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關鍵詞：城市交通隧道；消防安全；防火技術設計
一、概述
交通隧道一般包括公路隧道、鐵路隧道和地鐵隧道及城市其他交通隧道等。近年來，由于不斷增長的交通流量和路況改善以及運輸物品的復雜性，增加了交通隧道的火災風險，引發了不少嚴重的火災事故。例如1999年3月24日發生在法國和意大利之間的Mont Blanc隧道火災，死亡41人，36輛汽車被毀；1999年5月29日發生的奧地利Tauern Motorway隧道火災，死亡12人，傷50人；2000年11月11日奧地利卡布倫山過山纜車火災，死亡155人，傷18人。
二、隧道的防火技術設計
在公路隧道防火設計中主要應考慮結構耐火和防坍塌，降低隧道內的材料的燃燒性能，設置火災探測與報警、監控信號系統，規劃與設置分隔、救援、疏散和避難應急系統以及煙氣控制系統等。
（一）隧道的結構保護
隧道內的火災往往持續時間較長，如Mont Blane隧道火災持續55h， 36輛車被卷入火災。研究表明，混凝土結構表面受熱后，會產生爆裂現象，且在混凝土底層冷卻之后，還將會出現深裂紋。結構的荷載壓力和混凝土含水率（包括物理水含量和分子結合水）越高，產生爆裂的可能性越大，即使在混凝土配料中加入聚丙烯纖維也不會有明顯改善。未經保護的混凝土，如果其質量含水率超過 3%，在遇到高溫或火焰作用后5～30min，內就會產生爆裂，深度甚至可達40～50mm。這是造成隧道跨塌的主要原因。一般在150℃～200℃時，混凝土表面開始爆裂。 混凝土發生爆裂后，不僅直接威脅救援與逃生，還會使增強鋼筋直接暴露在火災中，減少承載結構的橫截面面積。
因此，隧道結構耐火設計應考慮其內部可能達到的最高溫度、升溫特性以及結構體的火災行為，確定相適應的設定火災規模與時間―溫度曲線，能保證隧道結構在所規定類型火災條件下的完整性與穩定性。
（二）通風及防排煙
根據隧道火災事故分析，由一氧化碳導致的死亡約占總數的50%，因直接燒傷、爆炸力及其他有毒氣體引起死亡的約50%。通常，采用通風、防排煙措施控制煙氣產物及運動可以改善火災環境，并降低火場溫度以及熱煙氣和火災熱分解產物的濃度、改善視線。
隧道通風主要有自然、橫向、半橫向和縱向通風四種方式。隧道內的通風系統在火災中要起到排煙的作用，其通風管道和排煙設備必須具備一定的耐火性能。對于隧道通風設計，一般需要針對特定隧道的特性參數（如長度、橫截面、分級、主導風、交通流向與流量、貨物類型、設定火災參數等）通過工程分析方法進行設計。我國規定通行機動車的一、二、三級隧道應設置機械排煙系統，四類隧道可采用自然排煙方式。機械排煙系統可與隧道的通風系統合用，且通風系統應符合機械排煙系統的有關要求。隧道火災避難設施內應設置獨立的機械加壓送風系統，其送風的余壓值應為30～50Pa。
（三）安全疏散與避難設施
人員在隧道內的正常疏散速度為1.5m/s，但在有煙氣的情況下可能只有1m/s。一般人的極限輻射熱耐受值為2～2.5kW/m2，消防人員在帶有空氣呼吸裝置時的耐受極限為30min，5kW/m2。一般，160℃的煙氣層的輻射熱為2kW/m2，270℃的煙氣層的輻射熱為5kW/m2。人員在疏散時的最高空氣溫度不應超過80℃，在此溫度下的耐受時間約為15min。
避難設施不僅可為逃生人員提供保護，還可用于消防隊員暫時逃避煙霧和熱氣的場所。在中、長隧道設計中，必須考慮人員安全避難所的設置，考慮通道的布置、隔間及空間的分配以及相應的輔助設施的需要。有些火災表明，火災時有些人雖已進入安全避難所，但由于熱和煙氣的泄漏，最終還是導致了死亡。因此，安全避難所的最低耐火極限除應與隧道結構的耐火極限一致，還應能夠隔絕高熱和阻止煙氣進入，通常應考慮在這些區域設置獨立的送風系統。一、二、三類采用縱向通風方式的單孔隧道或一、二類水底隧道，應根據實際情況設置直通室外的人員疏散出口或獨立避難所等避難設施。
（四）自動噴水滅火系統
自動噴水滅火系統是建筑物內應用最廣泛的一種滅火設施。但從現有試驗和使用情況看，目前在公路交通隧道內應用自動噴水滅火系統及其有效性仍存在很大爭議。一般，交通隧道內設置自動噴水滅火系統應充分考慮以下情況：
（1）隧道內的火災通常發生在車輛的下部、車廂里或車輛的發動機部分，安裝在隧道上部的噴頭往往達不到滅火效果。
（2）從火災引燃到噴頭動作之間有一段延遲時間，隧道內快速增長的火災使噴灑的細小水滴汽化而產生大量高溫蒸汽，不但難將火災撲滅反而會增加對逃生人員的危害性。
（3）隧道內部狹長，車輛行使形成的活塞風使熱量和燃燒產物會沿著隧道快速蔓延，僅啟動起火點上方的噴頭往往不起作用。
（4）滅火系統動作后產生的冷卻作用往往使沿隧道頂棚的熱煙氣層降低并破壞煙氣分層。
（5）系統中噴出的水會使路面變得濕滑、危險，并可能導致可燃液體火災進一步擴大。
（6）水源及相應排水系統、泵站，系統維護、電力保障等。
根據世界道路協會（PLARC）的有關報告，大多數國家認為絕大多數隧道火災發生于油箱和車廂內，自動噴水滅火系統作用不大。因此，在歐洲，自動噴水滅火系統僅用于特殊的目的。例如挪威有兩條隧道中安裝的自動噴水滅火系統是為了保護添加了聚亞氨酯的隧道內襯。比利時、丹麥、法國、意大利、荷蘭和英國的隧道則從不安裝自動噴水滅火系統。在日本，只有10km以上的長隧道和3km以上且通行載重貨車的短隧道要求安裝自動噴水滅火系統。在美國，只有幾條允許裝載危險品的車輛通行的隧道安裝了自動噴水滅火系統。NFPA502也建議僅當車輛運輸危險貨物時，才考慮采用水成膜泡沫雨淋系統。而我國《建筑設計防火規范》GB50016-2006對此未規定。現在比較認同的是:排煙速度> 6m/s 時，不能采用自動水噴淋系統。而隧道火災時排煙速度一般> 6m/s。而常規的消防對策推薦自動水噴淋系統，很令人費解。
（五）其他消防設施
從20**年起，我委制定并組織實施了本市高校安全技術防范系統建設三年達標計劃，從實踐來看，技防系統在高校安全穩定工作中發揮了積極作用，有效增強了校園綜合防控能力、提高了校園安全水平、預防和打擊了校園違法犯罪活動，成為維護校園安全穩定不可或缺的重要工具。
20**年是高校技防建設的第三年，也是全面建成、全面達標的關鍵一年。為進一步推進高校技防建設第三年的工作，使本市高校技防系統全面達到**市地方標準要求，現將有關事項通知如下：
一、加快進度，實現達標
各高校要充分認清技防系統在高校安全保衛工作中的重要作用，進一步加強對技防建設的組織領導，明確工作職責，繼續確保建設專項資金到位、管理工作制度到位、人機聯動處置機制到位。要根據前期的規劃和布局，加快推進速度，加強建設力度，在保質保量的前提下，盡快完成建設任務，確保三年達標計劃順利實現。我委將把技防建設情況作為一項重要指標，納入本市高校安全文明校園、平安單位創建和社會治安綜合治理考核評估體系。
二、20**年高校技防建設重點
（一）進一步鞏固和完善前兩年的技防建設成果。各高校要加強對已建系統的整合調配，使其發揮最大效用；要參照技術指標，定期進行檢查更新，將一些安裝位置不恰當、使用效果不理想和老化、過時、受損的設備進行及時更換和調整；加強對已建系統的維護保養，確保其有效運行。部分尚未完成強制性項目和學生宿舍區“四道防線”建設的高校，要在20**年上半年完成建設，不留空白點。要繼續在新生中推廣租用保管箱。
（二）根據**市地方標準，加強推薦性項目和校本個性化項目建設。各高校要根據自身情況和特點，認真對照地方標準的《配置要求》，根據“有利于維護校園安全穩定、有利于推進安全穩定工作、有利于維護師生切身利益”的原則，加強對校內重點區域、重要部位和重要場所的技防合理規劃，積極開展推薦性項目和地方標準以外的個性化項目的建設（有條件的學校可建設電子地圖等多媒體工作站），切實提高安全保衛工作水平。
（三）加強后勤設施安全改造。各高校要加強對學校后勤重點區域和重點部位的技防改造，特別是在學生食堂加工、原材料儲存場地等加裝防護門和監控設備；要對學生公寓、教室、圖書館等公共場所內部電力線路設施、設備進行檢修，發現問題及時更新調換；要通過技術手段，對學生宿舍違章使用大功率電器的情況進行有效控制，杜絕事故隱患。
（四）提高技防使用人員水平，完善人機聯動處置機制。各高校要加強對技防管理和操作人員的教育培訓，提高操作使用水平，做到安全操作，快速響應，妥善處置，確保人機聯動處置機制有效落實。20**年**月，我委將組織高校技防操作人員開展“安全技術防范系統操作人員崗位培訓”，實行技防操作人員持證上崗制度。
（五）強化管理，形成長效機制。各高校要建立健全技防管理體系和規章制度，提高硬件和網絡信息技術水平，妥善設定用戶權限和密碼管理，規范數據信息的使用、調用和保護等操作程序，建立集中監控、集中保存、集中處置的安全運行模式。要將三年達標計劃作為高校安全防范工作的新起點，實現三年達標計劃后，仍要繼續充分重視這項工作。要明確相應技防系統的管理制度和責任，落實升級更新、維護保養、人員配備的后期預算和要求，確保其發揮效用，并根據學校的發展和形勢的變化，不斷增添、加強技防配置，形成長效運作機制。
三、評估檢查
（一）本年度技防建設任務完成后，各高校應先進行自我評估，并于20**年**月**日前向我委提出評估申請。
（二）我委將根據高校提出的評估申請，組織專家對各高校的建設情況進行評估。評估時，將對強制性項目和學生宿舍區“四道防線”的建設情況進行回訪檢查，并將以上兩個項目的完成情況作為20**年繼續給予專項資助的前提條件。
（三）20**年我委將繼續安排專項經費推動安全技術防范系統建設工作，專項經費主要用于高校安全技術防范系統建設的追加投入或安全技術防范設施設備的日常維護。
關鍵詞：機房供配電；系統需求；結構配置；UPS選擇
中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 19-0000-02
1 機房供配電系統設計的基本需求
機房在系統中是控制核心，其主要的技術特征是：系統重要的負載比例高，因為機房的用電特征分析可以將機房的用電負載分為兩個大類，一種是保障性的負載，即主機、小型機、服務器、交換機等等，此類負載必須有不間斷的電源為其供電，即UPS的性能必須保證；另一種是機房輔助的負載，即空調、照明、消防、監控等系統，這些系統的用電特征是供電時間短，且可以中斷。在機房的設計中總結發現，機房的這兩類需求中占比是各有不同的，其第一種負載的占比通常可以達到70%以上，這也是機房供配電系統需要可靠運行的基本需求。
機房的供電等級較高，因為機房的負載特征，使其不能出現中斷，因此必須利用UPS實現持續供電，這就要求其他系統必須與之相配合，增加了系統設計的難度。同時其非線性的負載較多，機房內除了空調和照明等系統可以直接接入到外部電網中，其余設備都必須有UPS來過渡。非線性的負載所產生的諧波還會影響功率因數，這些因素都應被考慮到設計中。
為此，在機房設計中應考慮到以下原則：首先是機房的供配電系統必須按照國家標準，達到相應的技術等級，在保障人身安全的基礎上，滿足可靠供配電的需求，同時盡量利用先進的技術以避免更新過快；然后是機房的供配電系統應配合整個系統的需求，即針對不同的管理需求與環境限制來統籌設計，按照載荷形式、電容量、技術特征、區域供電特征等進行合理設計與配置；最后，供配電系統必須考慮節能的需求，即選擇先進的技術與設備對配線系統進行合理的優化，并使之達到節能的目標，在滿足性能的基礎上做到經濟節能是系統設計的另一個根本標準。
2 供配電系統的結構選擇
不同的機房有不同的特征與需求，這也決定了其供配電系統的結構特征。主要表現在供配電結構、斷路器層級選擇、UPS選擇等問題上，而首先解決的是以下幾個問題：
2.1 所在建筑的供電情況分析
任何機房都不能獨立存在，其都會建設在一個相對固定的建筑內，因此該建筑的供電與用電情況對其影響較大。因此在機房總用電量確定后，應向建筑的管理部門提出申請，與之協商確定能否達到供電標準，并解決存在的問題，這是機房設計的基礎。申請的內容將說明：總體用電量；負載性質；供電類別；機房內各種電氣設備的參數特征，如變壓器容量、線路組成、發電機容量等等；機房升級的規劃等；這樣才能讓建筑方為機房的建設提供必要的條件。
按照機房建設中對電源的規范，應按照一類市電進行設計。一類市電就是一類不間斷的供電系統，即從兩個可靠的供電線路中取得電源引入同一個線路中，兩路電源不會出現同時檢修或者故障的情況，且每條線路每月停電的次數不大于1次，平均的故障時間應小于0.5小時，即供電可靠性達到99%以上，兩路供電線路都應有自動切換設置。
2.2 機房的總體結構設計
按照機房的規劃方案，應提前在配電間安裝必須的動力電源柜和空調配電柜、綜合配電柜等設備，以此為供配電的基礎。交流配電柜的輸入應直接從建筑內的配電室引出，與之相連接，避免中間環節，以此降低供電的故障點。同時做好建筑配電室到機房之間的線路布置，保證安全可靠。具體的配電機構如下：一類負載，按照前面的分析，從市電的兩條線路接線，分別布置到建筑配電室的投切隔離開關，為K1和K2，經由兩條線路A和B進入，并分別接有UPS，設計為A路UPS系統和B路UPS，其設計可以分別采用不同的UPS系統，也可利用N+1臺冗余并聯UPS進行設計。A、B線路UPS輸出柜分別為兩條線路，每條分別引入到靜態開關的兩側，通過單相電源負載配電柜構成單電源負載供電；另一路則引入到A和B線路的配電柜上，構成雙電源負載供電。
二類負載的配電。此類負載也有兩條市電線路引出，分別從建筑的配電室引入投切隔離開關K1與K2，分別進過空調配電和綜合配電柜連接到系統中的照明、空調、門禁、監控等系統中，為其提供電源，而市電2號線路可以與發電機進行并網，當市電1、2線路同時出現故障的時候，建筑的配電室可以進行切換，利用發電機替代2號線路進行持續供電。也可選擇1、2號線路與發電機分別建立電源的方式，應視具體情況而選擇。
3 斷路器選擇與應用
供配電系統中為了保證安全有效的運行，因此必須在設計時考慮到故障問題，即盡量在最短時間和范圍內切除故障線路，保證總體系的安全，避免溢出而導致大面積癱瘓。為了實現此目標就必須選擇配置必要的保護電器，使得上下級的保護相配合，做到安全有效的運行。
根據供配電斷路器的基本性能，其在規定的時間內可以按照自身的參數設置來對配電線路和電動機設備、其他用電設備進行通斷操作，以此起到保護的效果，即電路中出現過載、短路、電壓過高等情況，斷路器就會按照需求進行逐級斷路。因此對上下級斷路器的配合與可靠性應作出準確的選擇，主要依靠斷路器本身的基本性來確定，即電流與時間的選擇性。目前在配電室出現的故障多為電流選擇性，即上下級之間的電流脫扣整定為上級大于下級的1.2倍，如果上下級選擇容量相同的斷路器則應按照時限來進行調整。上級應選擇脫扣時間稍長的設備，而下級則需與之配合。在機房設計中，應該選擇上下級相配合的開關，因為目前要利用時間作為相互配合的標準十分困難，所以在設計中應利用電流作為上下級斷路器配置的標準，即上級斷路器額定電流應大于下級斷路器額定電流的1.2倍。
4 UPS的選擇
系統中因為一類負載的比例較大，因此UPS是系統中安全有效的重點設備，在選擇上應注意：性價比的合理確定，UPS的投入在機房中較為重要，因此性價比必須考慮，同時應考慮其功率選擇應保證機房升級的需求；如無特殊要求則按照一類負載進行選擇，但應與設計進行配合；首選在線UPS，可以提高系統的安全與有效。在使用中還應注意：UPS的功率應配合一定的余量，即保證其功率因數，所有的用電設備的功率之和不能超過單條線路UPS系統功率的80%；同時UPS必須具備適應頻繁開關機的性能，尤其是長時間處在開機狀態的工況，且設計負載開機方式時為逐一進行，不要同時啟動；如購置備用的UPS需要長時間的存放而不能及時應用時，進行定期充電，對長時間不能應用的UPS應進行放電處理。
5 結束語
機房供配電設計是保證機房穩定安全運行的基礎，在設計中應保證線路的合理配置與設備的合理選擇，做到簡單可靠、配置合理，只有這樣才能保證機房設備的安全與有效的運行，以此達到機房服務系統的穩定性需求。
參考文獻：
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