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公路隧道火灾自动报警探测器技术的选择

近几年来随着国家经济的高速发展，公路交通规划建设一直受到政府的高度重视，我国高等级公路的里程数也以惊人的速度在增加。由于我国地貌复杂，多山脉、丘陵地带，在建设山岭高速公路中不可避免要建设大量的隧道。
　　随着新技术的不断出现，公路隧道内的防灾体系也在不断完善。公路隧道内选用哪种类型火灾探测器成为制定、施工、管理单位的一个难题。
　　隧道作为一种特别的建筑结构，地形复杂，结构封闭，交通量大，一旦发生火灾将产生极大的危害性且逃生困难。所以其火灾自动报警探测器选用必须做到可靠、先进并具有高灵敏度和极低的误报率的特点，这样才能防患于未然。
１ 火灾探测器的类型
　　火灾探测器是火灾信号的传感元件，是整个火灾自动报警系统的最基本的组成部分，它是实现火灾的非电量电测技术的关键。依据火灾发生的特点，目前较常用及成熟的有感烟、感温、感光等传感技术。在实际隧道工程应用中应依据不同的环境状况选用合适的探测器种类以达到报警响应及时、减少误报警的发生。
　　公路隧道中最常见的火灾是汽车燃烧，其主要特征是耀眼的明火及强的辐射热〔危险性在于汽车的动力燃料〕且发展速度极快。公路隧道这种特别的建筑物，终年阴冷且坚持一定的风速〔风速为２ ｍ/ｓ～１０ ｍ/ｓ〕，并且一年四季的季节变幻，环境温度变化较大，给测温方式检测火灾带来不稳定性及滞后性。感温线型探测器安装于隧道顶部，感温线型探测器达到报警温度时则火灾已发展到相当规模，不利于早期消防灭火。交通部重庆公路科学研究所曾在该所的２００ ｍ实验隧道中作火灾试验，当时环境温度为３ ℃，作点火试验用的汽油完全燃烧，隧道顶部的温度最高只能上升到９ ℃。感烟型火灾探测器是现代建筑业内广泛应用的技术，但是隧道内环境污染较大，特别是汽车尾气的大量排放，使感烟火灾探测器会产生较大的误信号，缩短使用寿命。感光型火焰探测器对火焰发展速度快的汽车燃烧较为合适，它有较高的灵敏度和较短的响应时间，并且受隧道内风速的影响很小。但是隧道内污染较严重，所以火焰探测器应选用能抗高污损的专用探测器。

２ 各类型隧道火灾自动探测报警技术的优劣比较
　　现在国内公路隧道制定施工中常用的隧道火灾自动探测器按检测原理可分为两类：线型感温探测器；点型感光探测器。
　　线型感温探测器主要产品包括线性感温电缆；空气管差温探测器；分布式光纤感温探测器。点型感光探测器主要产品有双波长火焰探测器。
线性感温电缆属于电缆产品，一般安放在隧道车道上部，当发生火灾时，只有在隧道内燃烧使空气温度升到特定值时才引起报警。由于隧道内交通量大，风速大，污染严重，这就必定存在以下缺点：测温反应时间长，报警点和实际着火点位置有误差，维护困难〔需封闭隧道并附加登高设施〕。感温电缆主要适用于电缆沟和电缆桥架等场所，感温电缆附在被保护的电缆上和电缆沟内，用以保护动力电缆和控制电缆，不是用于公路隧道火灾报警的探测器。实际使用效果不理想，故在现代隧道中一般不合计设置线性感温电缆。
　　空气管差温探测器曾是高速公路隧道应用较多的产品，它是一种从原西德引进的技术，在国内有开发的类似产品。当发生火灾时，敏感元件铜管内空气受热膨胀，利用该推力转化为开关量电信号报警。近几年来先后在重庆的中梁山隧道、缙云山隧道、广东清远—连县高速公路的焦冲隧道、石仓岭隧道、浙江甬台温高速公路的大溪岭—湖雾岭隧道〔４．１２ ｋｍ〕等应用。应用施行证实：该产品的质量也未过关，产品的可靠性、稳定性低，灵敏度调节难以稳定，容易产生误报警、延迟或超报警。前几年实施的中梁山隧道、缙云山隧道的自动火灾报警系统已经瘫痪，造成极大的浪费。
　　分布式光纤感温探测器是一种先进的光纤技术应用于测温的产品，可替代感温电缆应用于特别的工艺场合，可准确测定温度值，且本质防爆，可应用于封闭的动力电缆隧道的温度监测、化工厂的输油管线的温度监测及其他环境温度对其影响较小的场所进行温度监测。工程应用中必须紧靠需检测的过热源，且随着一年四季的气温变化须做灵敏度和报警阙值的调整。如感温电缆敷设于公路隧道顶部，那么它仍然坚持感温电缆的缺点：由于隧道内风速大，离检测源远，所以测温反应时间长且不稳定，系统的灵敏度和报警阙值调试调整困难，灵敏度调整过高则易误报，灵敏度调整过低则易漏报，报警点和实际着火点位置有误差。另外公路隧道环境很脏，隧道营运一段时间后，光纤探测器表面会黏附汽车尾气的油污及灰尘，使感温效果更差；因正常通车状态下不便清洁、维护，需每隔３年改换激光发光源，维护费用高。总体造价比线性感温电缆和空气管差温探测器高许多。
　　双波长火焰探测器是日本道路公团专为公路隧道开发制定的专用火灾报警探测器。该探测器利用火的特定波长及火焰闪烁频率判定火灾，不受隧道内风速影响，响应速度快；安装在隧道侧壁易维护，并且是一种抗高污损的火焰探测器，能屏蔽行驶的车辆的头灯和尾灯。日本是个多山的岛国，隧道相当多。早在１９５８年关门海底隧道初次设置空气管感温探测器，随后的铃鹿隧道、日本坂隧道的重大火灾使日本政府相当重视火灾探测器的研究。在大量的车辆燃烧实验基础上，于１９７９年开发出双波长火焰探测器，并取得优良应用效果。１９８１年在日本的《公路隧道消防设施设置标准》中制定了应用双波长火焰探测器标准。日本的９０％的隧道采纳该产品，目前该产品在我国也有大量的应用。
　　综上所述，从传感器的检测原理及工程实例来看，感烟型火灾探测器不适用于公路隧道场所；感温型探测器由于响应时间长及不稳定，在一些交通量大、危险等级高的场所以及须和固定灭火系统联动的场所要慎重选用；高污损型的火焰探测器是公路隧道内较合适的火灾探测器，部分危险性高的隧道可采纳高污损型火焰探测器和感温型探测器相结合，以使火灾自动报警系统发挥更大的作用。