JP2013539376A - 通常状態及び火災状態におけるトンネル換気方法及びシステム - Google Patents

通常状態及び火災状態におけるトンネル換気方法及びシステム Download PDF

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Abstract

非常時に換気ダクトを密閉する耐火フラップを有する３つの別々な換気ダクト４及び５に分割される水平隔壁１を備えるトンネル換気システム。フラップの位置を、トンネルの測定パラメータに応じて、トンネル内における火災の有無や、火災があった場合は火災位置に応じて、制御する。ファン３、３ａを、トンネル内で広がる状態に応じて、運転する。エアスクリーン６ａは、環境からトンネルに設計量を超えて空気が流入するのを防ぐ。本システムには、消防に十分な量の酸素含有量を低減した空気を収容する、車道下長手方向に配置される管状タンク９を組込む。火災が発生した場合、酸素含有量を低減した空気を、トンネルの火災区間の空間に取込む。
【選択図】図８

Description

本発明は、火災中にトンネル内の長手方向気流を防ぐだけでなく、長距離トンネルにおいて防火を提供するように設計した、通常状態及び火災状態におけるトンネル換気方法、及びかかる状態におけるトンネル換気システムに関する。本発明は、確実に気動を火災区域に滞留させると同時に消火して、トンネルの火災の影響を受けている区域外に、火災や煙が広がらないようにする。
トンネル、特に長距離トンネルに関して問題となっているのは、如何にして、火災による影響を受けていないトンネル部分に煙を拡散させずに、迅速且つ効率的に消火することと合せて、確実にトンネルから汚染ガスを容易且つ効果的に除去するかということである。本発明は、そうした技術的課題を、水平隔壁上方の当該換気区間を、垂直隔壁によって３つの別々な換気ダクトに分割する、換気システム及びトンネル換気方法を適用してトンネル内で気流を滞留させることで、解決する。本換気装置では、ダクトを、標準的なシャッタとは異なり、完全な密閉を提供するフラップとする。更にまた、本システムは、トンネル坑口の機関室に設置する換気ユニットから構成され、それにより、現在の交通を妨害せずに該ユニットが役割を果たせるようにする。トンネルから汚染された空気を連続的に排出するため、換気装置及び換気制御設備により、確実に、通常運転状態と火災状態の両方でトンネル壁と天井の汚染を最小限に抑制する。また、本トンネル換気制御システムは、空気を、抜き出された場所に戻すこともできるため、重大な微気候変化は生じない。本システムにより、浄化システムを設置可能になり、トンネルから汚染ガスを除去できる。本システムを全体として、エネルギレベルを低くするよう設計しており、その運転に最適なエネルギ消費を必要とする。トンネルで火災が発生すると、本発明によるシステムと方法により、確実に、火災が、隣接する２列のフラップ間の滞留空間に閉じ込められ、それにより本発明の主要な特徴の１つである、煙がトンネルの他の部分に拡散するのを抑えることを具体化できるが、これは、外気動が火災を通らない；即ち、フラップを通り、煙が側方ダクトを介して、及び必要に応じて中央ダクトを介して直接押流され、外気が両坑口から火災正面にあるフラップに来る、及び必要に応じて、一部中央ダクトにも来るからである。火災を報知する、及び正確に火災位置を検知するのと同時に、酸素含有量を低減した空気を、火災区間に導入し、それにより消火が行われる。火災正面のフラップに対する外気動と、少なくとも２つの換気ダクトを通しての汚染空気と煙の同時排出とにより、トンネル内で煙が拡散するのを制限し、その結果、トンネルのどちら側からも救助作業者が自由に到着できる。回収作業も、どちら側に向けても火災区域から取出して、最終的にトンネルから自在に出すことによって可能になる。酸素含有量を低減した空気を用いて消火する他に、本システムでは、他の薬剤やシステムを使用しても、消火可能である。
特許文献１では、トンネル全長に沿った３ダクト換気装置は記載されておらず、トンネルの始端にある補助用ファンのみが記載されている（図４）。また、火災区域で滞留状態にできない火災システムにおいて、吸引を達成する方法についても記載している（１７〜２４行目）。同システムは、外気が火災場所に流入することを防止できない。特許文献２では、確実に一層良好に吊り天井とトンネル型枠を密閉し、側方吸引換気ダクトについては想定していない（図１〜図５）吊り天井とタイロッドについて言及している。必要とされる防災については、吊り天井と隔壁の設計と詳細に基づくものとなっている。縦桁を有する吊り天井の設計では、我々が提案した設計とある程度類似点はあるが、我々の換気装置の原理は、前述の文献に記載されたものとは、３ダクトを使用する類似点を除いて、全く異なる。
特許文献３では、トンネル坑口上方に取付けた吸引ダクトと、車線下の外気供給ダクトを有する横断方向換気装置について記載している。この設計も同様に、トンネル内の火災が発生した場所で、滞留状態を提供するものではない。我々の新設計とは類似する機能も構造も持っていない。外形上方に設けた３本の換気管は、同じ換気機能はなく、以下に提供する解決方法のような換気ダクトの一部でもなく、従って、同特許で記載されたように、その数は３以上にも以下にもなることがある。
特許を付与された既存のトンネル換気システムのいずれも、長距離トンネル内での乗客やトンネル保護に対する必要条件を満足できていない。そうしたシステムの設計だけでも、我々の設計の主な効果を成す特徴である、火災区域で確実に滞留状態にすることは、不可能である。特許を付与された既存の解決方法は、トンネルにおける火災の問題を全く扱ってはおらず、単にトンネルの通常の換気について扱うのみである。解決方法は、外気をトンネルに取込み、交通で発生した汚染空気を除去することにある。
スイス国特許第ＣＨ４３３４２４号 スイス国特許第ＣＨ４７１２８７号 米国特許第１６４３８６３号
本発明の本質を成すものは、通常運転状態において、確実に汚染された空気をトンネル外に効果的に除去し、火災状態において、確実に、火災区域で発見された人々のために効果的に消防を行い、トンネル内の乗客が妨害なく安全に外気領域に、どちらの方向に移動するにしても、避難できるようにする、一種の空気力学を生成する換気システム及び方法である。また、消防士や救助作業者も、外気と共に火災区域に到着できる。本発明によるトンネル換気システムでは、水平隔壁上方に、垂直隔壁によって別々の３換気ダクトに分割した換気部分を設ける。換気ダクトに設置するのは、非常時に換気ダクトを密閉する耐火フラップである。該フラップの位置を、トンネルの測定パラメータに応じて、トンネル内における火災の有無や、火災があった場合は火災位置に応じて、制御する。坑口の機関室は、トンネル内での広がり状態に応じて運転するファンを収容する。トンネルに沿って吊り天井下に、システムを、火災の位置を含む、トンネル内の状態を正確且つ迅速に検知するために設置する。更にまた、通常及び火災状態における換気システムと、消防自体をモニタリングし、制御するコンピュータプログラムを備える。また、本発明は、環境からトンネル内へ設計量を超えて流入する空気を防ぐためにエアスクリーンを適用し、それにより所望する滞留気動を、通常と火災の両状態で達成する。本システムは、車道下長手方向に配置し、酸素含有量を低減した空気を、２区間での消防に十分な量収容する管状タンクを組込み、１区間は、２列のフラップ間の空間を表す。火災が発生した場合、酸素含有量を低減した空気を、トンネルの火災区間の空間に取込む。本発明は、通常状態と火災状態におけるトンネル換気方法を提供する。側方換気ダクトは、確実に汚染された空気をトンネルから連続的に吸引する役割を果たす一方で、中央換気ダクトは、測定パラメータの値が増減する状態において、更なる外気をトンネル内に取込み、火災状態では、汚染された空気及び煙をトンネルから除去する役割を果たし、如何なる状態でも、連続して外気をトンネル内に両坑口から供給する。トンネルの設計気動速度に応じて、ファン運転容量及び方向を制御し、少なくとも１つのエアスクリーンを入／切し、それにより環境からトンネル内への設計空気量を制御し、通常状態で、及び測定パラメータの値が増減する状態での他、火災が発生した場合に火災区間において長手方向気流が全く無い状態で、設計気流を達成できる。本方法は、トンネルに広がる測定状態に応じて、３ダクト全てにおいてフラップを配置することを含む。
これ以降、以下の図面を参照して、本発明の詳細な説明を行う。
トンネルの断面図である。 避難通路を有するトンネルの断面図である。 避難通路の縦断面図である。 測定用プローブと設置した設備を示すトンネルの縦断面図である。 通常状態におけるトンネル及び気流の断面図である。 火災状態におけるトンネル及び気流の断面図である。 火災状態におけるトンネル及び気動の縦断面図である。 中央ダクトにおけるフラップの位置と、坑口の片方付近で火災が発生した場合のファン運転である。 中央ダクトにおけるフラップの位置と、トンネル中央の何処かで火災が発生した場合のファン運転である。 中央ダクトにおけるフラップの位置と、トンネルの何処かの部分で火災が発生した場合のファン運転である。
トンネル換気システムは、その上方に２隔壁（２）を有する吊り天井、又は内蔵型耐火フラップ（４）及び（５）を有する３ダクトを使用することを伴うが、該フラップの大きさを、吸引中に十分な吸気速度を確保し、ダクトの片方の側部から他方の側部まで、実際にはトンネルの片方の側壁から他方の側壁まで延在させる大きさとする。側方ダクトのフラップ（４）は、長手方向軸に沿って上に開き、中央ダクトのフラップ（５）は、ダクトの長手方向軸と直交する軸に沿って上に開く。全てのフラップに駆動部を配置し、通行中でも換気ダクトで保持できる。
通常状態及び火災状態におけるトンネル換気システムでは、所与の高さでトンネルを、水平隔壁（１）によって交通部分と換気部分とに分割し、該システムは、交通部分からバネ付圧力扉（１５）を通り出入りできる側方避難通路（１６）を含み、換気部分を水平隔壁（１）上方に配置し、垂直隔壁（２）によって３つの別々な換気ダクト（２）に分割し、換気ダクトは、トンネル長に沿って５０〜１００メートル離間しており、内蔵型のフラップ列（４）及び（５）を含み、当該システムは、トンネルの状態を検知するシステムと、通常状態と火災状態とで該システムをモニタリングし制御するためのコンピュータプログラムを有する制御システムと、少なくとも片方の坑口にある換気ダクトの入口に少なくとも３つのファン（３、３ａ）を更に含む。側方避難通路（１６）では、トンネルの少なくとも片方の坑口にある機関室に取付けた１つ又は複数のファン（１４）によって超過圧力を提供し；車道の下に長手方向に配置した管状タンク（９）を更に組込み、該タンクには、２区間を十分消火する容量の酸素含有量を低減した空気を収容し、該２区間の１区間は、フラップ（４）及び（５）の隣接する２列間の空間を表し、火災が起きた場合に、酸素含有量を低減した空気を、トンネルの火災の影響を受けている区間に、格子状ダクト（１２）を通して、爆発弁（１０）と配管（１１）を介して取込み；トンネルの少なくとも片側に、本システムは、設計量を超えて環境からトンネル内へ外気が流入するのを防止し、火災時にトンネル内の滞留気動を持続させるエアスクリーン（６ａ）を生成するファン（６）を、含む。側方ダクトに設置するファン（３）を、固体粒子を分離するシステムに軸設／斜設する一方で、中央ダクトに設置するファン（３ａ）を、可逆／軸流式とする。
フラップ（４）及び（５）を、トンネルの片側から他側までの天井全幅を被覆するように、３換気ダクト全ての水平隔壁（１）に設置する消防用電気モータ又は油圧フラップとし、閉じた際に、完全に密閉でき、側方ダクトのフラップ（４）は、長手方向軸に沿って上に開き、中央ダクトのフラップ（５）は、ダクトの長手方向軸に直交する軸に沿って上に開く。トンネル内の状態を検知するシステムは、酸素濃度、一酸化炭素濃度を測定するプローブ（１３）、視界測定用チャンバ及び／又はセンサ、温度及び煙測定用プローブ（７）、及び気流速度測定用プローブ（８）から成り、プローブ（１３）及び視界センサの測定パラメータによって、換気ダクトにあるファン（３、３ａ）の運転を制御し、プローブ（８）の測定パラメータによって、少なくとも１つのファン（６）のスイッチを入／切して、エアスクリーン（６ａ）を制御する。更にまた、側方ダクトの外形を大きくし、上記換気ダクト全てが、確実に連続して汚染された空気や、火災の場合の煙をトンネルから吸引し、通常状態で、一酸化炭素濃度が高くなり、トンネル内の視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が低下した際に、中央ダクトは、更なる外気をトンネル内に取込む役割を果たす。火災状態では、中央ダクトは、トンネルから汚染された空気と煙を除去する役割を果たし、片方の坑口に近い区間で火災が発生した場合に、中央ダクトは、外気を取込む役割を果たす。図１は、トンネルの断面図を示しており、所与の高さで、トンネルを水平隔壁（７）によって交通部分と換気部分とに分割しているのが分かる。水平隔壁上方の換気部分を、垂直隔壁（２）によって、３つの別々な換気ダクトに分割し、該ダクトの側方ダクトを大きく、中央ダクトを小さな外形にする。各坑口の換気ダクトへの入口に、少なくとも３つのファン（３、３ａ）を設置するが、ファン（３）を側方ダクトに設置し、軸流／斜流式とし、ファン（３ａ）を中央ダクトに設置し、可逆流／軸流式とする。ファン（３、３ａ）を、各坑口上方にある機関室に取付け、該ファンを、トンネルの交通を妨害せずに、保持できる。図３は、トンネルの断面図と、通常状態における気流について示しており、側方ダクトが、最小レベルでトンネルから汚染された空気を連続して吸引する役割を果たし、外気は原則として坑口を通り流入する。非常時と通常状態とも、外気を中央ダクトを通して取込める。酸素の値、一酸化炭素の値又は視界（１３）が、トンネルの特定区域で許容可能な限界を超えた場合、外気を、中央ダクトを介して当該箇所に注入する。一酸化炭素濃度が連続的に上昇した場合又は視界が連続的に低下した場合、側方ファンの運転を自動的に調整し、それにより出来る限り電力消費を抑えながら、非常に効果的なトンネル換気を確実に行う。
中央ダクト及び側方ダクトは、設置したフラップ（４）及び（５）を含み、該フラップは、火災が発生した場合に、従来のシャッタとは異なり、完全に密閉するが、これは既知の解決方法に対して極めて異なる点である。断面図を見ると、フラップ（４）及び（５）を、トンネル長に沿って５０〜１００メートル離間して、３ダクト全てに取付けている。フラップ（４）及び（５）を、トンネルの片側から他側までの天井全幅を被覆して、水平隔壁（７）に設置する（図１参照）。図２及び図３は、避難通路（１６）を有するトンネルの断面図と、避難通路（１６）の縦断面図を示している。仕切られた側方避難通路（１６）では、超過圧力を約５０Ｐａとし、入口を、２５０ｍ毎に、トンネルの交通部分からバネ付圧力扉（１５）を介して設ける。超過圧力を、トンネル坑口の機関室に取付けたファン（１４）によって生成する。避難通路（１６）は、長距離２車線トンネル用に、道路交通トンネルに平行して建設しなければならない更なるサービストンネル通路と置換えられる。避難通路（１６）における超過圧力は、トンネルの道路部分から前述した避難通路（１６）に汚染された空気が侵入する可能性を防げる。
トンネルの各入口では、エアスクリーン（６ａ）を特別なファン（６）によって生成して、空気が設計量を超えてトンネルに入るのを防ぐ。これは、風が強い、坑口間の高度差が大きい、建設したトンネルの立地で気象条件が様々に変化するという特徴を持つエリアでは、極めて重要である。上記条件に応じて、エアスクリーン（６ａ）をトンネルの片側だけに設けてもよい。
火災状態では、換気システムと、火災場所を早急に検知することが、極めて重要な役割を果たす。正確な火災場所を検知後に、全フラップ（４）及び（５）は、火災場所のフラップ（４）及び（５）を除いて、両坑口の３ダクト全てを自動的に密閉する。坑口でのファンの運転を、フラップ（４）及び（５）前の気流速度（８）を測定することによって制御し、その結果、確実に、火災場所を通る長手方向の外気流（火災場所への外気の供給）が無くなるようにする。可逆流式フラップを有する中央ダクトは、トンネルのどの部分が火災発生によって影響を受けているかに関係なく、それに対応する。また、中央ダクトのフラップは、隔壁としても機能し、該ダクトを、一方で吸引システムとして、他方で供給システムとして運転可能にする。
トンネルに沿って、吊り天井の下に、システムを、火災位置を含むトンネルの状態を正確且つ迅速に検知するために、設置する。検知システムは、酸素濃度、一酸化炭素濃度を測定するプローブ（１３）、視界測定用チャンバ及び／又はセンサ、温度及び煙測定用プローブ（７）、及び気流速度の測定用プローブ（８）から成る。側方ダクトのファンを、酸素、一酸化炭素プローブ（１３）及び視界センサによって制御し、それにより、坑口から来る最低限必要な外気量を連続的に供給し、全フラップを通して均一に押流すようにする。測定パラメータの値が許容可能限度を超えると、第１段階として、外気を、中央ダクトを介して各場所に注入する。該値が上昇し続けるのであれば、次の段階で、側方吸引ファンの運転を増強し、それにより坑口を通る追加外気の供給を増大させる。有害ガスの値が上昇し続ける場合、中央ダクトを、吸引又は供給用に使用する。その結果、３ダクト全てで、最大設計空気を押流する。如何なる状態でも、坑口からトンネルに連続的な外気動の効果を得られる。通常状態と火災状態とで確実に同じ外気速度にするために、気流速度プローブ（８）を３００〜５００ｍ毎に設置して、トンネル坑口にある機関室に取付けたファンを制御する。車道の下には、管状タンク（９）を設ける。タンク（９）は、２区間を消火するのに十分な容量の酸素含有量を低減した空気を含み、１区間は、隣接する２列のフラップ（４）及び（５）間の空間を表す。火災が発生した場合、酸素含有量を低減した空気を、爆発弁（１０）を介して吹き込み、トンネル空間に、格子状ダクト（１２）を通して取込み、それと同時に、該ダクトは、車両が片方の車線から他の車線に進入する際に、音響アラーム警報を発する。火災場所で滞留状態に達する（長手方向の気動がなくなる）と直ぐに、酸素含有量を低減した加圧空気を吹き込み、それにより火災区域の酸素濃度が、９〜１５％減少し、その結果燃焼が不可能になり、人命への脅威が無くなる。酸素含有量を低減した加圧空気を、少なくとも１箇所を消火するのに十分な容量の、トンネル車道下に長手方向に配置したタンク（９）内に貯蔵する。タンク（９）内の酸素含有量を低減した加圧空気を、電磁爆発弁（１０）、配管（１１）、格子状体（１２）を介して、車道に沿って放出する。また、該空気を、片方の車線から他方の車線に進入させないようにする、運転者に対する警告としても役立てられる。
火災区間で酸素含有量を低減した空気と既存の空気との混合が、即座に起こり、酸素含有量の範囲が９〜１５％となる混合物が全火災区間に充満する。また、他の消防システムで消火してもよいが、火災区間の気動状態により、酸素含有量を低減した空気を適用することも可能である。通常及び火災状態下のトンネル換気方法では、通常状態及び火災状態でトンネル換気に必要な空気量の規定が必要である。この方法は、その上方に２隔壁を有する吊り天井、又は内蔵型耐火フラップを有する３換気ダクトの使用を伴い、該フラップの大きさを、吸引中に十分な吸気速度を確保し、ダクトの片側から他側に、実際は、トンネルの片方側壁から他方側壁に延在する大きさとする。側方フラップ（４）は、長手方向軸に沿って開き上がり、中央フラップ（５）は、ダクトの長手方向軸に直交する軸に沿って開き上がる。全フラップに駆動部を配置し、通行中でも、換気ダクトで保持できる。ファンを、各坑口上方の機関室に取付け、トンネルの交通を妨害せずに保持できる。トンネルに入ってから５０ｍの距離で、坑口から入る空気の速度ｖ２、３を測定し、設計速度ｖｉに応じて、エアスクリーンファン（６）を制御し；エアスクリーンにより、設置したファンが除去できる最大許容可能設計空気量ｑｍａｘまでのみ、外気が坑口を通りトンネル内に流入可能にする。
トンネルに沿って吊り天井の下で、システムを、火災位置を含む、トンネルの状態について正確に且つ迅速に検知するように、設置する。該システムは、ビデオ監視部、煙分析部、感熱性ケーブル等を含む。
側方ダクトにあるファン（３）の運転を、酸素、一酸化炭素に関するプローブ（１３）のパラメータ及び視界測定値に応じて、制御する。側方換気ダクトにあるファン（３）は、負圧を発生し、それにより坑口を通して入る最低限必要な空気量を連続的に供給する。測定酸素及び一酸化炭素濃度の値及び測定視界が許容可能なレベルより上昇／低下した場合、第１段階として、更なる外気を、中央ダクトを介して各場所へ注入する。各値が上昇し続けるのであれば、次の段階で、側方吸引ファン（３）の運転、従って坑口を通した追加外気の供給を、増大させる。有害ガスの値が上昇し続ける場合、中央ダクトを、吸引又は供給に使用する。その結果、全３ダクトで、最大設計吸引空気を提供する。如何なる状態でも、坑口からトンネルに連続的な外気動の効果を得られる。
交通が最少の状態では、側方ダクトの吸引換気は、最低レベルで運転する必要があり、それにより、坑口からトンネルへ、速度約０．３ｍ／秒で、連続的な外気動の効果を確保する。これは、火災位置を決定した後に、全て側方換気ダクトの負圧によって、換気システムがその機能を極めて迅速に果たすための要件となる。
また、通常及び火災換気システムは、トンネルに流入する空気が、該空気が引き込まれた側に戻るため、トンネルの両側での微気候における変化を防止できる。
側方ダクトを通して汚染された空気を均一に連続的に吸引することで、トンネル内壁は、長期間きれいなままとなり、トンネルの交通部分内側での清掃作業が少なくて済む。換気システムの運転中でも、換気ダクトを掃除できる。本システムは、トンネルの交通状態に応じて運転するため、エネルギ効率が高い。ファンを、調速機（ｒｐｍ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）によって制御し、ファンは、有効な運転に必要なエネルギ量だけを使用する。
火災の位置を決定すると直ぐに、全３換気ダクトで、全フラップ（４）及び（５）は、坑口から、火災区域の極近くにあり、完全に開いているフラップ（４）及び（５）まで閉じる。トンネル状態を検知するシステムに加えて、３００〜５００ｍ毎に、気流速度プローブ（８）を設置し、該プローブで、トンネル坑口にある機関室に取付けたファン（３、３ａ）を、確実に坑口から火災区域近くの開フラップまで来る外気の速度ｖｉとｖ２が等しくなるように、制御する。機関室にあるファンの吸引容量は、トンネル内の気流速度の測定値と共に変化する。トンネルの縦断面図を見ると、火災区域が非対称的に位置する場合、中央ダクトは、火災区域の坑口に近い側で十分な吸引を提供し、遠い側で外気によって、上述した気流速度を容易に均等にする。これを、開状態中に、中央ダクトの仕切りとなるフラップ（５）の設計によって達成する。その目的で使用するフラップ（５）は、少なくとも、速度測定プローブ（８）の位置が当該フラップと火災区域の間に存在するようには、火災区域から十分に離すべきである。
本システムは全体として、火災に沿った気動が、外気を火災区域に進入させず、火災からの煙を拡散させない反転エアスクリーンのように見えるように、運転する。そうすることで、火災区域における長手方向の気動が無くなり、代わりに火災の煙が両側から開状態のフラップ（４）及び（５）に向けて移動することが、達成される。煙と外気が混合されて、ダクトを通り開フラップ（４）及び（５）を介してファンへと押流され、１００％気密な閉フラップ（４）及び（５）によって更に送出される。ダクトを通り移動中に、混合物は冷えて、ファン（３、３ａ）によって大気中に排出される。通常及び火災の両状態での汚染された空気を浄化するフィルタを設置することができる。ファン（３、３ａ）は、１００％気密のフラップ（４）及び（５）のおかげで、通常適用されるシャッタの透過率のために、別の方法で提供されるべき更なる空気量に対応する大きさにする必要はない。
坑口から火災区域に近接するフラップ（４）及び（５）までのフラップを閉じると、火災は隔離され、消火が進行できる。隣接する２列のフラップ間にある火災区域で滞留状態となるため、酸素含有量を低減した空気によって消火可能である。酸素含有量を低減した空気を管状タンク（９）内に入れて、トンネルの全長に亘り、車道下に配置する。タンク（９）の容量は、２区間で消防するのに十分な量とする。１区間を、隣接する２列のフラップ（４）及び（５）間の空間とする。酸素含有量を低減した空気を、格子状ダクト（１２）を通して取込み、それと共に、車両が片方の車線から他方の車線に進入する際に、音響アラーム警告を発する。酸素含有量を低減した空気と火災区間に存在する空気との混合は、即座に起こり、９〜１５％の酸素含有量の混合物で火災区間全体を満たす。また、任意の他の消防システムでも消防できる。
通常状態及び火災状態における換気及び消防方法は、本システムにより、通常状態及び火災状態におけるトンネル換気に対する最大許容可能設計空気量ｑｍａｘを規定するが、該方法は、
トンネルの入口から最大５０ｍの距離で、気流速度ｖを測定し、ファン（６）によってエアスクリーン（６ａ）のスイッチを入／切して、設置したファン（３、３ａ）が除去できる最大許容可能設計空気量ｑｍａｘまでだけ外気を坑口を通してトンネル内に進入可能にし、
３００〜５００ｍ毎にトンネルで気流速度ｖを同時測定し、気流速度ｖに応じて、プローブ（８）は、トンネル坑口にある機関室に取付けたファン（３）及び（３ａ）の運転容量を制御し、
プローブ（１３）によって、トンネル内の酸素、一酸化炭素の値及び視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を同時測定し、プローブ（１３）は、ファン（３）及び（３ａ）を制御し、測定パラメータの値に応じて、側方換気ダクトによってトンネルから空気を均一に吸引し、それにより最小限必要な外気量を、坑口を通して連続的に供給し、
プローブによって温度及び煙を測定し、火災状態にある位置を検知し、
測定した温度及び煙のパラメータに応じて、換気ダクトのフラップ（４）及び（５）の開き（ｏｐｅｎｉｎｇ）を制御し、トンネル内で設計気流速度ｖ２を、通常状態又は火災状態に関係なく確立するように、前述した段階全てを、機能的に相互連係させ；側方換気ダクトが、トンネルから汚染された空気を、又は火災が発生した場合に煙を、連続的に除去する役割を果たし、中央換気ダクトが、トンネル内で酸素及び一酸化炭素濃度が上昇／低下、及び空気視界が低下する状態では、更なる外気をトンネルに取込む役割を果たす一方で、火災状態では、トンネルから汚染された空気と煙を除去する役割を果たし、片方の坑口に近い区間で火災が発生した場合には、空気を供給する役割も果たし；通常と火災の両状態で、連続的な外気供給を、トンネル坑口から提供し、火災状態では、空気を坑口から、トンネルの火災の影響を受けている区間付近に配置されたフラップ（４）及び（５）まで取込む。トンネルの特定場所で、測定パラメータの値が許容可能限度の外にある場合、第１段階として、更なる外気を、各場所へ中央ダクトを通して注入し；該値が、許容可能限度から逸脱し続けるなら、第２段階で、側方吸引ファン（３）の運転、従って坑口を通しての追加外気供給を増大させ；該値が、許容可能限度から逸脱し続けるなら、第３段階で、中央ダクトにより吸引機能を実行する。測定パラメータを、酸素濃度、一酸化炭素、視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）、気流速度ｖ、温度、煙、排ガス濃度の他、２つ以上のパラメータの任意の組合せとする。
火災の正確な場所を検知した後、全フラップ（４）及び（５）は、両坑口にある３ダクト全てで、火災場所のフラップ（４）及び（５）を除き、自動的に密閉する。該坑口の片方に近い区間で火災状態を検知した後、中央換気ダクトのフラップ（５）は、ダクト外形を密閉するが、気流速度測定プローブ（８）が当該フラップ（５）と火災との間に配置するように、少なくとも、火災区域から十分に離隔させる一方で、中央ダクトの他のフラップ（５）を下ろし、火災区域から遠くに離隔しているファン（３ａ）は、外気を取込むように運転する一方で、火災区域に近いファン（３ａ）は、火災区域から空気及び煙を押流すように運転し、坑口の少なくとも片方での気流速度ｖが、設計速度ｖ２を超えて上昇した場合、エアスクリーン（６ａ）のファン（６）が運転を開始する。トンネルの中央により近い区間で火災状態を検知した後に、火災区域の境界となる隣接するフラップ（５）は、気流や煙を中央換気ダクトを通してトンネル出口に向けて指向させるように、ダクト外形を閉じる一方、中央ダクトの他のフラップ（５）を下ろし、両坑口のファン（３ａ）は、空気及び煙を火災区域から押流すように運転し、少なくとも片方の坑口の気流速度ｖが、設計速度ｖ２より上昇した場合に、エアスクリーン（６ａ）が運転を開始する。側方ダクトでは、トンネルの任意の領域で火災状態を検知した後、該火災区域の境界となる隣接するフラップ（４）は、空気や煙の流れを中央換気ダクトを通してトンネル出口に向けて指向させるように、側方ダクトの外形を限定する一方、中央ダクトの他のフラップ（５）を下ろし、両坑口のファン（３ａ）は、空気及び煙を火災区域から押流すように運転し、少なくとも片方の坑口の気流速度ｖが、設計速度ｖ２より上昇した場合に、エアスクリーン（６ａ）は運転を開始する。
火災を隔離したら直ぐに、隣接する２列のフラップ（４）及び（５）間で、酸素含有量を低減した加圧空気を、タンク（９）から、格子状ダクト（１２）を通して爆発弁（１０）と配管（１１）を介して火災区域に同時に取込み、酸素含有量を低減した空気と混合すると、その結果即座に消火が起こる。消防を、同目的に適した任意の他の薬剤でも行える。
ファン（３、３ａ）の運転容量及び方向を、トンネル内の気流速度ｖと、酸素、一酸化炭素濃度と、視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を測定することによって、設計気流速度ｖ２（３、３ａ）に応じて、制御し、少なくとも１つのエアスクリーン（６ａ）のスイッチを入／切し、それにより環境からトンネル内へ流入する設計空気量を、調整し、設計気動を、通常状態で、許容可能限度の外にある測定パラメータの値に相当する状態、及び火災区域に広がる火災状態で、得られる。火災区域で、隣接するフラップ（５）の位置を、該フラップが中央ダクトを閉じる、又は３換気ダクト全ての気流を指向させるようにして、及びファン（３、３ａ）の運転容量及び方向を調整し、少なくとも１つのエアスクリーン（６ａ）のスイッチを入／切して、得た後に、火災区域で長手方向気動が無い状態を、達成できる。上記火災換気方法により、確実に火災区域で発見された人々のために効果的な消防を行い、トンネル内の乗客が妨害なく安全に外気領域に、どちらの方向に移動しても、避難できる。その結果、消防士や救助作業者は、外気と共に火災区域に到着できる。

Claims (18)

  1. 通常状態及び火災状態におけるトンネル換気システムであり、前記トンネルを、水平隔壁（１）によって、所与の交通高さで、交通部分と換気部分に分割し、前記システムは、前記交通部分からバネ付加圧扉（１５）を通りアクセスする側方避難通路（１６）を含み、前記換気部分を、前記水平隔壁（１）上方に配置し、垂直隔壁（２）によって３つの別々な換気ダクトに分割し、前記換気ダクトは、前記トンネル長に沿って５０〜１００ｍ離間され、内蔵型のフラップ（４）及び（５）の列を含み、前記システムは、トンネル状態を検知するためのシステムと、通常状態及び火災状態で前記システムをモニタリングし制御するためのコンピュータプログラムを有する制御システムと、少なくとも片方の坑口の前記換気ダクトへの前記入口に、少なくとも３つのファン（３、３ａ）とを更に含む、前記トンネル換気システムであって、
    前記側方避難通路（１６）において、超過圧力を、前記トンネルの少なくとも片方の坑口にある機関室に取付けた１つ又は複数のファン（１４）によって提供し、
    前記システムは、車道下に長手方向に配置し、２区間を消火するのに十分な量の、酸素含有量を低減した空気を収容する管状タンク（９）を含み、１区間は、隣接する２列のフラップ（４）及び（５）間の空間を表し、火災が発生した場合に、酸素含有量を低減した空気を、爆発弁（１０）及び配管（１１）を介して、格子状ダクト（１２）を通して前記トンネルの火災の影響を受けている区間に取込み、
    前記トンネルの少なくとも片側で、前記システムは、環境から前記トンネル内に、設計量を超えて外気が流入するのを防ぐエアスクリーン（６ａ）を生成し、火災が発生した場合に、前記トンネル内で滞留した気動を持続させることを特徴とする、システム。
  2. 前記側方ダクトに設置した前記ファン（３）を、固体粒子を分離するシステムを有する軸流式／斜流式とする一方で、前記中央ダクトに設置した前記ファン（３ａ）を、可逆流式／軸流式とすることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記フラップ（４）及び（５）を、前記トンネルの片側から他側までの天井全幅を被覆するように、３ダクト全てに設置する前記水平隔壁（１）に設置する消防用電気モータ又は油圧フラップとし、閉じると、完全に密閉でき、前記側方ダクトの前記フラップ（４）は、長手方向軸に沿って上に開き、前記中央ダクトの前記フラップ（５）は、前記ダクトの長手方向軸に直交する軸に沿って上に開くことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記トンネル内の状態を検知する前記システムは、酸素濃度、一酸化炭素濃度を測定するプローブ（１３）と、視界を測定するチャンバ及び／又はセンサと、温度及び煙を測定するプローブ（７）と、気流速度を測定するプローブ（８）とから成り、前記プローブ（１３）と前記視界センサの測定パラメータによって、前記換気ダクトの前記ファン（３、３ａ）の運転を制御し、前記プローブ（８）の前記測定パラメータによって、少なくとも１つのファン（６）のスイッチを入／切して、前記エアスクリーン（６ａ）を制御することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記タンク（９）は、酸素含有量を低減した加圧空気を収容することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記タンク（９）は、任意の他の消防用ガス剤を収容することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記側方ダクトの外形を、前記中央ダクトより大きくし、全ての前記換気ダクトは、確実に連続して汚染された空気や、火災の場合の煙を前記トンネルから外に吸引する役割を果たし、通常状態で、一酸化炭素濃度が高くなり、前記トンネル内の視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が低下した際に、前記中央ダクトは、更なる外気を前記トンネル内に取込む役割を果たすことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
  8. 火災状態では、前記中央ダクトは、前記トンネルから汚染された空気及び煙を除去する役割を果たし、片方の前記坑口に近くに位置する区間で火災が発生した場合には、前記中央ダクトは、外気を取込む役割を果たすことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
  9. 請求項１乃至８下で規定する前記システムによる、通常状態及び火災状態の前記トンネルにおける、換気及び消防方法であり、最大許容可能設計空気量ｑｍａｘを、通常状態及び火災状態でのトンネル換気に対して規定する方法であって、該方法は、
    前記トンネルの前記入口から最大５０ｍの距離で、気流速度ｖを測定し、前記ファン（６）によってエアスクリーン（６ａ）のスイッチを入／切して、その結果前記設置したファン（３、３ａ）が除去できる前記最大許容可能設計空気量ｑｍａｘまでだけ外気を前記坑口を通して前記トンネル内に進入可能にし、
    ３００〜５００ｍ毎に前記トンネルで気流速度ｖを同時測定し、前記気流速度ｖに応じて、前記プローブ（８）は、前記トンネル坑口にある前記機関室に取付けた前記ファン（３）及び（３ａ）の運転容量を制御し、
    前記プローブ（１３）によって、前記トンネル内の酸素の値及び一酸化炭素の値及び視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を同時測定し、前記プローブ（１３）は、前記ファン（３）及び（３ａ）を制御し、前記測定パラメータの値に応じて、前記側方換気ダクトによって前記トンネルから均一に空気を吸引して、それにより最小限必要な外気量を、前記坑口を通して連続的に提供し、
    プローブによって温度及び煙を測定し、火災状態の位置を検知し、
    前記測定した温度及び煙のパラメータに応じて、前記換気ダクトの前記フラップ（４）及び（５）の開きを制御し、
    前述した段階全てを、前記トンネル内で前記設計気流速度ｖ２を、通常状態又は火災状態に関係なく確立するように、機能的に相互連係させ、前記側方換気ダクトは、前記トンネルから汚染された空気を、又は火災が発生した場合の煙を、連続的に除去する役割を果たし、
    前記中央換気ダクトは、前記トンネル内で酸素濃度、一酸化炭素濃度が上昇／低下、及び視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）が低下する状態では、更なる外気を前記トンネルに取込む役割を果たす一方で、火災状態では、前記トンネルから汚染された空気と煙を除去する役割を果たし、片方の前記坑口に近い区間で火災が発生した場合には、空気を供給する役割も果たし、
    通常と火災の両状態で、連続的な外気供給を、前記から前記トンネルへと提供し、火災状態下では、空気を前記坑口から、前記トンネルの火災の影響を受けている区間付近に配置された前記フラップ（４）及び（５）まで取込むことを特徴とする、方法。
  10. 前記トンネルの特定場所で、前記測定パラメータの値が許容可能限度の外にある場合、第１段階として、更なる外気を、前記各場所へ前記中央ダクトを通して注入し、前記値が、前記許容可能限度から逸脱し続けるなら、第２段階で、前記側方吸引ファン（３）の運転、従って前記坑口を通る追加外気供給を強め、前記値が、前記許容可能限度から逸脱し続けるなら、第３段階で、前記中央ダクトが代って吸引を実行することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  11. 前記坑口の片方に近い区間で火災状態を検知した後、前記中央換気ダクトの前記フラップ（５）は、前記ダクト外形を密閉するが、前記フラップ（５）を、前記気流速度測定プローブ（８）が、前記フラップ（５）と火災との間に配置するように、少なくとも、火災区域から十分に離隔させる一方で、前記中央ダクトの他の前記フラップ（５）を下ろし、前記火災区域から遠くに離隔している前記ファン（３ａ）は、外気を取込むように運転する一方で、前記火災区域に近いファン（３ａ）は、前記火災区域から空気及び煙を押流すように運転し、前記坑口の少なくとも片方での気流速度ｖが、前記設計速度ｖ２を超えて上昇した場合、前記エアスクリーン（６ａ）の前記ファン（６）が運転を開始することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  12. 前記トンネルの中央に近い区間で火災状態を検知した後、前記火災区域の境界となる隣接する前記フラップ（５）は、気流や煙の動きを前記中央換気ダクトを通して前記トンネル出口に向けて指向させるように、前記ダクト外形を閉じる一方、前記中央ダクトの他の前記フラップ（５）を下ろし、両坑口の前記ファン（３ａ）は、空気及び煙を前記火災区域から押流すように運転し、少なくとも片方の前記坑口の気流速度ｖが、前記設計速度ｖ２より上昇した場合に、前記エアスクリーン（６ａ）が運転を開始することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  13. 前記トンネルの任意の領域で火災状態を検知した後、前記火災区域の境界となる隣接する前記フラップ（４）は、気流や煙の動きを前記側方換気ダクトを通して前記トンネル出口に向けて指向させるように、前記側方ダクトの外形を限定する一方、前記中央ダクトの他の前記フラップ（５）を下ろし、両坑口の前記ファン（３）は、空気及び煙を前記火災区域から押流すように運転し、少なくとも片方の前記坑口の気流速度ｖが、前記設計速度ｖ２より上昇した場合に、前記エアスクリーン（６ａ）が運転を開始することを特徴とする、請求項９、１１及び１２に記載の方法。
  14. 火災を隔離したら直ぐに、隣接する２列の前記フラップ（４）及び（５）間で、酸素含有量を低減した加圧空気を、前記タンク（９）から、前記爆発弁（１０）と前記配管（１１）を介して前記格子状ダクト（１２）を通して前記火災区域に同時に取込み、酸素含有量を低減した空気と混合し、それにより即座に消火が起こることを特徴とする、請求項１１乃至１３に記載の方法。
  15. 前記タンク（９）は、酸素含有量を低減した加圧空気を収容することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
  16. 消火を、前記目的に適した任意の他の薬剤でも行えることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
  17. 前記トンネル内の気流速度ｖを測定することによって、及び前記トンネル内の酸素濃度、一酸化炭素濃度及び視界（ａｉｒ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を測定することによって、設計気流速度ｖ２に応じて、前記ファン（３、３ａ）の運転容量及び方向を、調整し、少なくとも１つのエアスクリーン（６ａ）のスイッチを入／切し、それにより環境から前記トンネル内へ流入する前記設計空気量の送り速度（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）を制御し、前記設計気動を、通常状態において達成でき、前記測定パラメータの値が前記許容可能限度の外にある状態において、及び前記火災区域に広がる火災状態において、達成できることを特徴とする、請求項９乃至１４のいずれかに記載の方法。
  18. 前記火災区域で、前記隣接するフラップ（５）の位置を、該フラップが前記中央ダクトを閉じる、又は３換気ダクト全ての気流を指向させるようにして、及び前記ファン（３、３ａ）の運転容量及び方向を調整し、少なくとも１つのエアスクリーン（６ａ）のスイッチを入／切することによって、得た後に、長手方向気動が無い状態を、達成できることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
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