交通工程设计理论与方法 第9章 救援系统设计.ppt

第9章救援系统设计 学习要点高速公路交通事故的预防对策高速公路及隧道交通事故发生时及时救援 保障救援的对策隧道火灾的特性及火灾探测原理 方法有效防止隧道火灾的对策 学习目标通过本章的学习能够对高速公路及隧道交通事故的特点有所了解 掌握如何进行有效的救援 同时掌握有效防止事故发生的对策 9 1概述 9 1 1高速公路交通事故现状分析目前我国高速公路上的事故表现得异常严重 如京石高速公路通车9个月间共发生交通事故799起 事故率为120起 亿车公里 京塘高速公路1993年事故率为90起 亿车公里 2001年 道路事故数和伤亡数较2000年的平均上升幅度分别为12 9 和30 5 而高速公路的事故数和伤亡人数却分别增长了45 6 和54 9 图9 1是我国高速公路事故统计计算结果 图9 1我国高速公路事故统计图 9 1 2高速公路交通事故安全对策1 交通事故多发地段确定根据已发生的交通事故统计数据的分析 可得出事故多发地段 以往的研究表明 1 平曲线半径与交通事故的关系 半径越小 事故率有变大的倾向 半径R不大于400米时 高事故率倾向显著 半径R不低于1000米时 事故率没有明显的差别 如图9 2所示 图9 2沈大高速公路亿车事故率与平曲线半径的关系 2 竖曲线纵坡与交通事故率的关系 降坡越大 事故率呈升高的趋势 纵坡在 2 3 范围时 事故率无大的差异 当升坡超过 3 时 事故率再呈上升的趋势 表9 1为德国高速公路上调查坡度与交通事故率关系的统计资料 除此之外 平纵曲线的组合曲线 交织段长度等也与高速公路的交通事故率存在着密切的关系 可以根据我国高速公路交通事故的实际情况 研究确定有关几何要素的边界值 高速公路沿线的行驶环境和附属设施也影响着高速公路的交通安全性 2 以往交通事故预防对策 坡度与交通事故率的统计资料表9 1 3 基于ITS的交通事故预防对策 1 车辆安全驾驶辅助系统安全驾驶辅助系统 ASSD AssistanceSystemforSafeDriving 技术是以人 车 路一体化为背景而提出的 其功能包括 环境信息提供功能 危险警告功能 驾驶辅助功能 自动驾驶功能 2 交通状态自动识别系统交通状态自动识别技术包括 环形线圈检测器 超声波检测器以及图像自动识别系统等 9 1 3救援系统的结构与功能高速公路紧急救援系统根据各国的实际情况有所不同 但大体上可分为三种 第一种是以意大利太阳道高速公路为代表 在服务区 停车场均设有急救站 高速公路两侧设置与紧急电话具有一样功能的紧急通报装置 第二种是以日本道路公团为代表 在管理中心设立急救车 消防车昼夜待命 道路部门自行处理交通事故 第三种为其余大部分国家 如美 法 德等国 所采用 即在管理中心设置急救中心 接到紧急电话的事故报告后 立即向最近的急救站发出指令 出动救护车或派直升飞机抢救 救护车通过无线电话与急救站 医院取得联系 根据我国高速公路安全现状 同时充分考虑到高速公路上诱发交通事故的各种因素 可参考第三种模式建立起符合我国实际情况的紧急救援系统 其系统结构如图9 3所示 在上述结构中 监控中心负责监控指挥救援工作全过程 交通警察和指挥部门负责巡视交通状况和事故报警 并及时处理一些轻微事故 路政部门主要负责清除事故现场车辆 养护维修道路设施 图9 3救援系统结构 9 2事故救援系统 9 2 1事故救援系统流程在此救援系统中各部门不同时刻所应采取的措施行动如图9 4所示 其中横行表示救援系统各部门 竖列为救援系统各部门在此时刻所应采取的救援行动 图9 4紧急救援实施图 9 5交通事故救援不同阶段应对工作流程 9 2 2救援组织1 组织机制的建立设计一个三级制的高速公路突发事件救援组织系统确保能在适当的时机采取适当的应变行动 不同阶段应对工作流程见图9 5所示 1 第一级组织体系 高速公路突发事件的紧急服务系统高管局 或高速公路公司 消防处 公安局等救援部门均设有指挥控制中心 日夜均有人当值 随时接听紧急救助电话 以及提供援助 高速公路巡警 交警等部门的控制中心和最高指挥部在这一阶段中起到的是监控作用 这些部门是政府决策机关和安全部门之间的联系桥梁 控制中心负责协调交警等部门的工作 以及统筹公安人员和资源的调配工作 最高指挥部是交警 现场公安人员等以及各控制中心的最高指挥部 总指挥会依据中心所定政策及指示 经由指挥部发出命令 当事故发生时 控制中心对其进行密切监控 并不断就事故的发展事态报知当值指挥人员 当事故涉及到火灾威胁时 指挥中心需要通知消防部门 与此相对的有消防通讯中心 它是消防部门的中央指挥和控制中心 负责接听紧急求助电话 以及调动消防部门的资源来展开救援工作 消防中心一旦接到求助电话或救援调集通知 立即采取行动并将灾害信息通知以下部门和人员 一是对内通知消防有关部门 单位 二是对外通知其他政府部门机构 2 第二级组织体系 紧急事件支援组第二级的组织体系涉范围及到一个更大的区域 参与单位已不再是一条路的管理部门 类似一个区域内的救援机构 由于事件可能出现恶性的发展趋势 或影响到两条以上高速公路运行 或是发生在公铁等交通运输方式的交汇点 救援难度大 需要由地方政府进行协调工作 高速公路监控中心 交警部门及消防部门等救援部门制定有常备的规章 规定如果需要将事故通知上一级政府部门 便应该采取第二级应对措施 在此后 由政府紧急救援支援组取代单个部门进行灾害指挥 这个级别的处理措施主要针对的是短时间内难以疏散的交通堵塞 较严重的灾害类型 涉及翻车 人员死亡 火灾及危险品泄漏等 并且灾害有可能进一步扩散的情况 这一级别的处理程序也较为复杂 3 第三级组织体系 紧急救援中心与危机小组高速公路事故的危害如果进一步蔓延开来 就发展成我们所说的危机 会对周边环境 人民生命财产安全及经济发展构成重大威胁 此时需要采取第三级应对措施 地方政府上报中央政府 由中央政府调集人员组成危机小组和现场救援中心 集中调度物资 危机小组一旦成立 首先应确立现场救援中心的位置 这个中心将成为政府部门主要监控与救援中心 指挥中心与原有指挥部门紧密合作 其作用在于调度更大范围内的物资以及专家力量 纠正救援对策中可能的失误 安定民心 同时控制媒体进行正面宣传 避免社会混乱和经济财产的更大损失 2 医疗救援组织1 医疗救援系统的宏观建设为了做好交通事故救援工作 减少交通事故死亡率 提高受伤者的生存率 应着重做好以下几个宏观方面的工作 1 完善高速公路紧急救援设备设施根据对大量的交通事故调查表明 死亡人员中少数除事故当场立即死亡外 大多数是重伤无法得到及时有效的救护而死亡的 2 建立高性能的紧急救援指挥中心对交通事故实施快速有效的救援工作 涉及到多个部门 包括高速公路管理局和公路经营者 交通警察 公路养路队 医疗 消防 环卫 救援等组织 为了协调这些相关部门和组织 使之能相互配合默契 发挥高效的救援救护功能 就需要有一个高效能的指挥中心 3 建立一支专门的救援队建立一支专门的救援队伍 明确每个救援队的巡逻范围 并配备专用工具 特别是救援破拆设备 还要参考世界各国的先进救援方面的经验 总结出一套适合我国高速公路紧急救援的理论 并定期或不定期对救援队进行培训 考核和演练 4 加强对驾驶员的急救常识培训开展事故现场的救护培训 使更多的驾驶员了解和掌握现场救护知识已迫在眉睫 要加强对驾驶员的急救常识的培训 使他们掌握现场救护的基本步骤 针对不同的伤势采取相应的救护措施 尽可能地减少伤员的伤害程度 2 医疗救援系统的微观建设 1 救援组织的隶属及要求我国所有院前急救组织皆属卫生系统 有些由卫生局直接负责 有些则归属于急救中心或综合医院 目前急救组织尚不健全 在政府的重视程度 资金投入 仪器装备以及通信联络等方面与先进国家相比均存在明显差距 欲建立较完善的院前急救组织 需要一大批专业人员从事这一工作 这批专业人员从何而来将是一个不可回避的迫切问题 在国内尚存在着不同意见和做法 有人认为应培训一批急救员或急救医师来承担 但亦有人主张由医生承担 2 急救车的数量和车内装备急救车的数量一般不应配置过多 应充分利用各医院的急救资源 急救车内的装备必须齐全 且所有物品应安排有序 留有工作空间 应有无线电话联络装置 人工呼吸器 吸引器和氧气筒应设在担架的头端 心肺复苏 止血 输液及血压计等应在担架的旁边 设备标准化并耐用 随时补充 储存柜和工具箱应易于打开和锁闭 标签要醒目 3 医疗救援通信联络交通损伤发生后 必须有畅通的通信联络系统 包括有线和无线电话联系 使现场有关人员便于呼叫急救服务中心 4 建立合理的抢救程序根据国内外经验 建立合理的抢救程序应从以下几个方面着手 普及现场抢救的知识和技术 设立足够的呼叫热线 改进现场呼叫条件 解决方法有如下三种 a 交通警察配备能与急救指挥中心直接通话的无线对讲机 b 在公路两旁设立紧急电话 c 控制中心由外线接入接口 使无线移动通讯直接与控制中心取得联系 缩短急救车的反应时间 9 2 3运行机制紧急救援系统运行机制主要由统一指挥 属地为主和分级响应这三个基本机制组成 1 统一指挥统一指挥是紧急救援活动的最基本原则 救援指挥一般可以分为现场指挥和场外指挥两种形式 无论采用哪种指挥形式都必须实行统一指挥模式 无论应急救援活动涉及单位的行政级别高低和隶属关系有何不同 都必须在紧急救援指挥部的统一组织协调下行动 做到有令则行 有禁则止 统一号令 步调一致 2 属地为主属地为主是强调 第一反应 的思想和现场应急和现场指挥为主的原则 它有助于调动各级各地的行政力量和资源 是一种灾害 危机的有效管理手段 图9 6高速公路交通事故应急启动程序 3 分级响应分级响应是指在初级响应到扩大应急的过程中实行分级响应的机制 根据高速公路交通事故发生的可控性 严重程度和影响范围 原则上按一般 级 重大 级 特大 级 和特别重大 级 四级响应启动相应预案 如图9 6所示 1 级响应I级响应针对的是高速公路交通事故已经 或预期可能 造成的死亡人数低于3人 含3人 或事故已经 或预期可能 造成部分财产损失和环境破坏 而事故事态较易控制 也不至导致重大财产损失或严重环境破坏 事故局限在本路段内 2 II级响应II级响应针对的是高速公路交通事故已经 或预期可能 造成3人 含3人 以上 或事故已经 或预期可能 造成较大的财产损失和环境破坏 而事故事态仍有继续扩大的趋势 但总体不会超过10人死亡 也不会导致重大财产损失和严重环境破坏 3 级响应 级响应针对的交通事故形势为事故已经 或预期 造成10人以上死亡 或事故已经 或预期 造成重大的财产损失或环境破坏 而事故的死亡人数等事态仍具继续扩大趋势 但总体不会超过30人死亡 尚不至导致特大财产损失或特别严重的环境破坏 事故影响范围不止在本路段 对本地区有较大的影响 4 级响应 级响应针对的交通事故形势为事故已经 或预期 造成30人 含3 人 以上死亡 或事故已经 或预期 造成特大财产损失或特别严重环境破坏 而事故的伤亡人数仍具继续扩大趋势 事故性质严重 影响范围广泛 9 2 4保障系统1 信息通讯保障列于支援保障第一位的是信息与通讯保障 构筑集中营管理的信息通讯平台是紧急救援体系的最重要的基础设施 应急通讯系统要保证所有的预警 报警 警报 报告 指挥等活动的信息交流快速 顺畅 准确 以及信息资源的共享 1 监控信息保障高速公路监控系统主要有 电子监视 闭路监视 航空监视 救援装置和紧急电话 民用频道无线电 巡逻车等 根据我国目前的经济实力和道路建设情况 在近期内采用闭路电视 紧急电话 驾驶员互助系统以及高速公路巡逻车发现事故更为经济有效 而且完全可以利用现有的高速公路监控系统 图9 7各部门间信息的传递 2 通讯沟通保障在现实的救援活动中 采用各种手段 仪器装置向现场的救援人员传送各种事故发展趋势 异常动向等各方面的信息 都是为了让救援人员及时了解现场的情况 保持适当的警戒心理状态 图9 7显示了信息在各部门的传递情况 2 物资保障装备高速公路交通事故的偶然性 伤亡大及夜间事故多的特点决定了紧急救援物资保障装备的重要性 物资装备保障就是要求紧急救援管理部门根据处理各种不同类型交通事故的需要配备好各种物资及装备 它是紧急救援工作的物资基础 3 救援预案保障高速公路交通事故紧急救援预案的编制是紧急救援管理工作的核心内容 交通事故的发生既有人为因素 又有非人为因素 完全避免事故的发生是不可能的 我们必须为各种重大交通事故的出现做好各方面的准备 紧急救援管理部门应根据可能发生的各种类型的交通事故 制定具有可操作性的应变计划和救援预案 救援预案编制完成后 为了确保救援预案的可行性 确保救援效率 人员素质及设备准备 救援管理部门应针对各种类型的交通事故组织模拟学习 锻炼救援人员的应变能力 也可借实践演习研究出最佳处理方案 9 3隧道救援系统 9 3 1隧道火灾特性分析1 隧道火灾的严重性1 烟气的危害严重2 疏散困难 危险性大3 火灾扑救困难4 可能引发爆炸2 隧道火灾特点1 有风条件 风产生两方面的影响 一是烟雾随风而去 二是随风而来的新鲜空气对未熄火源助燃 全横向通风对隧道任何区段产生的烟雾都能迅速排出 纵向通风的烟雾将顺遂道往外排出 排烟效果随火灾地点和通风方向及速度而异 排风方向应与车辆疏通方向相反 有助于消防 救援设备的进入和开展灭火 实验证明 纵向风速大于12m s将取得较好的排烟和灭火效果道 2 无风或微风条件图9 8为日本在无风或微风隧道中所做的隧道燃烧实验 图9 8风速小于0 5m s的隧道火烟发展情况 9 3 2隧道火灾探测系统1 隧道火灾探测方法根据物质燃烧过程中发生的能量和物质转换所产生的不同火灾现象与特征 形成了不同的火灾探测方法 如图9 9所示 1 空气离化探测法空气离化探测法是利用放射性同位素释放的 射线将空气电离 使得室内空气具有一定的导电性 当烟雾气溶胶进入电离室内 烟粒子将吸附其中的带电离子 产生离子电流 图9 9火灾探测原理图 变化 此电流变化与烟度有直接关系 并可用电子线路加以检测 从而获得与烟浓度有直接关系的电信号 用于火灾确认和报警 2 光电感烟探测法光电感烟探测法是根据光散射定律 在通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光 当烟雾气溶胶进入暗箱时 其中粒径大于探测光波长的着色烟色粒子产生散射光 或烟粒子对探测光产生阻碍作用 通过与发光元件成一定夹角 90 135 的光电接收元件收到的散射光强度电流变化 可以得到与烟浓度成比例的信号电流或电压 用于判断火灾 3 热 温度 探测法热 温度 探测法是根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温度变化 通过热敏元件与电子线路来探测火灾 4 火焰 光 探测法火焰 光 探测法是根据物质燃烧产生的火焰光辐射的大小 其中主要是红外辐射和紫外辐射的大小 通过光敏元件与电子线路来探测火灾现象 9 3 3隧道火灾防治系统火灾自动报警系统与联动控制技术是一项综合性消防技术 是现代电子技术和计算机技术的应用产物 也是现代自动消防技术的重要组成部分和新兴技术学科 它主要包括火灾参数的检测技术 火灾信息处理与自动报警技术 消防设备联动与协调控制技术 消防系统的计算机管理技术 以及系统的设计 构成 管理和使用等 1 隧道火灾检测报警系统1 基于双波长火焰探测器的隧道火灾检测报警系统与自然大多数光源相比 燃烧的火焰辐射的光具有两个不同 其一 大多数光源发射的光是稳定的 而火焰发光是不稳定的 呈周期性变化 不同的燃烧媒介其光波的跳动频率是有差别的 其二 一般光源发光光谱在红外波段是逐渐衰减 呈下降趋势 而火焰发光强度在在红外波段逐渐增大 呈上升趋势 双波长火焰探测器正是利用这两个特点来识别火焰的 参见图9 10 2 基于分布式光纤温度传感器的隧道火灾检测报警系统所谓光纤传感器就是通过被测量对光纤内传输的光进行调制 使传输光的强度 振幅 相位频率或偏振态等特性发生变化 再通过对被调制过的光信号进行检测 从而得出被测量的一种新型传感器 用于隧道火灾检测的光纤火灾探测器实际上是一种分布式光纤测量温度传感器 DTS 3 基于分布式热敏合金金属线探测器的隧道火灾报警系统热敏合金金属线的物理特性 电阻值 随温度的变化而变化 这种变化的特性值通过处理器转成数字量 传送至火灾报警控制器 控制器再将接收到的数字量还原成温度值 实现报警和位置的确定 图9 10双波长火焰探测器原理图 2 隧道自动灭火系统1 火情监视火情监视通常采用闭路电视 当火灾报警信息已探测到火源地点 主监视器会自动切换到着火区段 相邻区段的摄像机借助云台的转动 将镜头调节到火源方向 这样 就可以获取着火区域大范围的火情状况 2 灭火子系统 1 灭火器灭火器是一种为肇事者设置的自救式灭火工具 通常沿隧道侧壁每隔20 50m交错设置灭火箱一个 内装常规灭火器材和威力强大的油类灭火器 如一氧化碳灭火机和水成膜泡沫灭火机各2 3个 2 开式水喷雾灭火器这是一种自动或人工启动的固定管道消防器材 装配由专门设计的开式喷嘴 能喷出一定速度 密度水滴大小的水雾 水滴大小由水压确定 水滴大则称为喷淋 水滴小称为喷雾 能提供有效的火势控制 灭火 阻燃和冷却等功能 3 消火栓消火栓是供专业消防人员使用的灭火工具 通常在隧道两侧每隔约40 50m设置一组消防箱 每组4个箱共配有消防栓两只 一定长度的水龙带两盆 带长按间距配置 多功能水枪配套设备 自救式灭火器若干个 同时 还设置手动火灾报警按钮和消防泵启动按钮 4 排烟设备通常不设专用排烟机 采用关停风机 改变转向和加大风量 风速等方法实施排烟 排烟方式需要根据通风方式和着火地点而定 但是 一般不主张顺遂道迎车流方向排烟 需要预先制定各种应急排烟方案 变成软件输入主机 以便一旦出现火情 按方案实施 3 联动灭火控制流程灭火是一种紧急抢救行动 需要监测报警 火情监视 排烟灭火等多种工作在主机统一控制下 紧密配合 协作联动 才能在最短时间内 取得灭火效果 减少损失 这需要预先编制控制流程软件 输入主机 以便紧急情况下执行 图9 11监测报警及联动灭火控制流程图 下面是我国某隧道监测报警和联动灭火的控制流程 如图9 11所示 9 3 4隧道火灾救援系统隧道火灾救援系统同样也是一项系统工程 它将涉及以下几个方面的内容 1 交通控制方法 包括车速车队指示器及两向交通双侧设检修道等 2 通讯 包括紧急电话抗干扰 移动通讯等 3 防火方法 火灾报警 灭火通风系统以及火灾检测系统 4 避难可能性 救援室 防火避难室 避难通道 5 紧急救援设备 具有红外摄像仪的隧道火灾救援车辆等 1 隧道火灾救援系统流程高速公路隧道事故救援应利用规划程序及救援车辆 通过各单位的合作 使事故发生后能立刻通知并迅速排除 尽快恢复到正常交通状况 事故处理流程如图9 12所示 图9 12隧道紧急救援系统框图 交通量较大的隧道 不可能一有事故便采取关闭隧道的做法 否则将引起车辆排队等候的现象 不同的情况须灵活地区别对待 下面将具体探讨有火灾发生的隧道事故所造成的部分车道受阻及单洞全车受阻情况下的救援系统设计 1 部分车道受阻以目前国内较普遍的双洞单向二车道的中 长隧道为例 且假定事故地点在靠近肇事隧道出口或横洞处 监控中心值班操作人员由驾驶员紧急电话通知 巡逻者报告 监控设备检测及闭路电视观察而得到事故情况 确认后按以下步骤进行紧急处理 1 监控值班操作员立即报告上级负责人 并指示最近的巡逻人员 维护人员赶赴现场 进行现场处理 协助交通管制工作 2 通知警方消防车 救护车 清障车等按救援路线赶赴现场 3 现场人员应优先处理抢救伤亡人员 在警方尚未到达前 现场人员应尽量保护现场 为肇事责任鉴定提供依据 4 变换有关信号 当隧道内部分车道受阻时 剩余车道可供继续运行 两方向的进口均应在可变情报板上显示事故内容 事故隧道入口外远端及近端信号灯立即变为黄灯闪烁等 5 若事故仅造成部分车道受阻 原则上车行横洞 或车行横道 不用于疏导车辆 而是开放给救援车辆使用 救援车辆由隧道管理人员指挥进入现场 控制中心值班操作员借助有线 无线广播协助疏导工作的进行 6 现场人员尽快排除现场障碍 若有任何设备受损坏 应尽快修复 并向监控中心汇报处理完毕之信息 此后值班操作员在确认车道及各项设备均已恢复正常功能后 经由上级负责人批准后方可恢复正常运行状况 可变信息标志及车道信号标志也要恢复正常 7 监控中心值班人员记录危险事故发生经过与处理情况 输入计算机作为历史档案储存 2 单洞全车受阻 在高速公路长隧道内一旦发生重大事故 造成人员伤亡车辆受阻 且引起单洞全车道受阻时 监控中心值班员接到通知及报警并确认后 应按下列步骤进行紧急处理 1 3 步 同上述部