Cel: Przedstawienie procesu oceny bezpieczeństwa użytkowników podczas pożaru w tunelu drogowym, wentylowanym wzdłużnym systemem wentylacji, z wykorzystaniem narzędzi modelowania numerycznego.
Wprowadzenie: W przypadku pożaru w tunelu drogowym najważniejsze są działania samoratownicze podejmowane przez użytkowników korzystających z tego obiektu. Ich skuteczność zależy od szeregu parametrów, w tym od geometrii tunelu, systemów bezpieczeństwa (np. wentylacji), rodzaju spalanego materiału, strumienia wyzwalanego ciepła HRR (ang. heat release rate) podczas pożaru, czy rozmieszczenia wyjść ewakuacyjnych.
Narzędzia modelowania numerycznego są coraz częściej wykorzystywane m.in. do oceny skuteczności systemów bezpieczeństwa oraz bezpieczeństwa użytkowników w trakcie ewakuacji, co z kolei sprawdzane jest zazwyczaj na etapie projektowym danego obiektu. Osoba przeprowadzająca badania numeryczne musi posiadać wiedzę z zakresu wielu dziedzin, znać: podstawy modelowania matematycznego, wykorzystywane narzędzia oraz ich ograniczenia, zagadnienia związane z metodą obliczeniowej mechaniki płynów (CFD), specyfikę pożaru oraz potrafić poprawnie dobierać parametry początkowo-brzegowe.
Metodologia: W artykule przedstawiono wyniki studium literatury specjalistycznej, w tym wybrane krajowe i międzynarodowe wytyczne projektowe, stanowiące wypadkową dyskusji naukowo-technicznych, badań numerycznych, laboratoryjnych oraz testów w skali rzeczywistej. Ponadto w pracy zaprezentowano wyniki badań własnych autorów artykułu realizowanych w ramach bieżącej działalności Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii Akademii Górniczo-Hutniczej.
Wnioski: Komputerowe metody numeryczne wykorzystano do kompleksowej oceny bezpieczeństwa użytkowników tunelu drogowego z wentylacją wzdłużną w warunkach pożaru. Oceny tej dokonano przy zastosowaniu kryterium bezpiecznej ewakuacji, której wyznaczenie wymaga określenia czasu pojawienia się w tunelu krytycznych warunków środowiskowych zagrażających zdrowiu lub życiu osób podejmujących działania samoratownicze oraz czasu wyewakuowania się wszystkich użytkowników tunelu w bezpieczne miejsce. W pracy przedstawiono przebieg oceny, istotne założenia i parametry początkowo-brzegowe ze wskazaniem na źródła literatury fachowej oraz wyniki analiz własnych, na podstawie których należy stwierdzić, że w tunelach jednokierunkowych, o długości 1500 m z systemem wentylacji wzdłużnej nie zostanie zapewniony wymagany poziom bezpieczeństwa w warunkach pożaru o mocy 30 MW, w przypadku braku wyjść ewakuacyjnych oraz rozmieszczenia ich co 500 m.
Aim: To identify an evaluation process concerning the safety of road tunnel users during a fire incident. The study focussed on tunnels with longitudinal ventilation systems and examined safety from an evacuation perspective, utilizing numerical modelling tools.
Introduction: During a fire outbreak in road tunnels, the behaviour of users is critical, specifically during their individual attempts at rescue and evacuation. The outcome from such endeavours is dependent on a range of factors, including: tunnel geometry, safety systems in existence, ventilation, makeup of combustible material, heat release rate during burning and location of emergency exits. The use of numerical modelling tools is becoming an accepted norm, which, among others, is used to evaluate the effectiveness of safety systems as well as the safety of users during an evacuation. The latter is usually tested at the facility project design stage. Conduct of such activities require an individual to have detailed knowledge of a range of disciplines, thorough knowledge of mathematical modelling and application tools, awareness of software limitations, issues associated with computational fluid dynamics, specific knowledge concerning the behaviour of fires and appropriate selection of boundary conditions.
Methodology: This article reveals outcomes from a literary review of specialist material, including selected national and international project design guidelines derived from science and technology discussions, and numeric research performed in laboratory as well as real life conditions. Additionally, the paper presents original research results produced by the authors in the course of their ongoing activities at the Faculty of Mining and Geoengineering, at the AGH University of Science and Technology.
Conclusions: Computer numerical methods were harnessed to perform an assessment of safety in a fire environment, for users of road tunnels with longitudinal ventilated systems. This assessment was performed by applying a safe evacuation criterion, which requires identification of the start time when the critical environmental conditions occur in the tunnel, that is conditions presenting a hazard to the life and health of people who undertake self rescue activities, and duration of users evacuation to a safe location. The study identified essential assumptions, boundary parameters, specialist bibliography and analysis results from the work performed by the authors. Outcome from research indicates that in one-way road tunnels, of 1500 metres in length, without emergency exits or with exits spaced 500 metres apart, and ventilated by longitudinal systems, the required safety level will not be achieved during a fire incident with a heat release rate of 30 MW.
