王赟飞

（中交四公局（北京）公路试验检测科技有限公司，北京101107）

1 引言

近年来，我国国民经济发展较快，呈现出经济繁荣的景象，在经济发展和科学技术进步的推动下，高速公路建设得到了很大程度的发展，提升了运输效率，在区域交通运输和经济发展中发挥着重要的作用。随着高速公路建设里程的不断增加，高速公路建设的自然条件和地质条件也更加复杂，要更好地完善高速公路系统，必须重视高速公路隧道的建设。分析高速公路隧道建设的特点，一般其环境相对比较封闭，一旦出现火灾，极易引发交通事故，带来更大的危害。因此，必须认识到建立高速公路隧道火灾自动报警系统的重要性，加强火灾检测技术，结合高速公路隧道火灾发生特点，做好高速公路隧道火灾报警系统的设计工作【1】。

2 高速公路隧道火灾特点分析

高速公路建设中，一般采用的是明施工法、盖挖施工、暗挖施工等，隧道建设的外围一般有厚重的土壤和岩层，只有内部空间，其在构造上有着特殊性，火灾发生时也有自己的特点，对高速公路隧道火灾特点的分析，有助于探究相应的检测技术。

2.1 氧气含量消耗快

公路隧道火灾与一般地面建筑火灾相比，其与外界空气的接触较少，空间相对比较封闭，导致在火灾发生时氧气供应量急剧下降或供氧能力不足等问题。科学研究显示，人类在遇到突发事件时，所需要的氧气量较平时正常维持生命过程中需要的氧气量更多【2】。高速公路隧道内部通过车站、风道等与外界空气进行交换，更会加剧火灾的猛烈程度。

2.2 不完全燃烧带来的烟气聚集

高速公路隧道发生火灾时，新鲜空气相对不足，气体交换不充分，会出现不完全燃烧反应，出现一氧化碳、二氧化碳及其他有毒或有烟雾气体产生和聚集，浓雾的出现会降低隧道的可见度，影响到人流的正常疏散，等烟气消散时，对人体造成的伤害相对较大，严重的甚至会带来更大的危害。

3 高速公路隧道火灾检测常用设备

3.1 光纤光栅感温检测器

这种检测器材主要是借助光学原理及相关的加工技术，在光纤材料折射率周期分布的光学元件，这种结构的周期分布，可以对特定波长光传输的基本路径进行改变，并影响光传播的方向。简单来讲，主要是在光纤拓扑中形成一定的反射镜和滤波器，这种反射光波长可以根据温度和外界环境的变化进行改变，从而通过测算反射光波长，对相关的温度进行推算，最终进行火灾检测。

光纤光栅火灾检测，主要是经过波长的改变来了解温度的变化情况，火灾发生时，会散发很大的热量，从而检测浓烟火灾，这种检测设备会受到风力作用的影响，可以检测到数公里内火灾的相关情况，高速公路隧道现场一般设置有探测光缆，在站内安装主机，系统组网方式主要是在光纤远程传输信号的基础上，这种检测操作相对简单方便，在隧道现场进行布置，一般不需要供电，成本相对较低，不需要后期维护，操作简单。

3.2 红外火焰探测仪器

主要是根据光谱的改变，探测火焰的光谱，红外火焰检测仪器的使用是以明火为前提，如果是非明火火灾，这种探测仪器则无法使用，在使用中不会受到风力和风速的影响，且响应时间较快，一般每隔50m左右会设置声光报警器，防爆等级相对较高【3】。

红外火焰探测仪器的结构相对比较复杂，包括电源盘和综合盘等，在站内一般通过通信远传设备，在具体的应用过程中，必须要有电源的支持，需要信号走线，并安装相关的防雷设备，检测也相对复杂，但检测的结果准确性较高。整体来讲，其检测成本较低，在产品选择时需要根据高速公路隧道的情况，结合检测仪器的性能，其防爆性能相对较高。

3.3 图像型火灾检测器

图像型火灾检测，主要是在图像处理的基础上，通过分析视频或图像中火灾的物理特征，对其进行判断和分析，根据火焰的颜色和纹理，火焰的亮度及闪动的频率，将其作为火灾探测的依据。其原理主要是根据图像的变化探测火焰图像，与红外火焰探测仪器一样，在探测中需要有明火，这种仪器同样不能支持检测非明火火灾，探测中不会受到风速和风力的影响，但污染物会影响到探测的结果，其响应的时间相对较快，在仪器设备的使用中，需要在50m处设置声光报警器，并合理安排其余光学探测的距离，才能确保探测结果的准确性。

图像型火灾检测仪器可以选择防爆型，系统结构构成相对复杂，包括电气设备、通信设备，同时，在站内还需要有主机和录像设备。该系统模式下不能支持远程视频信号的传输，因此，要结合高速公路隧道的实际情况，对仪器产品的分辨率、防爆型号、探测范围、探测对象等进行科学的选择，并借助探照灯及辅助温度传感器等设备进行作业。

4 高速公路隧道火灾检测的标准要求

高速公路隧道火灾检测主要是对隧道内火灾进行动态、实时的检测，遇到火灾事件时发出报警信号，并及时通知相关部门采取措施，减少对过往车辆和人员的伤害，并及时阻止后续不知情车辆进入火灾隧道，降低事故发生的损失【4】。火灾检测技术的应用是整个高速公路隧道安全检测的重要组成部分，火灾检测信号也是交通控制的重要信号来源，一旦出现火灾检测信号，整个交通控制系统需要作出及时反应，根据信号检测判断火灾发生的位置，并对交通信号灯及道路标志进行控制，启动应急照明系统，并及时通过火灾情况的变化发布火灾信息，提醒过往司机注意避让，并启动自动录像设备，对其进行检测拍摄，同时注意通知路政管理、养护等相关部门，采取相应的措施加以处理。

具体来讲，高速公路隧道火灾检测技术要求包括：

1）火灾检测系统要全天实时对整个隧道环境情况进行检测，检测的范围必须广泛，需要覆盖到整个隧道的长度。在检测系统运行的过程中，需要确保整个系统能高效可靠运行，并提升检测的精确度，尽可能地缩短整个检测工作响应的时间，从而减少检测误差。

2）要重视检测仪器设备的质量，选择高质量的检测产品，确保整个检测技术的顺利实施。同时，在火灾发生之后可能会对检测设备带来一定的破坏，要对其进行检查和维修，如果没有发生破坏则可重复使用，提升设备的使用寿命。

3）检测系统需要带有自动检测的功能，在系统出现故障和问题时，能保证整个系统处于工作状态。同时，系统需要具备定位功能，提升整个检测系统定位的准确度。

4）要选择操作简单，安装方便的系统，方便仪器设备后期的安装和使用，同时，要确保系统能适应所在地区的自然条件、温度变化、汽车尾气、光照条件等，确保其不因外界环境的影响导致其检测误差的出现【5】。

根据国内外高速公路隧道火灾检测技术和设备的使用情况，通常使用的检测技术主要包括感烟型、感温型和感光型等。感温型设备使用较为普遍，且产品的种类相对较多，产品成本相对适中，在国内外很多高速公路隧道中都有使用。我国近些年隧道火灾检测技术的研究，也要在综合国内外发展经验的基础上，重视对火灾检测技术的研究，了解隧道火灾检测仪器设备的使用等，选用效果较好的设备。

5 高速公路隧道火灾报警系统的设计分析

5.1 监控系统与火灾报警联动

1）可以在高速公路隧道左右两边设置摄像机，并选择防水护罩保护好摄像设备，对隧道道路车辆流量和密度等通行情况进行实时动态监控，能直观检测火灾等事故。

2）建立火灾报警系统，与视频监控系统实行联动，接受隧道报警设备的警报，对火灾情况进行记录【6】。

3）要建立紧急电话系统，有线广播系统，从而更好地掌握隧道内的火灾状况，确保隧道通讯畅通无阻。

5.2 火灾自动报警系统

根据高速公路隧道的特点，其环境相对复杂，维护难度相对较大，因此，在火灾自动报警系统的设计中，需要重视检测产品的质量水平，确保产品的可靠性，考虑产品后期的维护，在实际的应用过程中，要根据实际情况进行系统设计。如在光纤定温检测技术的应用中，要结合实际，了解其主要构成，包括激光光纤传感器、控制主机、显示器等，通过显示器了解高速公路隧道温度的变化情况，获取沿线温度，了解火灾的位置信息，从而更准确地探测火灾的具体情况。在实际应用中，也可以将不同检测产品进行联合使用，发挥不同仪器产品的优势，提升火灾检测的准确度。

6 结语

综上所述，随着交通事业的发展，我国高速公路建设取得了较大的成就，当前发展阶段，高速公路建设的复杂程度和难度不断增加，隧道成为高速公路的重要组成部分，其安全性影响到整个高速公路的质量和水平，加强隧道火灾检测技术的研究具有重要的现实意义。当前，检测设备主要包括光缆光栅温度检测器、红外光焰检测及图像型检测仪器等。不同的检测仪器使用原理也存在差异，在实际应用中，要结合高速公路隧道建设的实际情况，选择合适的产品，提升检测的效率和质量。