Выбор типов и размещение автоматических установок пожарной сигнализации и автоматических установок пожаротушения в подэскалаторном пространстве метрополитенов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Сальников, Владимир Владимирович

• Сальников, Владимир Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сальников, Владимир Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ЭСКАЛАТОРНОГО КОМПЛЕКСА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ СРЕДЫ ПРИ ПОЖАРАХ.

1.1. Конструктивно-эксплуатационные характеристики эскалаторного комплекса.

1.1.1. Общие сведения о конструктивно-планировочных характеристиках сооружений метрополитенов.

1.1.2. Аэродинамика эскалаторных комплексов.

1.2. Пожарная опасность эскалаторного комплекса.

1.2.1. Пожары на эскалаторах.

1.2.2. Пожарная нагрузка и интенсивность тепловыделения.

1.3. Опыт противопожарной защиты эскалаторных комплексов.

1.4. Параметры, определяющие эффективность работы автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения.

1.5. Экспериментальные исследования динамики развития пожара в эскалаторных комплексах.

1.6. Методы исследования пожаров.

1.7. Выводы. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭСКАЛАТОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ. КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА ЭСКАЛАТОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ АУПС И АУПТ.

2.1. Классификация эскалаторных комплексов.

2.1.1. Протяженность эскалаторов.

2.2. Количество эскалаторных лент.

2.3. Аэродинамический режим эскалаторных тоннелей.

2.4. Типы эскалаторов.

2.5. Классификационные признаки.

2.6. Общий подход к решению проблемы защиты подэскалаторных комплексов АУПС и АУПТ.

2.7. Влияние микроклимата и производственных помех на работу АУПС и АУПТ.

2.8. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ СРЕДЫ ПРИ ПОЖАРЕ В ПОДЭСКАЛАТОРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ МЕТРОПОЛИТЕНА.

3.1. Особенности и упрощения термогазодинамической картины пожара.

3.1.1. Пожар в помещении.

3.1.2. Основные особенности тепломассообменных процессов при пожаре.

3.1.3. Допущения и упрощения при разработке полевой математической модели.

3.2. Структура полевой модели расчета тепломассообмена.

3.3. Основные уравнения полевой модели.

3.4. Уравнения для расчета процесса прогрева строительных конструкций.

3.5. Расчет турбулентного тепломассообмена.

3.6. Моделирование радиационного теплообмена.

3.7. Расчет процесса выгорания горючей нагрузки.

3.8. Моделирование горения.

3.9. Условия однозначности.

3.10. Результаты исследований.

3.11. Выводы по главе.

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.

4.1. Автоматические установки пожарной сигнализации.

4.1.1. Условия эффективности работы автоматических установок пожарной сигнализации.

4.1.2. Выбор типов пожарных извещателей.

4.1.3. Размещение пожарных извещателей на объекте.

4.2. Автоматические установки пожаротушения.

4.2.1. Классификация установок пожаротушения и краткая характеристика огнетушащих средств.

4.2.2. Область использования установок пожаротушения на метрополитенах.

4.2.3. Выбор типа АУПТ.

4.2.4. Расчет количества модулей АУПТ для эскалаторов группы П1ЛЗВ1Э2.

4.3. Примеры предпочтительных систем пожарной автоматики для условий метрополитенов.

4.3.1. Приемно-контрольный прибор.

4.3.2. Пожарные извещатели.

4.3.3. Модули порошкового пожаротушения.

4.4. Требования к АУПС и АУПТ подбалюстрадного пространства эскалаторных комплексов метрополитенов.

4.4.1 Общие сведения об эскалаторных комплексах Московского метрополитена.

4.4.2. Параметры пожара.

4.4.3. Общие требования к АУПС И АУПТ для подбалюстрадного пространства эскалаторного комплекса.

4.4.4. Требования к пожарным извещателям.

4.4.5. Требования к станциям пожарной сигнализации.

4.4.6. Требования к АУПТ.

4.5. Выводы по главе.

Выводы по диссертационной работе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор типов и размещение автоматических установок пожарной сигнализации и автоматических установок пожаротушения в подэскалаторном пространстве метрополитенов»

Метрополитен - крупное многоотраслевое предприятие транспорта, обеспечивающее массовую и мобильную перевозку городского населения. На сегодняшний день это единственный вид транспорта, 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, запахло 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 пожарные провели разведку, проложили рукавные линии, приступили к эвакуации людей и ликвидации пожара. От начальника станции потребовали включить вентиляцию на режим вытялски, что было выполнено к 18 часам 30 минутам. Общими усилиями пожарных, полицейских и солдат гражданской обороны были эвакуированы 400 человек. Погибли 280 человек от поражения током, от удушья. 270 человек получили травмы.

Крупный пожар произошёл в Екатеринбургском метрополитене 10 августа 2004 года. На строящейся станции «Чкалоеская» 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 Чкалоеская выключил дежурный электрик. Однако пожарные еще некоторые время не могли подойти к подстанции. Загорелось трансформаторное масло.

Это - одна из 4 подстанций, которые находятся на площадке строящейся станции метро «Чкалоеская». 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 обнаружили сильное задымление. Пассажиры со станции были немедленно эвакуированы», - сообщил официальный представитель главного управления пожарной охраны Сан

Франциске Пит Хоуэс. Пожарным 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 стал хорошей тренировкой для городских поэ/сарных 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 электроподвижного 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 подбалюстрадного 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 АУГТС и АУПТ.

Основная трудность, с которой приходится сталкиваться при изучении пожаров в подбалюстрадном 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 извегцателей, 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 подэскалаторном 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 подбалюстрадном 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 подбалюстрадном 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-1, от 0,5 до 1,0 м-с"', от 1,0 до 1,5 м-с"' и - свыше 1,5 5 м-с"1; по типу эскалаторов: J1T, 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 м3;

- 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 подбалюстрадного пространства подэскалаторного 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 ГПС 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 е.; 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); на I 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.

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Сальников, Владимир Владимирович

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

Как показал анализ, эскалаторные комплексы относятся к пожароопасным объектам. Более того, сложность тушения; возможные катастрофические последствия; труднодоступность к очагу горения в подбалюстрадном пространстве; беспрепятственность распространения опасных факторов пожара требуют организации противопожарной защиты комплекса. Причем, учитывая массовость пребывания людей и невозможность организации их своевременной эвакуации, пожар должен ликвидироваться на ранней стадии развития. В этой связи встает вопрос необходимости оборудования подэскалаторного пространства автоматическими установками пожарной сигнализации (АУПС) и пожаротушения (АУПТ).

Как известно, пожарные извещатели реагируют на изменение параметров среды (температуру, дым, свет и т.д.), динамика распространения которых определяется конструктивными элементами, аэродинамикой, пространственными особенностями.

Планировочно-эксплуатационные характеристики эскалаторного комплекса уникальны и не имеют аналогов. Подбалюстрадное пространство имеет свои специфические особенности, отличающие этот объект от наземных помещений и даже от других сооружений метрополитена. Наклонное расположение, протяженность, вентиляционная связь с пассажирскими сооружениями, значительные объемы, сложная конфигурация и т.д. существенно влияют на закономерности распространения опасных факторов пожара, на которые реагируют АУПС.

Необходимо учитывать параметры среды, влияющих на работу пожарных извещателей.

Все эти факторы влияют на окончательные проектные решения противопожарной защиты, обеспечивающей своевременную ликвидацию очага пожара. Поэтому нормативные документы, разработанные для иных сооружений и помещений, а также практика внедрения средств противопожарной защиты (СПЗ) на других объектах метрополитена в данном случае не могут быть использованы. Следует также отметить, что эскалаторные комплексы имеют широкий диапазон характеристик -протяженность, количество эскалаторных лент, аэродинамика, - что требует разработки классификации.

В этом случае вопросы проектирования АУПС и АУПТ для подбалюстрадного пространства эскалаторов метрополитенов - наиболее вероятного возникновения пожаров - должны решаться индивидуально на основании исследования процессов развития пожаров или практического опыта для конкретных групп эскалаторов.

Можно предположить, что воздушные потоки в подэскалаторном пространстве будут неоднородны, локальны. Для исследования подобных процессов необходимо выбрать метод исследований газовой динамики среды.

Основная трудность, с которой приходится сталкиваться при изучении пожаров в эскалаторном комплексе, заключается в неоднородности структуры тепловых, диффузионных и динамических полей распространяющихся продуктов горения, которые формируются в объемах сложной конфигурации подбалюстрадного пространства под влиянием вентиляционных потоков. При этом параметры среды в каждой точке могут существенно отличаться от среднеобъемных показателей. В этой связи для построения наиболее эффективной системы противопожарной защиты подбалюстрадного пространства метрополитенов необходимо иметь информацию о закономерностях динамики распространения продуктов горения в подземных условиях на уровне локальных характеристик.

Анализ состояния вопроса показал, что принципы исследования рассматриваемого класса локальных пожаров в сложных аэродинамических условиях метрополитенов не разработаны, а современные методы определения газодымообразования при горении материалов имеют узкую целевую направленность и не могут использоваться при исследовании реальных характеристик пожаров. В этой связи ключевым звеном при решении проблемы противопожарной защиты эскалаторных комплексов метрополитенов следует считать разработку принципиального подхода к исследованию процессов распространения опасных факторов пожара в условиях метрополитенов и методов определения их образования при горении.

Предложена классификация по следующим признакам: протяженность, скорость воздушных потоков подэскалаторного пространства, тип эскалаторов, количество эскалаторных лент. Предложенная классификация позволила выделить группы эскалаторных комплексов, для которых индивидуально должны разрабатывать требования к АУПС и АУПТ. В данной работе разрабатываются требования к станции Московского метрополитена «Ботанический сад», относящейся к классификационной группе П1ЛЗВ1Э2.

Установлен критерий эффективности работы АУПС и АУПТ, согласно которому пожар, возникший в подэскалаторном пространстве, должен быть ликвидирован ранее, чем в пассажирской зоне эскалаторного тоннеля, прежде чем опасные факторы пожара достигнут критических значений.

Определены параметры среды, влияющие на работу АУПС и АУПТ.

Разработан метод математического моделирования газовой динамики среды при пожаре, который подтвердил ранее высказанное предположение о значительном пространственно-временном распределении температурных полей в сложном по конфигурации объеме подбалюстрадного пространства.

Изначально были упрощены особенности термогазодинамической картины пожара на примере пожара в помещении, в результате чего был сдеан вывод, что методы расчета тепломассообмена при пожаре должны учитывать влияние термогазодинамических условий его развития.

Описаны основные особенности тепломассообменных процессов при пожаре.

При разработке полевой математической модели расчета тепломассообмена при пожаре в подбалюстрадном пространстве метрополитена выявлены допущения и упрощения реальной термогазодинамической картины процесса.

Принята газовая среда - как вязкий теплопроводный сжимаемый идеальный газ, учитывая при этом влияние твердых частиц дыма при определении характеристик радиационного теплопереноса внутри помещения.

Определена структура полевой модели расчета тепломассообмена.

Разработана математическая модель расчета теплового состояния материалов стен, перекрытия, пола и колонны для определения температуры конструкции с сечением любой формы.

Получены все количественные параметры, определяющие требования к выбору и размещению АУПС и АУПТ в подбалюстрадном пространстве эскалаторных комплексов группы П1ЛЗВ1Э2.

Установлено, что для рассматриваемого объекта следует использовать тепловые пожарные извещатели класса А1. Извещатели следует устанавливать в припотолочной зоне технологического прохода. Интервал размещения извещателей определяется исходя из быстродействия АУПС и АУПТ и находится в пределах от 0 (линейные ПИ) до 6,0 м при условии быстродействия АУП 56 с.

Определены параметры среды и производственные помехи подэскалаторного пространства, которые определяют требования ПИ к помехоустойчивости.

В качестве АУПТ следует использовать модульные порошковые огнетушители с суммарным объемным запасом огнетушащего вещества не менее 337 м".

Полученные результаты легли в основу Требований к автоматическим установкам обнаружения пожара и пожаротушения подбалюстрадного пространства эскалаторных комплексов Московского метрополитена.

Также результаты диссертационного исследования использованы в учебном процессе в Санкт-Петербургском Университете МЧС России Московской Академии ГПС МЧС России, а именно:

1. Требования к выбору и размещению АУПС и АУПТ в подбалюстрадном пространстве эскалаторных комплексов использованы при проведении учебных занятий по дисциплине «Производственная и пожарная автоматика» и «Противопожарное водоснабжение».

2. Математическая модель распространения продуктов горения при пожаре в подбалюстрадном пространстве использована при проведении лекционных занятий по курсу «Теплообмен и теплопередача», «Прогнозирование опасных факторов пожара».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сальников, Владимир Владимирович, 2006 год

1. Келеман И.О., Вайда 3. Город под землей. М.: Стройиздат, 1985.248 с.2. www.mosmetro.ru.

2. Беляцкий В.П., Бондарев В.Ф. Противопожарная защита и тушение пожаров подземных сооружений. М.: ВНИИПО, 1983. - 22 с.

3. Беляцкий В.П. Пожарная опасность и современное состояние противопожарной защиты метрополитенов // противопожарная защита подземных сооружений метрополитенов: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1984. -С. 4-11.

4. Беляцкий В.П. Пожары в метрополитенах (по зарубежным материалам) // Пожарное дело. 1982. №7. - С. 27.

5. Расследование пожара в метро. L.A. Metro seeks clues // Enr. 1990. -225, №4.-C. 12.8. «И вечный бой! Покой нам только снится .» /Палехов А.С. // Безопас. труда в пром-сти. 1996, №6. - С. 58.

6. Пожар в метрополитене Берлина. Berlin: Feuer in U-Bahn. 112 Mag. Feuerwehr. 2000. 25, №9. - C. 568.

7. Метро в часы пик /Гондаревский Е., Соколов В. // Пожар, дело. -1991. -№6.-С. 12-13.

8. Защита от пожаров в подземных сооружениях электрических железных дорог / Херман X. // Железные дороги мира. 1990. - №11. - С. 4749.

9. Противопожарная защита метрополитена в Нью-Йорке. Union Square: Subway crash: The rescues / Cogan M., Pressler B. // Fire Eng. 1992. -145, №5. - C.29-30., 32,34,36,38.

10. Динамика образования опасных факторов пожара при горении вагона метрополитена / Митрохин Г.В., Ильин В.В. // Пробл. предотвращения и тушения пожаров на объектах нар. х-ва: Матер. II науч. практ. конф. // МВД РФ ВНИИПО. М., 1992. - С. 96-97.

11. Формирование опасных факторов пожара при горении подвижного состава в тоннеле метрополитена. /Махин B.C., Иличкин B.C., Красников А.В., Бакинов И.В.//Методол. пробл. обеспеч. пожар, безопас. / МВД СССР ВНИИПО.-М., 1991.-С. 111-118.

12. Пожарная опасность метрополитенов: Учебное пособие / В.В. Ильин, В.А. Рогалев, В.П. Беляцкий, В.В. Сальников. СПб.: МАНЭБ, 2000. -40 с.

13. Организация тушения пожаров на метрополитенах: Учебное пособие / В.В. Ильин, В.П. Беляцкий, Г.Ф. Архипов, В.В. Сальников. СПб.: МАНЭБ, 2000. 60 с.

14. Прохоров В.П. Пожарная безопасность метрополитена Москвы. Безопасность эскалаторных станций // Пожарное дело. 2006. №3. - С. 26-27.

15. Цодиков В.Я. Вентиляция и теплоснабжение метрополитенов.-.М.: Недра, 1975.- 568 с.

16. Ефимов СТ., Беляцкий В.П. Тепловая депрессия в подземных сооружениях метрополитенов глубокого заложения // вентиляция шахт и рудников: Комфортность и безопасность атмосферы: Межвуз. сб. науч. тр. -Л.: ЛГИ, 1988. С. 130, С. 130-132.

17. Бурчаков А.С., Мустель П.И., Ушаков К.З. Рудничная аэрология. -М.: Недра, 1971.- 376 с.

18. Влияние температурного фактора и поршневого эффекта на динамику воздушных потоков при пожарах в тоннелях метрополитена / Филиппов В.И. // Инф. технол. в стр.-ве / Белгород, гос. технол. акад. строит, матер. Белгород, 1996. - С. 117-120.

19. С.И. Зернов. Противопожарная защита эскалаторов. Analysis of fire protection and detection for escalators // Fire. 1990. - 83, №1024. - C. 24, 27, 32, 34.

20. Эвакуация пассажиров метрополитена. Tyneside Metro evacuation tests show value of informative PA messages. / Butler G. // Fire. 1992. - 85, №1043. -C. 21, 24.

21. Брушлинский H.H., Кафидов B.B., Козлачков В.И. и др. Системный анализ и проблемы пожарной безопасности народного хозяйства. М.: Стройиздат, 1988.-413 с.

22. Ильин В.В., Федоров А.И., Григорьева И.Н. Пожарная нагрузка и интенсивность тепловыделения сооружений метрополитенов// Противопожарная защита подземных сооружений метрополитенов. М.: ВНИИПО, 1984. -С. 11-20.

23. Ильин В.В., Беляцкий. В.П., Чуприян А.П. Проблема противопожарной защиты метрополитенов и ее решение/Под ред. В.В. Ильина. СПб.: Изд-во СПбТУ, 2000. - 320 с.

24. НПБ 85-2000. Извещатели пожарные тепловые. Технические требования пожарной безопасности. Методы испытаний.

25. НПБ 88-2001. Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования.

26. НПБ 57-97. «Приборы и аппаратура автоматических установок пожаротушения и пожарной сигнализации. Помехоустойчивость и помехоэмиссия. Общие технические требования. Методы испытаний».

27. НПБ 58-97. «Системы пожарной сигнализации адресные. Общие технические требования. Методы испытаний».

28. НПБ 65-97. «Извещатели пожарные оптико-электронные. Общие технические требования. Методы испытаний».

29. НПБ 66-97. «Извещатели пожарные автономные. Общие технические требования. Методы испытаний».

30. НПБ 70-98. «Извещатели пожарные ручные. Общие технические требования. Методы испытаний».

31. НПБ 71-98. «Извещатели пожарные газовые. Общие технические требования. Методы испытаний».

32. НПБ 72-98. «Извещатели пожарные пламени. Общие технические требования. Методы испытаний».

33. НПБ 76-98. «Извещатели пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний».

34. НПБ 82-99. «Извещатели пожарные дымовые оптико-электронные линейные. Общие технические требования. Методы испытаний».

35. НПБ 110-03. «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией».

36. РД 009-01-96. «Установки пожарной автоматики. Правила технического содержания».

37. РД 009-02-96. «Установки пожарной автоматики техническое обслуживание и планово-предупредительный ремонт».

38. РД 25.952-90. «Системы автоматические пожаротушения, пожарной, охранной и охранно-пожарной сигнализации. Порядок разработки задания на проектирование».

39. РД 009-953-96. «Системы автоматические пожаротушения, пожарной, охранной и охранно-пожарной сигнализации. Обозначения условные графические элементов связи».

40. Снижение пожароопасности приводных устройств эскалаторов. Inlubricated escalator chain bushes reduce maintenance and fire risk / Corbould G., PolaK S. // Elevator World. 1995 -43, №5. - C. 80, 82.

41. Характеристика метроплитена как объекта противопожарной защиты / Беляцкий В.П. // Актуал. вопр. пожар, безопас. на трансп. / МВД РФ, ВНИИПО. М., 1994. - С. 105-122.

42. Действия при пожаре в метро / Палехов А.С. // Строит, и дор. машины. 1996. - №6. - С. 14.

43. Меры пожарной безопасности на метрополитене / Хасэгава К. // Yobo jiho. 1997. - №188. - С. 12-18.

44. Проектные решения основа обеспечения пожарной безопасности пассажиров на станциях метроплитена / Бондарев В.Ф., Голиков А.Д., Зычков Д.А. //Пожаровзрывобезопасность. - 1998. - №ё. - С. 61, 68, 144.

45. К вопросу обеспечения безопасности пассажиров прит пожаре в перегонном тоннеле метрополитена / Рябов И.Б., Потетоев С.Ю. // Зашзнич. трансп. Укращи. 1998. - №4-5. - С. 10-11, 46-47.

46. Разработка методики определения пределов фактической огнестойкости основных несущих конструкций путевых конструкций метрополитенов / Голиков А.Д., Черксов Е.Ю. // Пожаровзрывобезопасность. 1997. - №4.-С. 30,35,128.

47. Обеспечение пожарной безопасности в подземных сооружениях. En cas d'incendie, moms de 10 minutes pour evacuers // Vie rail et transp. 1998. -№2645.-C. 58.

48. Противопожарная защита в метро (Франция). Air cyrtain systems. DufresneM. Fire. 1999. 91, №1125. -C. 155-165.

49. Совершенствование пожарной безопасности вагонов метрополитена. Flame spotting / Shipp M., Longhurst P. // Fire Prev. - 2000. -№330. -C. 27.

50. Противодымная защита в условиях метрополитена. Test undertaken to ensure smokefree means of escape from Tube // Fire. 1990. - 83, №1024. - C. 35.

51. Разработка спринклерной установки для вагонов метроплитена. Developing a new sprinkler // Fire Prev. 1992. - №247. - С. 36.

52. A.C. 1406393 (СССР). Способ гидромоделирования воздушной среды в подземных выработках при пожаре / Ильин В.В., Симонов К.С., Красников А.В.//Открытия, изобретения.-1988, №24.

53. А.С. 4361964 (СССР). Устройство для проверки работоспособности дымовых пожарных извещателей / Ильин В.В., Лядов С.М., Соколов А.В.// Открытия, изобретения.-1993, №9.

54. А.С. 4935656 (СССР). Устройство для определения дымообразующей способности материалов / Ильин В.В., Митрохин Г.В., Соколов А.В. // Открытия и изобретения.-1993, №11.

55. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примеси. Под. ред. Ф.Т.М. Ньюистада и X. Ван Допа. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 352 с.

56. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий. М.: Недра, 1987.-421 с.

57. Противопожарная защита метрополитена. A new culture of safety evolving deep under the streets of London // Fire. 1990. - 83, №1024. - C. 1516, 18.

58. Установка пожарной сигнализации для метрополитена. London Undeground detection system minimizes the number of false alarms / Smith M. // Fire. 1992. - 85, №1043. - C.22, 24.

59. Меры противопожарной защиты лондонского метрополитена. Going underground // Fire Prev. 1993. №265. - С. 24.

60. Противопожарная защита метрополитена. Safety system at Merseyrail reacts as soon as fire occur // Fire. 1992. - 85, №1043. - C. 33.

61. Вопросы пожарной безопасности в системах Лондонского метрополитена. London Underground // Ran. Bulletin. -1991.-3, №2. С. 1520.

62. Пожарная сигнализация для метрополитена. First -rate system for London's underground // Fire In. 1991. -15, №129. - C. 32-33.

63. Проблемы противопожарного состояния лондонского метрополитена. Call for more modern approach // Fire. 1992. - 85, №1048. - C. 5.

64. Пожарная безопасность в метро. En sarkare / Sjoborg M. // Brand och raddning. 1992. - 7, № 4. - C. 7-8.

65. Обеспечение пожарной безопасности лондонского метрополитена. Fire safety repost on the London Underground // Fire int. 1992. - 16, №137. C. -34.

66. Огнезащитная обработка древесины на лондонском метрополитене. London underground control // Fire int. 1992. - 16, №137. - С. 56.

67. Средства обнаружения пожара на эскалаторах. Detecting escalator harards / Nichols Т. // Fire. 1995. - 88, №1082. - С. 18.

68. Вентиляция на станциях метро в Лондоне. Smoke ventilation at Cannon St. Fire Safety Eng. 2000. 7, №7. C. 37.

69. Состав для огнезащитной обработки древесных конструкций в метрополитене. Lambsons contracts for London underground // Fire. 1993. - 85, №1052. -C. 36.

70. Противопожарная защита станции метрополитена. Piccadilly tube fire protection update // Tinnels and Tunnel. 1990. - 22, №6. - C. 63.

71. Противопожарное водоснабжение метрополитенов: Учебное пособие / В.В. Ильин, В.А. Рогалев, В.В. Подмарков, В.В. Сальников. СПб.: Университет МВД России, 2000. - 30 с.

72. Ильин В.В. Анализ работы пожарных извещателей в подземных сооружениях метрополитенов // Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства: Материлы IX науч.-практ конф. -М.:ВНИИПО, 1988. -С. 9-10.

73. Ильин В.В. и др. Влияние вибрации в сооружениях метрополитена на работу пожарных извещателей // Метрострой. 1986. №2. - С. 20-21.

74. Алексашенко А. А., Кошмаров Ю.А., Мочадский И. С. Тепломассоперенос при пожаре. М.: Стройиздат, 1982. - 176 с.

75. Аввакумов А.Н., Чучкалов И.А., Щелоков Я.М. Нестационарное горение в энергетических установках. М.: Недра, 1978. - 158 с.

76. Гурвич A.M. Подобие топочных процессов и моделирование топочных устройств // изд. АН СССР. ОТН: М, 1942, №1. С. 29-45.

77. Гурвич A.M. Подобие явлений теплообмена в топочных устройствах // изд. АН СССР. ОТН: 1943. С. 23-38.

78. Иссерлин А.С. Основы сжигания газового топлива. М.: Недра, 1980.-270 с.

79. Кирпичев МБ. Теория подобия. -М.: изд. АН СССР, 1953. 96 с.

80. Клайн С.Дж. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968.302 с.

81. Кирпичев М.В., Михеев М.А. Моделирование тепловых устройств. -М.: изд. АН СССР, 1936.- 325 с.

82. Лесков А.А. Определение линейных скоростей развития пожара в эскалаторном тоннеле // Пожарная опасность метрополитенов: сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1989. С. 17-22.

83. Красноштейн А.Е., Медведев И.И. Некоторые вопросы методики гидромоделирования // Изв. вузов. Горный журнал, 1966, №5.

84. Ляхтер В.М., Прудковский A.M. Гидравлическое моделирование. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 392 с.

85. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1987. -264 с.

86. Мостепанов Ю.Б. Аэродинамическое подобие потоков при изучении процессов проветривания горных выработок // Изв. вузов.: Горный журнал, 1966, №5. С. 68-71.

87. Симонов К.С., Ильин В.В. Исследование тепловых процессов в подземных выработках при пожаре методом гидромоделирования // Бурение геотехнических скважин. Материалы семинара-симпозиума. М.: 1984. - С. 137-138.

88. Сунцов Н.Н. Методы аналогии в аэродинамике. Гос. Изд-во физ,-мат.-литературы: М.: 1958. - 324 с.

89. Ушаков К.З. О моделировании аэродинамических процессов в горных выработках // Научные тр. МГИ: 1969. -С. 173-177.

90. Технические характеристики эскалаторов Московского метрополитена: Справочник. М.: Информационно-издательский центр «ТИМП», 2000. 209 с.

91. Ильин В.В., Беляцкий В.П. Параметры атмосферы подземных сооружений метрополитенов.// Вентиляция шахт и рудников: комфортность и безопасность атмосферы: сб. науч. тр.: -JL: ЛГИ, 1988.

92. Ильин В.В. и др. Влияние вибрации в сооружениях метрополитена на работу пожарных извещателей // Метрострой. 1986. №2. - С.20-21.

93. С.С. Кутателадзе. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат,1979.

94. С.В. Пузач. Математическое моделирование газодинамики и тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

95. Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987.

96. М.П. Вукалович, И.И. Новиков. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1968.

97. Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в 4-х т. М.: Наука, 1982.

98. С. Патанкар. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984.

99. В.Л. Страхов, A.M. Крутов, Н.Ф. Давыдкин. Огнезащита строительных конструкций. М.: ТИМР, 2000.

100. А.С. Болдырев и др. Строительные материалы: Справочник / Под ред. А.С. Болдырева. -М.: Стройиздат, 1989.

101. В. Л. Гинзбург. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными (тридцать лет спустя, причем уже на пороге XXI века)? // Успехи физических наук. 1999. -Т. 169, №4.

102. A.M. Рыжов, И.Р. Хасанов, А.В. Карпов и др. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях. Методические рекомендации. М.: ВНИИПО, 2003.

103. М.Н. Оцисик. Сложный теплообмен. М.: Мир, 1976.

104. В.М. Астапенко, Ю.А. Кошмаров, И.С. Молчадский, А.Н. Шевляков. Термогазодинамика пожаров в помещениях. М.: Сгройиздат, 1986.

105. Ю.А. Кошмаров. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. М.: Академия ГПС МВД России, 2000.

106. B.F. Magnussen, Н.В. Hjertager. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion. 16th Sump. (Int.) Combust. The Combustion Institute. Pittsburg, 1976.

107. И.М. Абдурагимов, В.Ю. Говоров, B.E. Макаров. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980.

108. Д. Драйздейл. Введение в динамику пожаров. М.: Сгройиздат,1988.

109. Э.П. Волков, Л.И. Зайчик, В.А. Першуков. Моделирование горения твердого топлива. М.: Наука, 1994.

110. ГОСТ Р 50009-92. Совместимость технических средств охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации электромагнитная. Требования, нормы и методы испытаний на помехоустойчивость и индустриальные радиопомехи.

111. Ильин В.В. Анализ работы пожарных извещателей в подземных сооружениях метрополитенов // Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства: Материлы IX науч.-практ конф.-М.: ВНИИПО, 1988. С. 9-10.

112. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ. Изд./А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко и др. -М.: Химия, 1987. 272 с.

113. Исследование огнетушащей эффективности тонкораспыленной воды./ В.В. Ильин, В.В. Подмарков и др.// Некоторые вопросыповышения пожаробезопасности объектов и совершенствования пожарной техники. Сб. науч. Тр.: СП.: ВПТШ, 1997. С. 55-60.

114. Виноградов В.Н., Кокурин А.Д. Регулирование химических процессов диффузионном пламени. Л.: ЛДНТП, 1986. - 20 с.

115. Агафонов В.В., Перов А.В. Огнетушащая эффективность пиротехнических смесей // Обеспечение пожарной безопасности на транспорте. Л.: ЛДНТП, 1989. - С. 54-55.

116. Востряков В.И. Объемные средства пожаротушения. М.: ВНИИПО, 1985.-47 с.

117. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ, изд. / А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов, А.Я. Корольченко и др. М.: Химия, 1987. -272 с.

118. ГОСТ 27331-87. Пожарная техника. Классификация пожаров.

119. ГОСТ 50009-2000. Совместимость технических средств электромагнитная. Технические средства охранной сигнализации. Требования и методы испытаний.

120. ГОСТ Р 51091-97 Установки порошкового пожаротушения автоматические. Типы и основные параметры.

121. ГОСТ 12.3.047-98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

122. НПБ 67-98. Установки порошкового пожаротушения автоматические. Модули. Общие технические требования. Методы испытаний.

123. Формирование и развитие противопожарных требований к метрополитенам // Пожар, безопас., информат. и техн. 1993. - №4. - С. 3036.

124. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ И МАССОВАЯ СКОРОСТЬ ВЫГОРАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ЭСКАЛАТОРОВ