بخشی از مقاله
بررسي راهکارهاي تا ين و افز يش ايمني تونل ها
چکيده :
تونلها يکي از ابنيه فني راهها هستند که استفاده از آنها مزا ياي فراواني ، از جمله کاهش زمـان سـفر. تـاخير، کـاهش مـصرف سـوخت . آلودگی هاي زيست محيطي و.. براي کاربران و عاملان سيستم حمل و نقل به دنبال خواهد داشت ، اما کارآيي و نحوه عملکرد تونل به شدت تابع سيستم هاي تامين ايمني آنهاست ، چرا که تونل محيط بست اي است که هر سانحه کوچک که شايد هيچ خطري در ساير نقاط جاده ها بوجود نياورد پتانسيل تبديل به فاجعه اي انساني در تونلها را دارد. لذا تامين ايمني مناسب و مطلوب تونلها و راهکارهاي مقابله با حوادث و سوانح در اين ابنيه فني بايد در دستور کار عاملان سيستم حمل و نقل قرار گيرد. مهم ترين خطر و مشکلي که در حوادث جان مسافران تونلها را تهديد می کند آتش سوزي است که سبب بوجود آمدن مشکلات تهويه و تنفسي براي مسافران می گردد. بيشترين مشکلات بوجود آمده در تونلها در سطح دنيا نيز ناشي آتش سوزي بوده است لذا بيشترين بخش سيستمهاي ايمني تونلها مربوط به اطفاء حريق و جلوگيري از انتشار دود و آتش در محيط تونل است . در اين مقاله ابتدا کلياتي راجع به تامين ايمني تونلها بيان می گردد و در نهايت راهکارهايي جهت افزايش ايمني تونلها پيشنهاد می گردد.
کليد واژه : تونل ، سيستم هاي هوشمند آتش سوزي ، ايمني
۱- مقدمه
تونلها يکي از مهم ترين و مفيـدترين ابنيـه هـاي فنـي و سـاختمانهاي موجـود در سـطح راههـا و جاده هاي شهري و بين شهري هستند، که چگونگي کارآيي و عملکرد آنها به شدت وابـسته بـه کيفيـت مديريت و نگهداري آنهاست . استفاده از تونلها سبب کاهش زمان سـفر و فاصـله سـفر بـين مبـادي و مقاصد مختلف مي شود، لذا امروزه با افزايش ارزش زمان و پيشرفت صنعت و تکنولوژي جوامع مختلف بيش از پيش به استفاده از تونلها روي آورد اند، که بخش عمده اي از آنهـا در داخـل شـهرها و مراکـز حساس و کليدي شهر اجرا شده اند. در ساخت و بهره برداري از تونل ، حرفه ها و تخـصص هـاي فراوانـي نظير حمل و نقل ، سازه ، خاک و پي ، تاسيسات ، زلزلـه ، راهـسازي ، تـيم هـاي مـديريتي و بحـران و .... مشارکت دارند و لزوم طراحي مناسب و عملکرد آگاهانه هر يک از تـيم هـا در تـامين ايمنـي و بهبـود کارآيي تونل نقش اساسي دارد. يکي از نقش هـاي کليـدي در سـاخت و بهـره بـرداري از تونـل نقـش مهندسي حمل و نقل و ترافيک در سطوح عملکردي و مديريتي تونل هاست ، که مهم تـرين وظيفـه آن در مديريت تونل تامين ايمني و امنيت براي مسافران عبوري از تونل است . مهم ترين مـسائلي کـه بـه ايمني تونل مربوط مي شود و در اين مقاله به آنها پرداخته مي شود, عبارتند از:
- روشنايي
- تهويه
- سيستم هاي هشداري ، پايش ١ و اضطرار
- زهکشي
- پوشش داخلي
- وضعيت ورودي و خروجي تونل
- محدوديت عرض معبر
۲- روشنايي
سه عامل موثر در رانندگي عبارتند از انسان ، خودرو و جاده . هر يک از عوامـل فـوق ممکـن اسـت علت اوليه يا تامه حوادث رانندگي باشد؛ هرچند نمي توان منکر نقش انسان چه به صـورت مـستقيم و چه غيرمستقيم در هر يک از اين سه مورد شد. يکي از راهکارهاي کـاهش حـوادث و افـزايش ايمنـي جاده ها تامين درک مناسب و کامل براي راننده از محيط جاده است . تنهـا در اي ن صـورت اسـت کـه مي توان انتظار عکس العمل مناسب از رانندگان را داشت . آنچه سبب درک مناسب رانندگان از محـيط راه در تونلها مي شود، تامين روشنايي کافي است ، زيرا در طول روز جاده کاملا روشن است و تونل فاقد نور کافي است و در واقع کاملا تاريک است . در لحظه ورود به تونل در صـورت عـدم تـامين روشـنايي کافي به راننده کوري آني دست مي دهد و به مدت چند ثانيـه ديـد راننـده مختـل مـي شـود. مراجـع مختلف ، حداکثر اختلاف شدت نور مجاز بين تونل و محيط خارج از آن را ۱ بـه ۱۰، بيـان کـرده انـد.
تامين اين نسبت با استفاده از راهکارهايي نظير استفاده از روشنايي مـصنوعي در داخـل تونـل و کـم کردن نور محوطه ورودي و خروجي تونل محقق خواهد گرديد.
۲. ۱- روشنايي مورد نياز
در طراحي روشنايي ، تونل به شش بخش تقسيم مي شود که عبارتند از :[۱]
۱- منطقه دسترسي : طول راه دسترسي به تونل تا ورودي تونل از آنجا که با ورود به تونل راننده از يک محيط روشن وارد يک محـيط کـاملا تاريـک مـي شـود و مشکل تامين روشنايي تونلها در اين اختلاف نور بين دو محيط است ، مي توان با کـم کـردن نـور ايـن قسمت از راه مشکل عدم تطابق را کمتر کرد. کاشت درختان در دو طرف مسير، استفاده از سازه هـاي مصنوعي و ادامه دادن پوشش سقف تونل تا بيرون آن نمونه هـايي از راهکارهـاي کـاهش نـور منطقـه دسترسي است .
۲- نقطه تطابق : نقطه اي در داخل تونل که در آن نقطه قدرت ديد راننده به دلي ل وجـود مـدخل ورودي تونل که تاريک است به سرعت شروع به کاهش مي نمايد. بيشترين ميزان شدت و درخشندگي نور متعلق به اين ناحيه است . ميزان روشنايي اين ناحيه به صورت کيفي بايد به گونه اي باشد که راننده به محض ورود به تونل قادر به ديدن خودرويي در فاصله ۳۰ متري را به خـوبي ببينـد. [۲] اسـتاندارد کشور آلمان ميزان وشنايي لازم براي بخش ورودي تونل را ۲۷۰۰ لوکس برآورد کرده است . [۳]
۳- منطقه آستانه : اولين ناحيه در داخل تونل که زمينه ديد مناسـب راننـده فـراهم مـي شـود. در طراحي روشنايي درخشندگي اين ناحيه را کمتر از بخش ورودي در نظر مي گيرند و چشم راننـده بـه مرور با شرايط نور تونل تطبيق پيدا مي کند.
۴- منطقه انتقال (بينابين ): قسمت بعد از ناحيه آستانه که درخشندگي آن کمتر از ناحيه آسـتانه است و راننده آماده ورود به بخش مياني مي شود.
۵- بخش مياني : قسمت اصلي داخل تونل که کمترين حد روشنايي در داخـل روز در ايـن ناحيـه اعمال مي شود.
۶- بخش خروجي : قسمتي از انتهاي تونل که مانند قسمت ورودي ، ديد راننده به دليل نور محيط خارج تونل تحت تاثير قرار مي گيرد. لازم به ذکر است در بعضي مراجع [۴]، طول تونل به ۵ قسمت تقسيم شده است و نواحي تطابق و آستانه يکي در نظر گرفته شده اند. در اين مراجه نقطه تطابق ، نقطه ايست که چشم راننده قدرت درک روشنايي تونل را پيدا کرده و کوري موقت از بين مي رود.
نحوه کلي تامين روشنايي تونل به اين صورت است که در ابتدا و از آغاز ناحيه دسترسي تا پايـان منطقه آستانه به بيشت ين شدت و درخشندگي نور نياز است . در ناحيه انتقال به تدريج از ميزان شدت و درخشندگي نور کاسته مي شود و در ناحيه مياني حداقل شدت نور داخل تونل طراحي مي شـود. بـا نزديک شدن به خروجي تونل همين روند به صورت معکوس تکرار مي گردد. در شکل (۱) تقسيم بندي نواحي مختلف تونل بر حسب ميزان درخشندگي مورد نياز ديده مي شود.
شکل ۱: تقسيم بندي نواحي تونل بر حسب ميزان درخشندگي مورد نياز [۴]
که نواحي نا برده در شکل فوق عبارتند از:
الف : ناحيه نزديک تونل ب : ناحيه تطابق ج : ناحيه انتقال د: ناحيه داخلي ه : ناحيه خروجي
در شکل (۲) چگونگي کاهش شدت نور و درخشندگي با استفاده از کاهش تعداد لامپها به صـورت
شماتيک نشان داده شده است .
شکل ۲: کاهش شدت نور مورد نياز به صورت تدريجي [۵]
۲. ۲- نحوه آر يش لامپها
نحوه پخش نور لامپهاي مورد استفاده براي تونلها نيز در ميزان نور تو يد شده موثر است و بايد در انتخاب نوع چيدمان آنها با توجه به ابعاد تونل ، منطقه مورد طراحي روشنايي و ميزان روشنايي مـورد نياز توجه شود. انواع متداول آرايش چراغها در شکل (۳) ديده مي شود:
شکل ۳: روشهاي متداول پخش نور لامپها [۶]
در آرايش متقارن عرضي ، پخش نور به صورت متقارن و به دو سمت محور چيـدمان چـراغ انجـام مي گيرد. در روش متقارن محوري ، پايش نور به صورت طولي و در امتداد محور لامپها صورت مي رد و در چيدمان غير متقارن ، پخش نور در راستاي طولي لامپها و به صورت غير متقارن انجام مـي گيـرد.
در شکل (۴) تاثير نوع انتخابي پخش نور بر ميزان نور توليدي ديده مي شود. مطابق شکل فوق بيشترين فاصله ين دو چراغ متوالي در سيستم متقارن محوري حاصل مي شود، که فاصله دو چراغ را مي توان تا چهار برابر ارتفاع تونل افزايش داد.
شکل ۴: تا ير نوع پخش نور بر ميزان روشنايي توليدي [۴]
۲. ۳- اثرات يواره و کف تونل
يکي ديگر از نکاتي که در تامي روشنايي تونلها کمتر به آن توجه مي شود، دقـت در نـوع پوشـش ديواره تونل و نوع روکش آسفالت مورد استفاده است ، چرا که يکي از پارامترهاي مهـم و تاثيرگـذار در طراحي روشنايي تونلها ميزان بازتابندگي ديوار ها و جنس و زبري آسفالت مورد استفاده اسـت . بـراي نمونه با استفاده از رنگهاي روشن در دي .اره تونلها و ب خصوص در بخشهاي ورودي و خروجي مي توان روشنايي تونل را افزايش داد و از تعداد لامپهاي مورد استفاده کاست .
۲. ۴- نوع لامپهاي مصرفي
در انتخاب نوع لامپ مورد استفاده در تونل پارامترهايي نظير بهره نوري ، توان مصرفي ، عمر مفيـد، زمان روشن شدن مجدد و هزينه مورد نظر قرار مي گيرد. نکته مهم در انتخاب نـوع لامپهـا توجـه بـه طول عمر آنهاست . انتخاب و چيدمان لامپها بايد به گونه اي باشد که عمر مفيد آنها همزمان بـه پايـان نرسد. آرايش يک درميان پيشنهاد مناسبي براي چيدمان لامپهاسـت ، بـه ايـن صـورت کـه عمـر مفيـد لامپها، يک در ميان متفاوت انتخاب شود تا فاصله زماني تمام شدن طول عمر دو لامپ متوالي ، فرصت کافي را در اختيار عاملان سيستم حمل و نقل جهت تعويض لامپها سوخته قرار دهد.
در مورد نوع لامپ مصرفي در طول تونل استفاده از لامپ فلورسنت به دليـل بهـره عمـري بـالا و قيمت ارزان آن پيشنهاد مي شود. براي نواحي ورودي و خروجي تونل که به شدت نـور و درخـشندگي بيشتري ياز است ، استفاده از لامپهاي بخارسديم فشارقوي پيشنهاد مي شود که بهره نوري ، طول عمر و هزينه بيشتري نسبت به لامپ فلورسنت دارند. يکي از محاسن لامپهاي بخارسديم فـشارقوي زمـان روشن شدن کوتاه آن است . در ضمن لامپهاي سديم فشارقوي طيف بيـشتري از رنگهـا را نـسبت بـه لامپ سديم فشارضعيف توليد مي کند و چشم راننده کمتر خسته مي شود. در جـدول (۱) مشخـصات عملکردي لامپهاي مختلف مورد استفاده ديده مي شود.
جدول ۱: مشخصات عملکردي لامپها [۷]
چراغهاي مورد استفاده در تونل بايد مشخصات ديگري داشته باشند که عبارتند از:
- مقاوم در مقابل ارتعاشات حاصل از عبور ترافيک
- مقاوم در مقابل زنگ زدگي ، نفوذ آب و گردوغبار
- آساني در شستشو و تميز کردن
- داراي لامپ با طول عمر زياد و تغييرات شار نوري کم در اين مدت
- داراي بازتابنده مناسب و مرغوب و بازده نوري بالا
- سبک و قابل حمل و نقل ، سادگي قابليت نصب روي ديواره يا سقف تونل يا اسکلت فلزي
- سادگي تعويض اجزاي داخلي آن ، نظير لامپ ، خازن و ترانس
- داراي فيوز حفاظتي مجزا و سادگي همه گونه اتصال سيم کشي به آن
- داراي ضريب قدرت نزديک به يک و سيم کشي مقاوم در مقابل حرارت زياد.
با توجه به موارد فوق ، چراغهاي تونلي بايد با بدنه آلومينيـومي يکپارچـه ، دفـع حرارتـي مناسـب ، نفوذپذيري در مقابل آب ، گردوغبار و دود، سبک و قابل حمل و نقل باشند . البته در مواقعي که نتوان ازچراغ يکپارچه استفاده کرد (به علت بالا بودن هزينه ) مي توان از چراغهاي تکي با ورق آلومينيـومي که استحکام مناسب داشته باشد استفاده نمود.
۲. ۵- روشنايي شب
در شبها ديگر مشکل تطابق و اختلاف نور بين محيط داخلي و خارجي تونل وجود ندارد و نـواحي ورودي ، دسترسي ، آستانه ، انتقال و خروجي حذف شده ، تنها ناحه مياني باقي مـي مانـد و تمـام طـول تونل تبديل به ناحيه مياني مي شود که طراحي روشنايي آن مانند ساير قسمتهاي جاده خواهد بود.
۲. ۶- کنترل روشنايي تونلها
