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摘要：本文通过分析城市水下隧道火灾原因及特点、现有隧道火灾报警系统存在的问题以及工作原理等方面进行适用性分析。
关键词：隧道；原因；火灾监控系统
中图分类号：S776.29 2 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）08-0-01
随着社会经济的高速发展，带来了道路交通的日新月异。于此同时，隧道交通也迅猛发展，一旦隧道发生火灾，烟雾大、温度高、能见度低，火灾的扑救和隧道内人员的疏散都非常困难，极易造成严重的人员伤亡和财产损失，为避免出现此类情况，初期火灾的监控和处置就显得尤为重要。
一、隧道火灾的原因及特点
城市隧道火灾主要包括汽车的电气火灾、汽车机械事故火灾、车辆交通事故火灾、车载可燃物火灾等类型。近几十年来，城市隧道火灾不计其数，特大火灾就有几十起。主要包括：
1.车辆机械故障引发的火灾。车辆机械故障引发火灾的主要原因有机件磨擦起火、化油器回火、电气线路短路、车辆漏油、轮胎爆胎等引发火灾。
2.隧道内交通事故引发的火灾。由于车辆超速行驶和隧道能见度低，极易发生车辆之间、车辆与隧道设施相撞或擦挂，发生交通事故导致火灾。
3.车辆上的货物引起火灾。隧道内有各种车辆通过，它们所载的货物有可燃的或易燃的物品可能会因各种原因引发火灾。
水下隧道属于典型的城市隧道火灾，由于受到地下封闭等客观现实条件的制约，其火灾特点主要有：
1.烟雾大，升温快。水下隧道由于内部空间小，基本处于密闭状态，火灾发生时，隧道中空气不足，多产生不完全燃烧，发烟量一般较大，而且产生的热烟难以扩散，将导致隧道火灾初期升温迅速，并产生较强的热冲击。
2.燃烧蔓延速度快。由于车辆火灾是隧道火灾的主要危险，引起汽车火灾又多数是电气线路短路、汽化器、载重汽车气动系统和车辆相互撞击起火等。每一辆汽车都有油箱，它们所载的货物有的是可燃物，一旦发生火灾。火源的温度高，燃烧蔓延速度快。
3.供电中断，营救、疏散困难。水下隧道发生火灾时主要依靠事故照明和疏散指示标志来保证安全疏散，着火后，供电停止，会给扑救工作带来极大的困难。加之隧道橫断面小，道路狭长，不仅人员难以疏散，而且由于阻塞车辆的影响，物资疏散也极其困难。易引起被困人员惊慌失措，从而酿成更大的惨祸。
二、水下隧道中火灾探测器的选型分析
及时、准确 地对隧道火灾进行报警，组织实施灭火、降低损失尤为重要。但由于地铁隧道环境特殊， 所以安装火灾自动探测装置受到多种因素的制约。
目前常用的隧道火灾自动探测器按检测原理可分为以下两类：一是点型感光探测器，其主要产品是双波长火焰探测器、三波长火焰探测器；二是线性感温探测器，其主要产品有：线性定温电缆、线性差定温电缆、分布式光纤探测器：
1.点型感光探测器。点型感光探测器通过捕捉火焰特有的燃烧变化频率，捕捉火灾特有的光谱分布特性，通过对一般照明用环境光的光谱和车辆火灾或汽油火灾时检测器的相对光谱比较，判定检测火灾。 但由于隧道不同于一般的房屋建筑，它有以下几个显著特性影响火灾检测的准确性：
（1）粉尘多。隧道中由于车辆排放的废气含尘量大， 会造成较严重扬尘， 粉尘对点式火灾探测器 （特别是感烟火灾探测器 ）、吸气式烟雾探测器来说是头号杀手。过多的粉尘停留在探测器的光学元件上， 会导致探测器的灵敏度下降或造成失效； 过多的粉尘停留在采样室中会造成光线的大量散射， 使感光元件接收太多的光线导致探测器误报警； 具有腐蚀性的 粉尘停留在探测器的电路板上， 会腐蚀电路板， 这种情况在隧道内空气潮湿时情况会变得更严重。
（2）潮气重。潮气会对点式火灾探测器的电子板件及探测元件造成很大的影响。首先， 会造成电子板件受潮短路而损坏， 或是使绝缘性降低而产生系统接地； 其次， 当潮气进入探测器的 探测室时， 会对探测元件造成干扰。对于感烟探测器， 当潮气进入探测室后， 大量散射探测器光源发出的光线会导致探测器误报警。
（3）风速大。车辆在隧道内快速行驶式会产生高速气流。当火灾探测器安装在有高速气流的位置时， 一方面高速气流会将烟雾吹离探测器， 使探测器报警缓慢， 另一方面高速气流进入感烟探测器的采样室后， 会形成气流旋， 使停留在采样室的粉尘扬起造成误报警。
综上所述， 环境特点决定了水下隧道不适宜采用点式火灾探测器及吸气式烟雾探测器进行火灾探测。
2.线性感温探测器。以下对缆式线型定温探测器和光纤测温系统两种线性感温探测器， 用于地铁隧道火灾探测时的性能进行比较。
缆式线型定温探测器一般采用热敏合金线制成，通过探测回路的阻抗变化，差温探测器能够适时检测到探测区域内的升温速率变化差定温探测器同时还能响应环境温度额定值，具有差暖和定温双重警功能。线性差定温火灾监测警系统能及时、准确地反映出隧道内火灾发生的地点，警信号经火灾警控制器传至消防治理计算机，并显示相应位置的警信息，同时可经摄像机图像进行确认，由计算机系统制定出相应的控制交通的方案。
光纤测温系统主要有基于光纤光栅传感技术和基于光时域反射技术两种， 以下简单介绍这两种 光纤测温系统的基本工作原理。
（1）光纤光栅测温系统。光纤光栅是利用光纤材料的光敏性， 在纤芯内形 成空间相位光栅， 其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。当宽带光经光纤传输到光栅处时， 光栅将有选择地反射回一窄带光。利用光栅的这一特性， 可以制成用于检测温度的光纤传感器。
（2）基于光时域反射的光纤测温系统。基于光时域反射的光纤测温系统的基本原理是利用光纤中石英分子键会受温度上升而产生晶格振动， 导致在光纤中传输的光产生散射， 而散射量的大小可以直接反映温度的高低。因此， 光纤感温探测系统可以将环境温度以连续的线性方式表示出来， 准确地定位温度变化的确切位置。系统通过光时域反射测量法及连续快速傅立叶变换对信息进行处理， 将微小的时空差别以频率方式体现出来， 实现精确定位。
由此可见光纤测温系统是一种集传感器测量技术、光通讯技术、消防预警技术为一体的综合性系统。此外，它又是一个消防预警系统，利用光纤的光时域的反射技术，由光纤中光的传播速度和背向光回波的时间，对所测温度点定位，从而在火灾发生初期准确地探测到火灾发生地点并提供声、光警信号。
作者简介：邓 文（1969-），男，湖北武汉人，武警武汉市消防支队副支队长。
关键词：隧道；原因；火灾监控系统
中图分类号：S776.29 2 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）08-0-01
随着社会经济的高速发展，带来了道路交通的日新月异。于此同时，隧道交通也迅猛发展，一旦隧道发生火灾，烟雾大、温度高、能见度低，火灾的扑救和隧道内人员的疏散都非常困难，极易造成严重的人员伤亡和财产损失，为避免出现此类情况，初期火灾的监控和处置就显得尤为重要。
一、隧道火灾的原因及特点
城市隧道火灾主要包括汽车的电气火灾、汽车机械事故火灾、车辆交通事故火灾、车载可燃物火灾等类型。近几十年来，城市隧道火灾不计其数，特大火灾就有几十起。主要包括：
1.车辆机械故障引发的火灾。车辆机械故障引发火灾的主要原因有机件磨擦起火、化油器回火、电气线路短路、车辆漏油、轮胎爆胎等引发火灾。
2.隧道内交通事故引发的火灾。由于车辆超速行驶和隧道能见度低，极易发生车辆之间、车辆与隧道设施相撞或擦挂，发生交通事故导致火灾。
3.车辆上的货物引起火灾。隧道内有各种车辆通过，它们所载的货物有可燃的或易燃的物品可能会因各种原因引发火灾。
水下隧道属于典型的城市隧道火灾，由于受到地下封闭等客观现实条件的制约，其火灾特点主要有：
1.烟雾大，升温快。水下隧道由于内部空间小，基本处于密闭状态，火灾发生时，隧道中空气不足，多产生不完全燃烧，发烟量一般较大，而且产生的热烟难以扩散，将导致隧道火灾初期升温迅速，并产生较强的热冲击。
2.燃烧蔓延速度快。由于车辆火灾是隧道火灾的主要危险，引起汽车火灾又多数是电气线路短路、汽化器、载重汽车气动系统和车辆相互撞击起火等。每一辆汽车都有油箱，它们所载的货物有的是可燃物，一旦发生火灾。火源的温度高，燃烧蔓延速度快。
3.供电中断，营救、疏散困难。水下隧道发生火灾时主要依靠事故照明和疏散指示标志来保证安全疏散，着火后，供电停止，会给扑救工作带来极大的困难。加之隧道橫断面小，道路狭长，不仅人员难以疏散，而且由于阻塞车辆的影响，物资疏散也极其困难。易引起被困人员惊慌失措，从而酿成更大的惨祸。
二、水下隧道中火灾探测器的选型分析
及时、准确 地对隧道火灾进行报警，组织实施灭火、降低损失尤为重要。但由于地铁隧道环境特殊， 所以安装火灾自动探测装置受到多种因素的制约。
目前常用的隧道火灾自动探测器按检测原理可分为以下两类：一是点型感光探测器，其主要产品是双波长火焰探测器、三波长火焰探测器；二是线性感温探测器，其主要产品有：线性定温电缆、线性差定温电缆、分布式光纤探测器：
1.点型感光探测器。点型感光探测器通过捕捉火焰特有的燃烧变化频率，捕捉火灾特有的光谱分布特性，通过对一般照明用环境光的光谱和车辆火灾或汽油火灾时检测器的相对光谱比较，判定检测火灾。 但由于隧道不同于一般的房屋建筑，它有以下几个显著特性影响火灾检测的准确性：
（1）粉尘多。隧道中由于车辆排放的废气含尘量大， 会造成较严重扬尘， 粉尘对点式火灾探测器 （特别是感烟火灾探测器 ）、吸气式烟雾探测器来说是头号杀手。过多的粉尘停留在探测器的光学元件上， 会导致探测器的灵敏度下降或造成失效； 过多的粉尘停留在采样室中会造成光线的大量散射， 使感光元件接收太多的光线导致探测器误报警； 具有腐蚀性的 粉尘停留在探测器的电路板上， 会腐蚀电路板， 这种情况在隧道内空气潮湿时情况会变得更严重。
（2）潮气重。潮气会对点式火灾探测器的电子板件及探测元件造成很大的影响。首先， 会造成电子板件受潮短路而损坏， 或是使绝缘性降低而产生系统接地； 其次， 当潮气进入探测器的 探测室时， 会对探测元件造成干扰。对于感烟探测器， 当潮气进入探测室后， 大量散射探测器光源发出的光线会导致探测器误报警。
（3）风速大。车辆在隧道内快速行驶式会产生高速气流。当火灾探测器安装在有高速气流的位置时， 一方面高速气流会将烟雾吹离探测器， 使探测器报警缓慢， 另一方面高速气流进入感烟探测器的采样室后， 会形成气流旋， 使停留在采样室的粉尘扬起造成误报警。
综上所述， 环境特点决定了水下隧道不适宜采用点式火灾探测器及吸气式烟雾探测器进行火灾探测。
2.线性感温探测器。以下对缆式线型定温探测器和光纤测温系统两种线性感温探测器， 用于地铁隧道火灾探测时的性能进行比较。
缆式线型定温探测器一般采用热敏合金线制成，通过探测回路的阻抗变化，差温探测器能够适时检测到探测区域内的升温速率变化差定温探测器同时还能响应环境温度额定值，具有差暖和定温双重警功能。线性差定温火灾监测警系统能及时、准确地反映出隧道内火灾发生的地点，警信号经火灾警控制器传至消防治理计算机，并显示相应位置的警信息，同时可经摄像机图像进行确认，由计算机系统制定出相应的控制交通的方案。
光纤测温系统主要有基于光纤光栅传感技术和基于光时域反射技术两种， 以下简单介绍这两种 光纤测温系统的基本工作原理。
（1）光纤光栅测温系统。光纤光栅是利用光纤材料的光敏性， 在纤芯内形 成空间相位光栅， 其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。当宽带光经光纤传输到光栅处时， 光栅将有选择地反射回一窄带光。利用光栅的这一特性， 可以制成用于检测温度的光纤传感器。
（2）基于光时域反射的光纤测温系统。基于光时域反射的光纤测温系统的基本原理是利用光纤中石英分子键会受温度上升而产生晶格振动， 导致在光纤中传输的光产生散射， 而散射量的大小可以直接反映温度的高低。因此， 光纤感温探测系统可以将环境温度以连续的线性方式表示出来， 准确地定位温度变化的确切位置。系统通过光时域反射测量法及连续快速傅立叶变换对信息进行处理， 将微小的时空差别以频率方式体现出来， 实现精确定位。
由此可见光纤测温系统是一种集传感器测量技术、光通讯技术、消防预警技术为一体的综合性系统。此外，它又是一个消防预警系统，利用光纤的光时域的反射技术，由光纤中光的传播速度和背向光回波的时间，对所测温度点定位，从而在火灾发生初期准确地探测到火灾发生地点并提供声、光警信号。
作者简介：邓 文（1969-），男，湖北武汉人，武警武汉市消防支队副支队长。