Tunnel Days Technical University of Budapest, Hungary April 2009, Európai forgalmi adatok 1997-től. Folyamatos vezetés hleyett forgalmi dugó

Átírás

1 Tunnel Days Technical University of Budapest, Hungary April 2009, Fire Safety Concepts for Traffic Tunnels A tűzbiztonság fogalma közlekedési alagutaknál Alfred Haack STUVA, Cologne, Germany ITA, Lausanne, Switzerland Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatás Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó Fordította: Fehérvári Sándor Lektorálta és az angol eredetivel egybevetette: Posgay György Európai forgalmi adatok 1997-től személyszállítás 2010-ig +20% 2030-ig +40% áruszállítás 2030-ig +60% járművek 2020-ig +50% Folyamatos vezetés hleyett forgalmi dugó 1

2 Népesség urbanizációs foka Világ Fejlődő országok Ipari országok Városiasodás Urbanizáció Évente + 60 millió lakos 2015: a városi lakosság kb. 10%-a ún. Mega City-kben él (> 15 millió lakos) 26 Mega City, 18 Ázsiában Közlekedési-, csatornaés közműalagutak Központi problémafelvetés: Utasokkal és szállított áruval zsúfolt közforgalmú alagutak 2

3 Európai alagutak Jelenlegi teljes hossz: Kb km vasúti, közúti, metró Moszkva-Lisszabon távolság duplája Jövőbeli kilátások: Az alagúthosszak folyamatos növekedése Alagútépítés Németországban km Jelleg építés üzemben alatt tervezett metró vasút közút legrégebbi 1902 Berlin 1843 Köln-Aachen 1834 Altenahr összesen

4 Nemzetközi alagútépítés Európa ~ km (A) ~ 260 km (F) ~ 150 km (D) ~ 475 km (I) ~ 200 km (E, P) ~ 500 km (N, S, SF) ~ 500 km Ázsia ~ km Dél-Amerika ~ 650 km Észak-Amerika > 650 km Nemzetközi alagútépítés Észak-Amerika > 650 km Dél-Amerika ~ 650 km Középtávú előrejelzés Europa ~ km Afrika ~ 100 km Ázsia (főleg Kína, Japán, Korea) > km Ausztralia ~ 100 km Óriás alagút projektek Gotthard bázisalagút CH 57 km 2017 Lötschberg bázislagút CH 37 km 2007 Ceneri bázisalagút CH 15 km 2017 Brenner bázislaagút A / I 55 km 2018 Mont d Albin F / I 53 km 2020 Tatár-szoros RUS 12 km? Bering-szoros RUS / USA 97 km? Gibraltari szoros E / MA 35 km 2025 Koralm A 33 km

5 Európai óriás alagút-projektek Európán kívüli óriás projektek Gotthard 2 Ceneri 3 Brenner 4 Koralm 5 Mont d Ambin 6 Gibraltár 7 Tatár-szoros 8 Bering-szoros Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatások Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó 5

6 Katasztrófák - Közút Mt. Blanc Alagút (F/I) áldozat Katasztrófák- Vasút Station Koblenz (D) Nincs sérült Tauerntunnel (A) áldozat Eurotunnel (Csalagút) (F / GB) sérült Gotthardtunnel (CH) áldozat Offenbach állomás (D) Nincs sérült Katasztrófák- Metró Hamburg S-Bahn (D) sérült London Metro (GB) (Kings Cross állomás) áldozat Daegu Metro (Dél-Korea) áldozat Az alagútban tartózkodókat érő hatások 6

7 tűz Alagútban tartózkodókra leselkedő veszélyek füst hőmérséklet mérgező összetevők (CO, HCN stb.) eltévedés a gyenge fényviszonyok miatt Shock és pánik csökkent O 2 szint miatti fulladás leeső törmelék miatti sérülés 7

8 8

9 Tűzoltókra leselkedő veszélyek Tűzoltókat érő hatások tűz rendkívül sűrű füst nagyon nagy hőmérséklet és hőkisugárzás nehéz tájékozódás a gyenge fényviszonyok miatt leeső törmelékek és a beton réteges leválása miatti sérülés 9

10 10

11 Alagútszerkezetet érő hatások Alagútszerkezetre ható veszélyek közvetlen tűzhatás tá fa és műanyag alkotók kiégése beton robbanása és réteges leválása extrém hőmérsékleti gradiens jelentős feszültségek és alakváltozások kritikus beton és acél alakváltozások szétesés összeomlás 11

12 12

13 Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatások Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó 13

14 DARTS D A R T S D A R T S Durable And Reliable Tunnel Structures (Tartós és Megbízható Alagútszerkezetek) COWI (DK) + 7 partner alagutak minősége és élettartama építési és fenntartási költségek Célok és eredmények Javított költség- és minőségbiztosítás Integrált tervezési koncepció Lehetséges kockázat (tűzzel együtt értelmezett) megállapítása Optimalizált fenntartás és felújítás FIT Fire In Tunnels (Tűz az alagútban) BBRI (B) + 32 partner tudományos és kutatási jelentés 6 adatbázis 14

15 Célok és eredmények Adatbázisok: kutatási projectek tüzes kísérletek számítógépes szimulációk tűzvédelmi eszközök esettanulmányok alagútfelújítási példák Célok és eredmények 3 munkaprogram: Tervezési tüzek definiálása a) szerkezetépítés b) szellőzés és egyéb berendezések Ajánlások és előírások megfogalmazása g alagutak tervezéséhez Intézkedés-optimalizáció evakuációhoz, mentéshez és tűzoltáshoz UPTUN Cost effective, sustainable and innovative Upgrading Methods for Fire Safety in existing Tunnels (Költséghatékony, fenntartható és újító jellegű felújítási módszerek a meglévő alagutak tűzbiztonságának javítására) TNO (NL) + 40 partner intézkedés a tűz megelőzésére, é lokalizálására, li á nyilvántartására és leküzdésére integrált becslés felújítási módszerek 15

16 Célok és eredmények Fejlett tűz észlelés és lokalizálás Tűz és füst kontrol Emberi viselkedési és menekülési előírások Alagútszerkezet károsodásának csökkentése Holisztikus biztonsági koncepció fejlesztése Nagyminta-kísérletek t k Alagút-felújítási tanfolyamok SAFE-T Safety in Tunnels (Alagútbiztonság) TNO (NL) + 21 partner alagútbiztonság harmonizálása határokon átívelő irányítási koncepció VIRTUAL FIRES Virtual Real Time Emergency Simulator (Virtuális valós idejű vészhelyzeti szimulátor) TU Graz (A) + 7 partner alagúttűz-szimulációk 16

17 SAFE TUNNEL Safety in Road Tunnels (Biztonság közúti alagutakban) FIAT (I) + 9 partner alagúttűz-esetek számának csökkentése rendellenes járművek kiszűrése (forró motor, forró fékek, lappangó tűz) SIRTAKI Safety Improvement in Road & Rail Tunnels Using Advanced Information Technologies and Knowledge Intensive Decision Support Models (Közúti és vasúti alagutak biztonságának fejlesztése fejlett információs technológiák és intenzív döntéstámogató módszerek segítségével) ETRA (E) + 11 partner biztonsági és vészüzemi működtetési javaslatok európai hálózat működtetése 17

18 L-surF Design Study for a Large Scale Underground Research Facility on Safety and Security (Biztonsági szempontú tervezési tanulmány nagyméretű földalatti kutatólétesítményekhez) VSH (CH) + 5 partner Össz-európai kutatólétesítmény megvalósíthatósági tanulmánya tudományos és technológiai kutatás teszt program-tervezete Német nemzeti kutatási projekt A közösségi közlekedés alagútjainak vészüzemi forgatókönyvei Befejezve: német Szövetségi Közlekedési Minisztérium által támogatott Közelmúltbeli német kutatási projekt További résztvevők: tömegközlekedési cégek, tűzoltók, jóváhagyó hatóságok, érintett biztosító-társaságok, kutató intéztek, felügyelőség 18

19 Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatás Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó Aktív és passzív tűzvédelem merre haladjunk? A kérdés technikai irányítási és gazdasági problémákat vet fel. Alapfelvetés A hatékony tűz elleni védekezés nem új ötlet! Évtizedek óta rendszeresen alkalmazzák: gyártelepeknél tároló létesítményeknél áruházi osztályoknál közösségi tereknél ahol a gyúlékony anyag többé-kevésbé egy helyben áll Alapfelvetés Ezzel ellentétben alagutak esetén a gyúlékony anyag mozog, ami megnehezíti a tűz kezelését. 19

20 Alapfelvetés Bármely ipari vagy kereskedelmi létesítmény tervezésénél azonnal felmerül a kérdés: Mi a legjobb? Az aktív vagy a passzív tűzvédelem, vagy a kettő kombinációja? Ipari vagy kereskedelmi k létesítményekben é általában az aktív tűzvédelem kiegészítőjeként alkalmazzák a passzív tűzvédelmet. Aktív tűzvédelem Beépített tűzoltó rendszerek: kis és nagy nyomású vízködoltók sprinklerek elárasztó rendszerek Előny: tűz terjedésének megakadályozása jobb hozzáférés a tűzhöz szerkezet jobb védelme Hátrány: füstrétegek összekeveredése összetettebb felszerelés láthatóság csökkenése Beépített tűzoltórendszer nagy tüzet nem tud elfojtani kapacitása gyakran túlbecsült DE lassítja a tűz kifejlődését csökkenti vagy megelőzik a tűz egyik járműről a másikra történő terjedését a menekülés esélyeit növeli szerkezet jobb védelme 20

21 Beépített tűzoltórendszerek Követelmény: pontos és korai riasztás a tűz hatékony lokalizációja idejében történő aktiválás Tűz észlelése Járműtűz felismerése gyorsan megbízhatóan Azonnali jelzés információ a használóknak alagútüzem megváltoztatása Beépített tűzoltórendszerek alapvető követelményei bármely időben működőképes megbízható még kedvezőtlen alagúti körülmények között is (nedves, sós levegő, por, korom) elfogadható létesítési költségek k alacsony fenntartási költségek egyszerű beépíteni és használni 21

22 Automatikus tűz-elfojtás Víz alapú rendszerek előnyei: tűz és füst egy rövidebb alagútszakaszra korlátozódik tűz egyik járműről másikra való továbbterjedésének megállítása hűtő hatás Automatikus tűz-elfojtás Víz alapú rendszerek hátrányai: láthatóság azonnali csökkenése füstrétegek összekeveredése járműven belüli tűz elfojtásának hatékonysága kicsi vagy semmi speciális esetben veszélyes kémiai reakciók Automatikus tűz-elfojtás Ausztrál tapasztalat: városi közforgalmú alagutak, - ember vezette irányítóteremmel vagy - automatikus, képalapú, pontos helymeghatározásra képes baleset- érzékelő rendszerrel vannak felszerelve a tűz növekedésének minimalizálása és a begyulladás valószínűségének csökkentése érdekében 22

23 Automatikus tűz-elfojtás Holland tapasztalat: járműben lévő tüzet nem oltja láthatóság azonnali csökkenése nagy mennyiségű gőzképződés a tűzben, ha > 15 MW tűz továbbterjedésének veszélyét csökkenti Automatikus tűz-elfojtás Japán tapasztalat: egyáltalán nem oltja ki a tüzet tűz terjedését egyik járműről a másikra, megakadályozza hűti a szerkezetet nem azonnali aktiválás, a jobb menekülési körülmények érdekében sprinklerek alkalmazását nem irányozza elő További kérdések az automatikus tűz-elfojtással kapcsolatban Van valami gazdasági előnye az automatikus tűzoltó berendezések telepítésének, pl. ventillátorok megtakarítása? Hogyan hatnak egymásra a biztonsági rendszerek különböző elemei? Telepített, automata tűz-elfojtó rendszerek még nem terjedt el még nem pontosan megállapított: aktiválás optimális ideje költséghatékonyság L-surF Project 23

24 Passzív tűzvédelem Alagútszerkezeti elemek, mint: hőszigetelő táblák tűzálló alagútfalazat növelt betonfedés és többlet betonacél speciálisan perforált acéllemez Előnyök: nincs fenntartási igény nincs leszakadás Alagútfal tűzállóvá tétele kőzetgyapot táblák nagyobb betonfedés és többlet betonacél perforált acéllap habosodó bevonattal tűzálló beton betonacél hőmérséklete < 300 C réteges leválás (spalling) minimalizálása 24

25 Ásványgyapot táblák és burkolatok (1) előny: meglévő alagutakba is beszerelhető legtöbbször nincs fenntartási igény nincs leesési veszély tűz esetén Ásványgyapot táblák és burkolatok (2) Hátrány: nagyobb kifejtendő keresztmetszet hosszabb kivitelezési idő felcsapódó víz felszívásának á veszélye, ami a hőszigetelés elvesztését jelenti önsúly növekedése miatt a lokális leesés kockázata nő Ásványgyapot táblák és burkolatok (3) Hátrányok: felerősítő elemek korróziós veszélye alagútfal vizuálisan nem vizsgálható évenként felújítandó: az alagút élettartama alatt 3-4 esetben a nagyméretű, gyors járművek keltette örvények szívó hatása miatti leesés veszélye 25

26 Tűzálló beton Speciális összetétel: nagy maximális szemnagyság, bazalt adalékanyag inkább kvarc mint mészkő adalékanyag 3 kg/m³ polipropilén-szál adagolás szilárdsági osztály C 25/30 Tűzálló beton több éves kutatások: Hochtief AG (megbízó) TU Braunschweig, Németország STUVA, Köln, Németország tűz vizsgálat :1200 C 90 percen keresztül nincs jelentős réteges leválás, mindössze helyi kipergések réteges leválás mélysége 10 mm alatt 26

27 Tűzálló beton: kivitelezési előnyök tűzálló bevonat kihagyása kisebb kifejtendő keresztmetszet rövidebb kivitelezési idő már a kivitelezés alatt kielégítő tűzvédelem egyszerűen kivitelezés DE meglévő alagutaknál nem használható Tűzálló beton: üzemeltetési előnyök az alagútfalazat hozzáférhető az alagút teljes élettartama alatt nem jelent problémát a gyors thg-k okozta szívóhatás problémamentes alagút-tisztítás nem jelent problémát a felszálló vízpára ütközés esetén kis károsodás gyakorlatilag nincs réteges leválási veszély Megnövelt betonfedés a teherviselő acélbetéteken Kiegészítő hálók beépítése szükséges a tűz felöli oldalon a réteges leválás csökkentése érdekében Hátrányok: növekszik a költség vastagabb falazat további munkafázis 27

28 perforált acéllemez habosodó bevonattal Passzív tűzvédelem megelőzi a szerkezet szétesését csökkenti a réteges leválást DE nem előzi meg a tűz terjedését nem hűt nem védi a személyeket és a járműveket Passzív tűzvédelem a fontos célok közül csak keveset elégít ki DE szükséges a holisztikus tűzvédelmi terv: a sikeres menekülés legjobb lehetőségével az alagutat használók optimális biztonságával minden felhasználható műszaki eszközzel 28

29 Összefoglalás Aktív és passzív tűzvédelem merre haladjunk? A kettő hatékony és kiegyensúlyozott kombinációjára van szükség! Csak a passzív módszerrel kiegészített aktív tűzvédelemmel lehet a holisztikus tűzvédelmet megvalósítani. Hatékonysága és használhatósága bizonyított az ipari és kereskedelmi létesítményeknél. Intézkedések az alagút szerkezetének megóvása érdekében Gyakorlati lehetőségek Passzív tűzvédelmi lehetőségek: ásványgyapot táblák védőburkolatok megnövelt betonfedés többletvasalással tűzálló beton-összetétel Aktív tűzvédelmi lehetőségek: víz alapú tűz-elfojtó rendszerek alagútszakaszoló eszközök 29

30 Passzív tűzvédelem Alagútszerkezeti elemek: ásványgyapot táblák és burkolatok tűzálló falazat megnövelt betonfedés és többlet betonacél-háló speciálisan perforált acéllemez habosodó bevonattal Előnyök: Alagutak tűzvédelme betonacélok hőmérséklete < 300 C réteges leválás minimalizálása nincs fenntartási igény nincs leeső elem Problémák tűz esetén Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatások Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó tűzteher begyulladás 7-10 perc alatt füst mennyisége gyorsan csökkenő láthatóság kommunikáció szerkezet oltóvíz 30

31 Menekülési fázis gyulladástól számított 15 percig követelmények: (1) elégséges láthatóság: 10 m (2) a jobbára füstmentes réteg magassága: 2.5 m Mentési fázis gyulladástól számított perc között követelmények: (1) elégséges láthatóság: 10 m (2) a jobbára füstmentes réteg magassága : 1.5 m A füst megtölti az állomást (1) jelentős tárolókapacitás a magas plafon miatt (2) kötényfalak a füst terjedésének megakadályozására (3) Aknák a füst elszívására és felszínre vezetésére (4) zóna vagy terület alapú füstterjedés számítás 31

32 Füst terjedésének csökkentése akna Füstrétegkötényfallal szabályozva 2.5 m peronszint közel füstmentes réteg kötényfa l 2.0 m lejtakna Menekülés számítása (1) állomás méretei (2) utasok száma (3) menekülő utak, lépcsők kapacitása (4) szerkezeti tűzvédelem (pl. kötényfalak, kivezető aknák) (5) járművek égési adatai Fix lépcsők teljesítőképessége (1) menekülési sáv szélessége: 60 cm (2) kapacitás: 37 fő/min/menekülési sáv (az NFPA 130 fix felfelé haladó lépcsőkre vonatkozó adati alapján) 32

33 Mozgólépcsők teljesítőképessége (1) menekülési sáv szélessége: 60 cm bár a mozgólépcső ő 1m széles (biztonság javára történő közelítés) (2) minden mozgólépcső kikapcsolva (3) kapacitás csak: 25 fő/min/menekülési sáv (4) 1 mozgólépcső üzemen kívül (felújítás miatt) Alapkövetelmények A hatékony tűzvédelmi terv elkészítéséhez holisztikusan kell szemlélni a: szerkezetet gördülő állományt működtetési szervezetet mentő és tűzoltó szervezetet 33

34 Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatások Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó ITA PIARC UIC UITP UNECE Nemzetközi egyeztetés International Tunnelling Association World Road Association Union Internationale des Chemins de Fer Union Internationale des Transport Public Urban et Regionaux United Nations Economic Comission for Europe Tűzbiztonság, európai kutatások D A R T S DARTS Durable And Reliable Tunnel Structures FIT Fire In Tunnels UPTUN SAFE TUNNEL SIRTAKI VIRTUAL FIRES SAFE-T L-SURF UPgrading of TUNnels Safety in Road Tunnels Safety Improvement in Road & Rail Tunnels Virtual Real Time Emergency Simulator SAFEty in Tunnels Large Scale Underground Research Facility Jövőbeni igények és perspektívák Nemzetközi összefogó szervezet, mint az ITA International Tunnelling Association alkalmas és tenni kész melyet a PIARC International Road Association is támogat 34

35 COSUF ITA Committee on Operational Safety of Underground Facilities (Bizottság a földalatti létesítményék működési biztonságáért) alapítva WTC Isztambul ITA + PIARC projekt az 5. és 6. EU keretprogramból nyitva áll minden tervező, kivitelező, üzemeltető és kutató előtt COSUF Célok Nemzetközi nem csak európai - tűzvédelem fenntartható fejlődése nemzetközi információcsere Földalatti tömegközlekedési, kereskedelmi és szórakoztató létesítmények biztonságának fejlesztése Problémafelvetés Tűzesetek Európai kutatások Aktív és/vagy passzív tűzvédelem Metró rendszerek menekítési terve ITA COSUF Zárszó 35

36 Semmi kétség: Napjainkban szükségünk van alagutakra! Ezért: Építsünk! Tegyük biztonságosabbá! Használjuk! Köszönöm a figylemüket! 36