飞，陈显亭.浅谈校园网络中心机房设计[J].科技创新导报，2009，（15）.
