يتناول الجزء الثاني من هذا الدليل خصائص الأنفاق وفقا" لمتطلبات الإدارة والسلامة.
يتناول فصل الهندسة الخصائص الهندسية للأنفاق وتأثيرها على عمليات الإدارة والسلامة.
يركز الفصل المنشآت المتعلقة بالادارة والسلامة على التجهيزات الانشائية التي تدعم التشغيل والسلامة والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار في المراحل الاولى لمشروع النفق، والتي لا ينبغي التقليل من تأثيرها بما في ذلك، على ميزانية المشروع.
ينظر الفصل معدات وأنظمة في مختلف معدات الأنفاق ويقدم التوصيات المتعلقة بدورة حياتها.
أخيرا، يتعامل الفصل تفاعل النفق مع الحريق مع أداء المواد، الهياكل والمعدات في الأنفاق من حيث تفاعلها ومقاومة النار في حالة الحريق.
كما تم ذكره على نطاق واسع في الفصل ١ القضايا الاستراتيجية من هذا الدليل، يجب تحديد الخصائص الهندسية منذ بدء تصميم النفق في مراحله الأولى، وحتى في حال وصلة طريق التي يمكن أن تضم نفق أو عدة أنفاق.
تنتمي هذه الخصائص الى طباع مختلفة جدا، ويمكن تصنيفها في الفئات التالية:
يستند هذا الفصل بشكل أساسي على التقارير التقنية B.05.11 "هندسة المقطع العرضي في أنفاق الطرق الأحادية الاتجاه" و 05.12.B "تصميم المقطع العرضي في أنفاق الطرق الثنائية الاتجاه".
يشير القسم العلاقة بين أسلوب البناء والمقطع العرضي الى العلاقة بين أسلوب البناء والمقطع العرضي.
يعطي القسم القدرة النظرية والعملية لاستيعاب حركة المرور في النفق ملخص للمفاهيم النظرية المتصلة بقدرة استيعاب حركة المرور.
يذكّر القسم المحاذاة العامة للطرق وأمثلة عن بعض الدول القواعد الرئيسية بشأن المحاذاة العامة للطرق، بما في ذلك الأشكال الرئيسية المستخدمة في بعض البلدان، مع الاصرار على ضرورة الحفاظ على أكبر الخصائص الهندسية للطريق الخارجية في النفق نفسه (مع استثناء هام يتعلق بالمنحدر الأقصى الذي يجب الحد منه).
يتناول القسم هندسة الطريق المعبدة على وجه التحديد التشكيل العرضي لمسار أنفاق الطرق، وذلك للأنفاق الأحادية والثنائية الاتجاه.
يتعلق القسم الخلوص الرأسي بالخلوص الرأسي للنفق.
يتعلق القسم خطوط مرور الطوارئ وهندسة الطريق المعبدة وعناصر خاصة بخطوط مرور الطوارئ وبميزات خارج الطرق، فضلا عن مختلف مزايا السلامة التي ينبغي تطبيقها على طول النفق.
كتب ويلي دي لاثوير (بلجيكا) هذا الفصل من الدليل، وهو عضو مشارك في لجنة C٤ بصفة ممثّل عن ITA.
قام فتحي طرادة (المملكة المتحدة) بمراجعة هذا الفصل.
عادة ما يكون شكل المقطع العرضي لأنفاق الطرق مستطيلي أو دائري ويعتمد في الغالب على طريقة البناء. يشير الجدول ٦.١-١ الى بعض المقاطع العرضية النموذجية وما يقابلها من أساليب بناء.
تعتمد أبعاد الأشكال المستخدمة على أبعاد المقطع العرضي اللازمة لحركة المرور. وهي تختلف بسبب:
١. حجم حركة المرور وأهمية النفق
٢. السرعة المصممّة، مسافات توقف آمنة ومسافات البصر
٣. مساحة للمعدات داخل النفق مثل: الاشارات ورصد حركة المرور والبيئة
٤. تكلفة المنشأة بالموازنة مع معايير السلامة المطلوبة
٥. إدارة حركة المرور المطلوبة للاستجابة لحادث في نفق
٦. المعايير المحلية المعتادة والامكانيات المالية.
على الصعيد الدولي، تختلف الاستجابة لما تم ذكره أعلاه اختلافا كبيرا. في بعض البلدان تختلف الاستجابة للحالات المختلفة وتتطور مع مرور الوقت.
| الرقم | مقطع عرضي | أسلوب بناء نموذجي | تعليق |
|---|---|---|---|
| ١ | دائري | آلة حفر الأنفاق (TBM) | امتدّ مؤخرا في اليابان للمقاطع العرضية المستطيلة |
| ٢ | مستطيلي | أنبوب نفق مغمور | المقاطع العرضية الدائرية شائعة في الولايات المتحدة الأمريكية |
| ٣ | مستطيلي | خندق مغطى | تؤدي تكنولوجيا الاسمنت الجاهز في بعض الأحيان إلى بناء مقاطع عرضية دائرية فوق الطرق المعبدة |
| ٤ | شكل حدوة حصان | النسف بالمتفجرات | يستخدم في الصخور الصلبة |
| ٥ | تاج دائري ومقلب بيضوي الشكل | أساليب الدعم خلال الحفر | في الصخور الصلبة غالبا ما يتم استخدام شكل حدوة حصان |
يتم تعريف القدرة النظرية لمقطع طريق كالحد الأقصى للمركبات التي يمكنها العبور في الساعة. يتم تحديدها عن طريق قياس الحد الأقصى لعدد سيارات الركاب خلال فترة خمسة عشر دقيقة، وضربه بالمعامل لساعة الذروة. وهي لا تشكل الحد الأقصى المطلق، وإنما تشير إلى تكرار معقول. عند تحديدها على هذا النحو، تعتمد قدرة الاستيعاب فقط على عدد وعرض خطوط المرور وخارج الطرق المعبدة، وعلى منحدر هذا المقطع.
انها لا تعتمد على نسبة عبور المركبات الثقيلة، لأنه من الواضح أن هذه الكثافة ستبلغ حدها الأقصى عندما تتكون حصرياً من حركة مرور المركبات الخفيفة والسائقين العاديين. إذا لم يكن هناك عناصر مقيّدة، تقارب القدرة النظرية ٢٢٠٠ مركبة في الساعة في خط المرور (مركبة / ساعة / خط مرور). تتوفر المزيد من المعلومات في الفصل ٤ "قدرة الاستيعاب والسرعة فيما يتعلق بهندسة الطرق وأنفاق الطرق" من تقرير 05.11.B وفي الفصل ٣ "سرعة وكثافة حركة المرور" من تقرير 05.12.B
يتم احتساب القدرة العملية لقسم على أساس القدرة النظرية من دون القيود المذكورة سابقا (٢٢٠٠ مركبة / ساعة / خط مرور). يتم تطبيق العوامل المقيّدة استنادا إلى الخصائص الفعلية للطريق. وهذه العوامل الرئيسية هي:
يتم احتساب القدرة العملية لمسار في اتجاه واحد Cp كالتالي:
Cp= ٢٢٠٠ . N . Fw . Fhv . Fc حيث تشكل N عدد خطوط المرور.
كذلك يمكن أن يتم احتساب العوامل وتكييفها وفقا لصيغ وجداول وردت في الفصل ٤" قدرة الاستيعاب والسرعة فيما يتعلّق بهندسة الطرق وأنفاق الطرق" من تقرير 05.11.B وفي الفصل ٣ "سرعة وكثافة حركة المرور" من تقرير .05.12.B.
يمكن العثور أيضا على مزيد من المعلومات في (دليل قدرة استيعاب الطرق السريعة) الصادر عن مجلس بحوث النقل (الولايات المتحدة الأمريكية).
يجب تجنب المنحنيات الصغيرة، وخاصة إذا كانت متصلة بمحاذاة مستقيمة. ينبغي مراعاة تواجد حد أدنى للانحناء من ٥٥٠-٦٠٠ م. على ان يسمح الخلوص الجانبي أيضا برؤية المنحنى الطولي في النفق.
في أنفاق الطرق في المناطق الحضرية، يكفي النظر بتصميم السرعة التي تقارب السرعة الفعلية المسجلة عندما تكون حركة المرور غير مزدحمة.
نظرا للتأثير على السرعة، تؤدي التشكيلات الطولية التنازلية إلى المزيد من الحوادث، خصوصا مع حجم حركة مرور كبيرة (زيادة في السرعة).
يشكل تخفيض المقاطع العرضية خطرا وربما قد يسبب الحوادث.
وينبغي إيلاء اهتمام، إذا كان عرض الطريق المعبدة و/أو منطقة خارج الطريق المعبدة في النفق وفي الجوار عند الاقتراب من النفق أقل من الطريق في الهواء الطلق، يجب تنفيذ التضييق على مسافة كبيرة قبل بوابة النفق وبشكل تدريجي وسلس قدر الإمكان: انظر الفصل ٤.٧ "تصميم بوابات النفق" من تقرير 2008R17.
وغالبا ما تسجل حوادث بسبب مركبات يفوق حجمها خلوص الأنفاق المستطيلة أو في الأنفاق المجهزة بسقف للتهوية.
ينصح بتثبيت خارج النفق، قبل كل بوابة، اشارة الى طريق اخلاء، بالإضافة الى تثبيت نظام عملي لإيقاف المركبات التي يفوق حجمها خلوص النفق.
يتوفر المزيد من المعلومات في القسم IV.2.6 "ارتفاع الخلوص" من تقرير 05.04.B.
تتسبب الانفاق الثنائية الاتجاه بحوادث أكثر من الأحادية الاتجاه. ومع ذلك يحترم المستخدمون بشكل جيد حظر التجاوز في الانفاق ذات تدريجات طولية متوسطة. في حالة التدريجات الحادة، ينبغي التخطيط لممر إضافي لعبور المركبات البطيئة.
ينصح بشدة عدم تغيير اتجاه حركة المرور لاستيعاب ذروة حركة المرور اليومية.
قد تكون أنفاق الطرق الثنائية الاتجاه اقتصادية لبناء تدريجي لأنفاق الطرق السريعة، حيث تتطلب الاعتبارات الاقتصادية تخطيط ادارة حركة المرور الثنائية الاتجاه في المرحلة الأولى، ثم أحادية الاتجاه في المرحلة الثانية، بشرط أن يتم اعتبار تصميم عرض النفق القابل للاستخدام وفق متطلبات حركة المرور الثنائية الاتجاه وبالتالي ان يكون واسع بما فيه الكفاية من أجل استيعاب ذروة حركة المرور (على سبيل المثال عطلة الصيف أو الشتاء). حتى ولو كان مثل هذا الترتيب مقبولا لجهة السلامة، يجب تجنب ذلك قدر المستطاع، على أن يكون محظورا في الأنفاق في المناطق الحضرية.
قد تسبب التقاطعات تحت الأرض (طرق فرعية للدخول والخروج) الحوادث. وبالتالي يجب أن تكون مصممة بشكل صحيح. ينبغي أن تركّز معدات الإضاءة على هذه النقاط الفريدة وعلى التحديات الهندسية التي تواجه السائق. يجب النظر في قدرة الإدراك البصرية عند السائق.
يجب أن تتواجد المخارج داخل النفق على مسافة من البوابة. وقد وقع عدد من الحوادث، ومعظمها حوادث تضمنت اصابات، في الأنفاق حيث تقع الطرق الفرعية مباشرة بعد النفق. في الأنفاق حيث ظروف المساحة مقيّدة، ينبغي التخطيط لمسار إضافي داخل النفق خاص بطريق الخروج.
٦.٤ هندسة الطريق المعبّدة
رسم ٦.٤-١: مثال عن مقطع عرضي
لابد من تعريف المصطلحات على النحو التالي:
١. الطريق المعبدة، وتضم المنطقة داخل الحواف الداخلية للتأشيرات القصوى الخارجية لخطوط المرور
٢. خارج الطريق المعبدة، وتشمل تلك المناطق في المخطط خارج الطريق المعبدة، بما في ذلك اشارات حافة خط المرور، الخلوص، خط مرور الطوارئ والأرصفة وحواجز السلامة.
تتوفر مزيد من المعلومات في الفصل ٢ "المصطلحات" من تقرير 05.11.B.
للمساعدة على الإدارة الجيدة، تم تصنف الطرق على أساس الهرمية وفقا للوظيفة. ان شبكات الطرق في أعلى تصنيف هي طرق الاتصال ما بين الولايات مثل شبكة الطرق العابرة في أوروبا أو الطرق السريعة ما بين الولايات في الولايات المتحدة الأمريكية. تتكون الشبكات الوطنية من الطرق التي تربط المدن الحضرية بالمراكز الاقتصادية الوطنية. توفر الشبكات الإقليمية التواصل ما بين المدن الإقليمية. تصاغ المتطلبات الوظيفية للشبكات أو الطرق وفق متطلبات وظيفية مختلفة مثل السرعة، مستوى الازدحام، والمسافات بين التقاطعات.
لدى معظم البلدان توجهات ومبادئ توجيهية خاصة بها بشأن متطلبات هندسة الطرق المعبدة. ويتم عرض مقارنة ما بين المبادئ التوجيهية الدولية في الفصل ٥ "خطوط المرور والطرق المعبّدة" من تقرير 05.11.B.
| البلد واسم المرجع | السرعة المصممة أو المرجعية (كلم/ساعة) | عرض خط المرور [متر] | عرض تأشير خط المرور [متر] | عرض الطريق المعبدة [متر] |
|---|---|---|---|---|
| النمسا RVS ٩.٢٣٢ | ٨٠ - ١٠٠ | ٣.٥٠ | ٠.١٥ | ٧.٠٠ |
| الدانمارك (ممارسة) | ٩٠ - ١٢٠ | ٣.٦٠ | ٠.١٠ | ٧.٢٠ |
| فرنسا (CETu) | ٨٠ - ١٠٠ | ٣.٥٠ | ? | ٧.٠٠ |
| ألمانيا | ( ٢٦T, ٢٦ Tr) ١٠٠ | ٣.٥٠ | ٠.١٥ | ٧.٠٠ |
| ألمانيا RAS-Q ١٩٩٦ | ٧٠ ( T٢٦) | ٣.٥٠ | ٠.١٥ | ٧.٠٠ |
| ألمانيا RABT ٩٤ | ١١٠ (T٢٩.٥ ) | ٣.٧٥ | ٠.١٥ | ٧.٥٠ |
| اليابان | ٨٠ - ١٢٠ | ٣.٥٠ | ٧.٠٠ | |
| مرسوم هيكل الطرق في اليابان | ٦٠ | ٣.٢٥ | ٦.٥٠ |
عند تصميم خطوط المرور في النفق، يوصى بأن لا يقل عرض كل خط مرور عن ٣.٥٠ متر في الأنفاق حيث تكون السرعة ١٠٠ كم / ساعة. عندما يكون مقبول / من الضروري فرض حدود للسرعة (٨٠ أو حتى ٦٠ كم / ساعة) في أنفاق الطرق (أي عند المنحنيات الحادة التي لا مفر منها، الحد من الضوضاء في المساحة المبنية، قدرة استيعاب محدودة، خفض التكاليف). قد يساعد تقييد عرض خطوط المرور (على سبيل المثال إلى ٣.٢٥ م) السائقين على تخفيض السرعة وبالتالي يكون بمثابة دعم نفسي للحد من السرعة القصوى. وينبغي أن تترافق بشكل عام مع عمليات تفتيش متكررة وفرض غرامات مرتفعة. في بعض الأنفاق في المناطق الحضرية، حيث يسمح بمرور المركبات الخفيفة فقط، يمكن القبول بأن يكون عرض خط المرور أضيق؛ عند المنعطفات يجب الاهتمام بتأثير انحناء الأرض على عرض الهيكل.
يتوفر المزيد من المعلومات في الفصل الخامس "خطوط المرور والطرق المعبّدة" من تقرير 05.11.B وفي أقسام ٧.١ الى ٧.٥ من الفصل ٧ "هندسة المقطع العرضي" من تقرير 05.12.B .
يساوي الحد الأدنى للخلوص فوق الطرق المعبدة على الأقل الحد الأقصى (تصميم) لارتفاع المركبات الثقيلة (الشاحنات الثقيلة) التي يسمح بمرورها على الطريق، مع خلوص إضافي الزامي للسماح لحركة المركبات بسبب عدم انتظام تعبيد الطريق والمركبات.
يعتمد الحد الأدنى للخلوص على أقصى ارتفاع للمركبات الثقيلة ويختلف من بلد إلى آخر. في معظم البلدان الأوروبية يكون أقصى ارتفاع للمركبات الثقيلة ٤.٠ أمتار؛ تسمح بعض البلدان بقيمة أكبر (المملكة المتحدة، الولايات المتحدة الأمريكية): انظر الجدول ٧.١ في الفصل ٧ "الارتفاع الحرّ" من تقرير 05.11.B.
في الاتحاد الأوروبي يبلغ الارتفاع الأقصى للمركبات الثقيلة ٤.٠٠ أمتار، على الرغم من أن اتفاقيات جنيف تسمح بحد أقصى ٤.٣ متر. إذا تم إضافة هامش ٠.٢٠ م إلى قيمة الارتفاع الأقصى من أجل استيعاب الحركة العمودية للمركبات الثقيلة، يكون الحد الأدنى المطلوب للخلوص الرأسي هو ٤.٢٠ متر (٤.٥٠ متر).
بالإضافة إلى الحد الأدنى المطلوب، ان زيادة مسافة اضافية على الخلوص الرأسي أمر ضروري لسائقي الشاحنات الثقيلة لكي يشعروا بالراحة. يرتبط هامش الراحة بالمسافة الى الكائن. يعادل الارتفاع الحر قيمة الحد الأدنى للارتفاع زائد هامش الراحة. إذا تم اعتبار قيمة هامش الراحة ٠.٣٠ م يكون الارتفاع الحر ٤.٥٠ متر (٤.٨٠ متر تبعاً لاتفاقية جنيف، ٥.٣٥ متر في المملكة المتحدة، ٤.٩٠ متر على الطرق السريعة في الولايات المتحدة الأمريكية و٤.٣٠ متر على الطرق السريعة الأخرى).
في حال حماية المعدات المثبتة فوق الطريق بواسطة القماش المشمع الفضفاض على سبيل المثال يتم غالبا زيادة هامش اضافي.
أخيرا، ينبغي الأخذ بالاعتبار عدم الدقة في البناء وانحناء السقف وامكانية اعادة الرصف الفصل الفصل ٧ "الارتفاع الحرّ" من تقرير 05.11.B و الفصل ٧.٨ "الخلوص الرأسي" من تقرير 05.12.B.
يتم التعامل مع الحالة الخاصة بالتصميم الهندسي للأنفاق القليلة الارتفاع في المناطق الحضرية بشكل منفصل، اذ تكون عادة مخصصة للسيارات وبعض فئات محدودة من العربات (الخفيفة).
تم إجراء دراسة كاملة في فرنسا تنطوي على النقاط المحددة التالية بسبب وجود سيارات بشكل أساسي وهي متوفرة في المقال "تصميم هندسي للأنفاق الحضرية المنخفضة الارتفاع" (Routes/Roads /الطرق ٢٨٨-١٩٩٥):
لتسهيل وتوضيح التواصل والمقارنة لا بد من تحديد حد أدنى من مجموعة المصطلحات المتعلقة بالطريق المعبدة وبخارجها. قرر فريق العمل الذي أنتج التقرير الفني 05.11. B "هندسة المقطع العرضي في الأنفاق الأحادية الاتجاه" تطبيق المصطلحات التالية:
ويبرر التمييز في ذلك لأنه يبدو أن هناك توافق في الآراء حول استخدام وأبعاد كلمة الطريق المعبدة، في حين أن أبعاد ومتطلبات العناصر خارج الطريق المعبدة تختلف اختلافا كبيرا بين البلدان. يتم تعريف خط مرور الطوارئ باعتباره "مساحة عند هامش الطريق لتوقف المركبات في حالة الطوارئ".
يتم عادة توفير خط مرور للطوارئ على الطرق من نوع الطريق السريع في الهواء الطلق. وغالبا ما يتم اختصار الخلوص الجانبي في الأنفاق لأسباب اقتصادية. يمكن لهذا التقييد أن يجعل من المستحيل توقف المركبات المعطلة في الخلوص الجانبي المجاور لخط مرور المركبات دون احتلال جزء منه وبالتالي تعطيل حركة السير.
تختلف الهندسة خارج الطريق المعبدة بين البلدان المختلفة، اذ لا يمكن إعطاء أي قواعد أو أرقام عامة. في العديد من البلدان، وذلك بسبب التكاليف، ان عرض الخلوص الجانبي صغير لا يسمح لركن السيارة بشكل مناسب. لذا يتم توفير مواقف جانبية على مسافات معينة. ولكن وفقا للتجارب النرويجية والإسبانية، فقط ٤٠٪ من المركبات المعطلة تصل بشكل فعال أو تستخدم المواقف الجانبية. مما يشير الى أنه لا يمكن الاستعاضة بالكامل عن خط المرور للطوارئ بالمواقف الجانبية: انظر الأقسام ٨ الى ١٠ من الفصل الثالث "أعطال" من تقرير 05.04.B.
ينبغي أن يسمح الخلوص الجانبي بركن سيارة معطلة خارج الطريق المعبدة. وبالتالي ينبغي أن لا يقل العرض من الجانب الخارجي لاشارة حافة خط المرور عن عرض سيارة ركاب (١.٧٥ م)، زائد عرض بقيمة ٠.٥٠ متر. لتمكين سائقي السيارات بالترجّل، مما يؤدي إلى خلوص جانبي بعرض ٢.٤٥ متر.
في حال توقف الشاحنات الثقيلة خارج الطريق المعبدة يكون العرض المطلوب (٢.٥٠ + .٠.٥٠ + ٠.٢٠ =) ٣.٢٠ متر كما هو موضح في الفصل ٦ "خارج الطريق المعبّدة" من تقرير 05.11.B.
رسم ٦.٦-١: محاذاة نموذجية لحواجز السلامة خارج الطريق المعبدة
ويشار عادة الى حواجز السلامة ب "بناء ضخم لتوجيه المركبات المصطدمة بالجدار الجانبي للنفق باتجاه حركة المرور بأمان". فهو يختلف عن سكك التوجيه التي تكون من نوع مرن أو هش تحمله أعمدة لمنع المركبات من الاصطدام بالجدار الجانبي للنفق.
في الأنفاق يمكن التساؤل اذا يتم تحديد المسافة الى الكائن باعتماد المسافة بين الجانب الداخلي من اشارة حافة خط المرور وحافة الرصيف، وأمام حواجز السلامة أو سكك التوجيه أو الجدار الجانبي للنفق. هناك اتفاق عام على أنه في حال اعتماد أرصفة ذات مستوى منخفض تعتبر المسافة إلى جدار النفق مقياس جيد. في حال عدم وجود أرصفة، ينبغي الاعتماد على المسافة إلى القاعدة أو إلى المستوى الأعلى لحواجز السلامة.
يفضل السائقون في الأنفاق بشكل خاص أن تكون هناك مسافة معينة الى الجدار (أو الرصيف أو سكك التوجيه أو حاجز السلامة) وذلك بسبب حركة أصغر لزاوية العين عند تثبيتها على الكائنات. تظهر التجربة أنه عندما تكون المسافة الى الكائن في الأنفاق أصغر من على الطريق المجاورة يغيّر سائقي السيارات المسار لإبقاء مسافة من جدار النفق: انظر الفصل الفصل ٦ "خارج الطريق المعبّدة" من تقرير 05.11.B.
في حال عدم تمكن إعادة توجيه المركبات التي تعبر اشارة حافة خط المرور في الوقت المناسب يجب أن يتم تخفيف عواقب الاصطدام مع الجدار الى حدها الأدنى. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق حواجز السلامة أو سكك التوجيه . تتطلب حواجز السلامة مساحة أقل من سكك التوجيه. عندما تصطدم السيارات مع حواجز السلامة بزاوية صغيرة (حادة) يمكن اعادة توجيهها باتجاه حركة المرور فتكون فرصة لمنع وقوع حوادث كبيرة. عندما تتصادم السيارات مع حواجز السلامة بزاوية كبيرة (منفرجة) قد تكون نتائج الاصطدام أكثر خطورة. ان سكك التوجيه أقل فعالية من حواجز السلامة في تصحيح / إعادة توجيه المركبات المخطئة غير أنها تتسبب بأضرار أقل عند وقوع حادث تصادم بشكل زاوية منفرجة. لذلك، يفضل استخدام حواجز السلامة في حالة الخلوص الجانبي الضيّق وسكك التوجيه في حالة الخلوص الجانبي الواسع.
بما أن سكك التوجيه تتطلب مساحة انحناء مما يعني عرض إضافي في النفق، والتي في كثير من الحالات تكون غير مجدية من الناحية الاقتصادية. تقوم حواجز السلامة بأداء جيد خاصة عند تقييد السرعة. وعلاوة على ذلك، تتطلب الحواجز صيانة أقل.
بالإضافة إلى المقطع العرضي الأساسي وهندسة المحاذاة اللازمة لإدارة حركة المرور، تقام منشآت خاصة في معظم أنفاق الطرق لتلبية المتطلبات الخاصة المتعلقة بإدارة التشغيل والسلامة في بيئة النفق.
يتم توفير مخارج الطوارئ في جميع الأنفاق ما عدا أقصرها للسماح للمستخدمين بالإجلاء سيرا على الأقدام من انبوب حركة المرور إلى مكان آمن. ويتم اعتبار مختلف أنواع مخارج الطوارئ للمشاة في القسم مخارج الطوارئ. وهي تشمل وصلات وممرات عرضية بين الأنابيب والملاجئ حيث يستطيع المستخدمين البقاء بأمان في حالة الطوارئ، وأروقة السلامة (ممرات) التي تمّ تشيدها بجانب أنابيب حركة المرور أو ربما تحت الطريق المعبدة والتي تؤدي إلى سطح الطريق.
يتناول القسم منشآت للمركبات التسهيلات المؤمنة للمركبات. وتشمل مواقف جانبية، ممرات للدوران ووصلات عرضية ما بين أنابيب حركة مرور المركبات. وهي تلبي حالات مثل المركبات المعطلة أو للسماح للسيارات بالاستدارة أو بالعبور إلى أنبوب مجاور، مما قد يكون مفيد لأعمال الصيانة، لاستخدام مركبات الطوارئ أثناء وقوع حادث، أو لإدارة حركة المرور بعد الحادث.
يتناول القسم خلوات لتأمين السلامة الجوانب الهندسية لخلوات تأمين السلامة، والتي تكون مؤمنة على مسافات معينة على طول جدران النفق، للسماح لركاب السيارات المعطلة بمغادرة الطريق المعبدة خارج مسار المركبات، وبتقليل خطر التعرض للاصابة من قبل حركة المرور.
ان نظام الصرف الصحي مهم لتقليل كمية المياه التي قد تتجمع في حال حدوث انسكاب من ناقلة على الطريق أو أثناء عملية غسل جدار النفق الروتينية. في حال وجود تسرب لسائل قابل للاشتعال، يكون لنظام الصرف تأثير كبير على حجم الحريق الناتج عن ذلك. يتناول القسم الصرف الصحي في الأنفاق مختلف أنواع شبكات الصرف الصحي المعتمدة في أنفاق الطرق.
يصف القسم منشآت أخرى المنشآت الأخرى التي يمكن تأمينها داخل أو عند بوابات النفق.
كتب هذا الفصل روبين هول (المملكة المتحدة).
يتم توفير مخارج الطوارئ في جميع الأنفاق ما عدا أقصرها للسماح للمستخدمين بالإجلاء سيرا على الأقدام من انبوب حركة المرور إلى مكان آمن في حالة الطوارئ. في الأنفاق القصيرة، تعتبر البوابات كافية لاستخدامها كمخرج الطوارئ. ومع ذلك في معظم الأنفاق، هناك حاجة لمخارج طوارئ إضافية للحد من تنقل مستخدمي النفق بهدف بلوغ مكان آمن.
ويمكن توفير مخارج الطوارئ بوسائل مختلفة، بما في ذلك:
يبين الرسم ٧.١-١ نمط هروب نموذجي لنفق أحادي الاتجاه مع تهوية طولية.
رسم٧.١ -١ : نمط هروب نموذجي لنفق أحادي الاتجاه مع تهوية طولية
يعتمد التباعد المناسب بين مخارج الطوارئ على:
عموما تقدر المسافة المثلى بين كل مخرجين من مخارج الطوارئ بين ١٠٠ و ٥٠٠ متر.
ان مبادئ التصميم التالية مهمة:
صورة ٧.١-٢: تصميم لمخرج طوارئ (نفق مون بلان : فرنسا – ايطاليا)
تبين الصورة ٧.١-٢ مثال لتصميم مخرج طوارئ.
لمزيد من المعلومات حول مخارج الطوارئ راجع التقرير الفني 1999 05.05.B "مكافحة الحرائق والدخان في أنفاق الطرق"، ولمزيد من التفصيل ولمعلومات أكثر حداثة راجع التقرير الفني 2007 05.16.B "أنظمة ومعدات لمكافحة الحرائق والدخان في أنفاق الطرق" .
ان غالبية أنفاق الطرق ليس لها حارة مرور للطوارئ. مما قد يؤدي الى تباطؤ وفقا لكثافة حركة المرور، وجود مركبات معطلة أو مشاكل أخرى تجبر السائقين على التوقف. وفقا لبعض الإحصاءات الألمانية والفرنسية ان الأنفاق التي ليس فيها حارة مرور للطوارئ هي أقل أمانا من الأنفاق مع ممرات الطوارئ (انظر التقرير الفني 2008R17 "العوامل البشرية وسلامة المستخدمين في أنفاق الطرق").
تسمح المواقف الجانبية بتوقف السيارات في نفق دون عرقلة حركة المرور على الطريق المعبدة. مما يحد من تعطيل حركة المرور وخطر الاصطدام. فيكون أسهل وأكثر أمانا على الركاب بالخروج من سيارتهم في موقف جانبي، على سبيل المثال لاستخدام الهاتف في حالات الطوارئ. ويكون الملجئ من حركة المرور مفيد بشكل خاص للمعوقين. كذلك، تعتبر المواقف الجانبية مهمة جدا لصيانة النفق وضمان وقوف مركبات الصيانة بشكل آمن.
تختلف المسافات بين المواقف الجانبية بين نفق وآخر. في بعض المبادئ التوجيهية الوطنية، تعتمد هذه المسافات على تصنيف الطرق. يذكر التقرير الفني 1995 B.05.04 "السلامة في أنفاق الطرق" أن معدل استخدام هذه المواقف منخفض بشكل عام. في الأنفاق التي تحتوي على مواقف جانبية، توقفت ٢٠٪ فقط من السيارات المعطلة في المواقف الجانبية. وأصدرت التوصيات لتحسين ذلك.
رسم ٧.٢ : مثال على ممر للدوران
في أنفاق أطول، يمكن أيضا توفير منشآت تسمح للمركبات بالاستدارة أو بالعبور إلى أنبوب مجاور. مما قد يكون مفيد لأعمال الصيانة، لاستخدام مركبات الطوارئ أثناء وقوع حادث، أو لإدارة حركة المرور بعد وقوع حادث. وبشكل أكثر تحديدا، توفر بعض الدول ممرات لدوران المركبات. وذلك لأنه، على الرغم من أن السيارات والشاحنات الصغيرة يمكنها الدوران بسهولة في ممرات الدوران العادية، غير أن مركبات نقل البضائع الثقيلة والحافلات تتطلب مساحة أكبر. تكون ممرات الدوران عادة بقياس ٤ م × ١٧ م أو أكبر (انظر التقرير الفني 1999 05.05.B "مكافحة الحرائق والدخان في أنفاق الطرق"). عند توفرهم يجب أن يتواجدوا كل ١- ٢ كيلومتر.
في معظم أنفاق الطرق تتواجد خلوات للطوارئ تقع على مسافات معينة على طول امتداد النفق، وتكون عادة مجهزة بهواتف الطوارئ وطفايات حريق نقالة (وأحيانا خراطيم مياه)، ليتم استخدامها من قبل مستخدمي النفق في حال حدوث أعطال أو حوادث.
هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة لأشكال وأنواع محطات الطوارئ، تختلف ما بين صناديق بسيطة تعلّق على جدار النفق وأخرى على شكل تجويف أو غرف، مزودة أم لا بأبواب لعزلها عن أنابيب حركة المرور في النفق. تسمح تجاويف السلامة لركاب المركبات المعطلة بالتواجد في مكان آمن يحميهم من خطر الاصطدام نتيجة حركة مرور المركبات.
لتجنب الشعور بالخوف (كلوستروفوبيا) داخل مراكز الطوارئ المغلقة ينصح استخدام نوع خاص من الأبواب الزجاجية. ثمة بديل جيد هو تجنب استخدام الأبواب وضمان نوعية اتصالات جيدة باستخدام تكنولوجيا الغاء صوت الضجيج.
يتناول التقرير الفني 2008R17 "العوامل البشرية وسلامة المستخدمين في أنفاق الطرق" العوامل البشرية المرتبطة بتصميم هذه المنشآت، والتي يجب أن تكون بارزة ومحددة بإشارات واضحة.
يناقش الفصل معدات وأنظمة المعدات المستخدمة في مراكز الطوارئ.
صورة ١ - ٧.٤: مثال على خزان ومضخات في وسط نفق
يتم تجهيز أنفاق الطرق بنظام صرف صحي يتناسب مع صرف المياه السطحية عند البوابات، ومع أي تسرب للمياه من خلال البطانة ومياه غسل الجدار والانسكابات الناتجة عن الناقلات على الطرق ومياه مكافحة الحريق.
ينبغي ايلاء اهتمام خاص لصرف السوائل القابلة للاشتعال والسامة في الأنفاق التي تسمح بنقل البضائع الخطرة. تكمن أهمية الصرف الصحي في تقليل حجم البرك التي قد تتكون نتيجة انسكاب من ناقلة طرق. في حال حدوث انسكاب لسوائل قابلة للاشتعال، يكون لنظام الصرف تأثير مباشر على حجم الحريق الناتج عن ذلك.
تتكون شبكات الصرف الصحي عادة من مزاريب ذات فتحات وقنوات وأنابيب وبرك وخزانات ومضخات، وأنظمة تحكم لفصل النفط/ المياه ولجمعها وتخزينها، مع نظام للفصل والتخلص من النفايات السائلة التي قد تتجمع على الطريق. تحدد بعض السلطات استخدام المزاريب ذات أخدود من أجل تحسين أداء الصرف الصحي. عادة يتم تثبيت الخزانات ومضخات عند بوابات النفق أو في الأماكن المنخفضة.
يناقش موضوع تأثير الماء على بناء النفق وإدارة تشغيله فييتم تجهيز أنفاق الطرق بنظام صرف صحي يتناسب مع صرف المياه السطحية عند البوابات، ومع أي تسرب للمياه من خلال البطانة ومياه غسل الجدار والانسكابات الناتجة عن الناقلات على الطرق ومياه مكافحة الحريق.
ينبغي ايلاء اهتمام خاص لصرف السوائل القابلة للاشتعال والسامة في الأنفاق التي تسمح بنقل البضائع الخطرة. تكمن أهمية الصرف الصحي في تقليل حجم البرك التي قد تتكون نتيجة انسكاب من ناقلة طرق. في حال حدوث انسكاب لسوائل قابلة للاشتعال، يكون لنظام الصرف تأثير مباشر على حجم الحريق الناتج عن ذلك.
تتكون شبكات الصرف الصحي عادة من مزاريب ذات فتحات وقنوات وأنابيب وبرك وخزانات ومضخات، وأنظمة تحكم لفصل النفط/ المياه ولجمعها وتخزينها، مع نظام للفصل والتخلص من النفايات السائلة التي قد تتجمع على الطريق. تحدد بعض السلطات استخدام المزاريب ذات أخدود من أجل تحسين أداء الصرف الصحي. عادة يتم تثبيت الخزانات ومضخات عند بوابات النفق أو في الأماكن المنخفضة.
يناقش موضوع تأثير الماء على بناء النفق وإدارة تشغيله في القسم تأثير المياه.
ويمكن تجهيز داخل النفق أو عند البوابات بمنشآت أخرى يتم وصفها أدناه.
صورة ٧.٥.١-١: مثال على خلوة طوارئ
قد تتواجد ضمن خلوات تأمين السلامة، وتحتوي على هاتف الطوارئ وطفايات حريق نقالة، ويتم مناقشة هذا الموضوع في القسم خلوات للطوارئ.
صورة ٧.٥.٢-١: مثال على غرفة معدات في نفق
ان تخطيط وحجم غرف المعدات تتبع نفس مبادئ الغرف في مباني الخدمات. على سبيل المثال، هناك حاجة إلى مساحة كافية لفتح الباب والوصول إلى المفاتيح الكهربائية. من المهم التنبه الى امدادات الكابلات وعامل المنحنى اذ قد يكون أكثر صعوبة مقارنة مع المباني الخارجية بسبب القيود المتعلقة ببناء النفق والمساحة المتوفرة داخل تجويف النفق.
ينبغي الاهتمام بكيفية الوصول بشكل آمن إلى هذه الغرف.
قد يكون ذلك ممكن فقط خلال إغلاق النفق. في بعض الأنفاق، يمكن توفير مواقف جانبية متاخمة لغرف المعدات تسمح بتوقف سيارات الصيانة بأمان، حتى من دون اغلاق النفق أمام حركة المرور.
بين بوابة الخروج وبوابة الدخول المجاورة لنفق مؤلف من أنبوبين أحادي الإتجاه، تحدث إعادة تدوير للهواء بشكل ملحوظ، وفقاَ للهندسة المحلية ولاتجاه الريح. وتحدث المشكلة نفسها عند بوابة الخروج ونقطة ضخ الهواء النقي في محطة تهوية شبه عرضية.
قد لا يسبب ذلك أي مشكلة في الأنفاق القصيرة التي تتمتع بنظام تهوية ذاتية عالية، ولكن في الأنفاق الطويلة ينبغي خفض هذا التأثير. تبعا للظروف، قد يصل امتداد الجدار الفاصل حوالي ٢٠ إلى ٤٠ متر من المدخل. لمزيد من التفاصيل، راجع القسم IV.2.3 "اعادة تدوير" من التقرير 1995 05.02.B "انبعاثات أنفاق الطرق، البيئة، والتهوية".
Iإذا تعدى طول النفق بضع مئات من الأمتار، ينبغي استخدام معدات محددة لتعزيز سلامة المستخدمين، سواء في الحالات العادية أو في حالة وقوع حوادث.
للحد من مخاطر الحوادث والحد من العواقب المحتملة، وكذلك للحفاظ على مستوى مناسب من الراحة للمستخدمين، يمكن تثبيت مجموعة كبيرة ومتنوعة من المعدات. يناقش الفصل ٧ من التقرير 05.06.B "تخفيض تكاليف الادارة والتشغيل في أنفاق الطرق" معدات أنفاق الطرق ويوفّر الفصل ٣ من التقرير 2008R15 "أنفاق الطرق الحضرية" تفاصيل لتصميم وتجديد المعدات.
تتطلب المعدات التي يتم تركيبها في النفق كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية. يجب أن توفّر أنظمة إمدادات الطاقة الكهربائية (القسم امدادات الطاقة الكهربائية) ما يكفي من الطاقة في الظروف العادية وفي حالات الطوارئ. ويعني ذلك أن النظام يجب أن يعمل حتى في حال انقطاع التيار الكهربائي، من أجل امداد الطاقة للمعدات التي تعتبر ضرورية للغاية. وينبغي أيضا رصد حالة هذه المعدات. لذا يمكن تزويد النفق بنظام "سكادا" (القسم أنظمة الاشراف والتحكّم والحصول على بيانات (SCADA)
ان النوع الأول من المعدات هي الاتصالات وأنظمة الإنذار (القسم أنظمة الاتصالاات والتنبيه) وهي تشمل انظمة تستخدم لفحص الظروف في النفق بشكل دوري وايضا لتنبيه المشغل الى خطر محتمل أو لوقوع حادث. بالتزامن مع أنظمة المراقبة والتحكم بحركة المرور (القسم أنظمة المراقبة والتحكّم بحركة المرور) يمكن تثبيت بعض أنظمة الكشف. وهي تشمل أجهزة الكشف التلقائي عن الحوادث والكشف عن الدخان/الحريق. قد تصدر هذه المعلومات أيضا مباشرة من الأشخاص المعنيين، من خلال الضغط على زر جهاز الانذار أو من خلال هاتف الطوارئ. يسمح هذا الأخير أيضا بالاتصال بين الناس في النفق وطاقم المراقبة. وهو مفيد لطاقم التحكم للحصول على معلومات إضافية تتعلق بموقع ووضع الناس، الخ. وأيضاً لتوفير المعلومات الى الناس في النفق. يشمل هذا النوع من المعدات أيضا أنظمة تستخدم لتنبيه الناس في النفق أو لتنسيق التدخل. ويمكن استخدام مكبرات الصوت مع إرسال إذاعي على موجات الراديو FM العام، كما يمكن استخدام موجات خاصة بادارة تشغيل النفق وخدمات الطوارئ لهذا الغرض أيضاً.
لضمان الراحة للمستخدمين والحد من مخاطر الحوادث يجب تأمين رؤية واضحة وخفض تركيز الملوثات. لذلك، من الضروري اعتماد نظام إضاءة (القسم الاضاءة) ونظام تهوية (القسم التهوية) مناسبين. تكون التهوية أساسية في حالات الطوارئ، اذ تؤثر على انتشار النار والدخان. وفقاً على حركة المرور وطول النفق يمكن أن تكون التهوية طبيعية فقط أو ميكانيكية أو مختلطة طبيعية وميكانيكية (أي طبيعية في ظروف العادية وميكانيكية في حالات الطوارئ). يعتبر التأشير أو الاشارات عنصر إضافي لإدارة المخاطر (القسم لافتات الطرق). تكمن أهميته في تسليط الضوء على عقبات أو خطر محتمل، وأيضا للمساعدة في العثور على مخارج الطوارئ، على ضغط زر الإنذار، طفايات الحريق، الخ.
في حال وقوع حوادث، تستخدم المعدات لإطفاء الحريق. وهي تشمل معدات مكافحة الحريق المتوفرة في النفق لاستخدامها من قبل الناس وفرق الطوارئ (القسم معدات مكافحة الحريق للمستخدمين وفرق الطوارئ) وأنظمة مكافحة الحريق الثابتة (القسم أنظمة مكافحة الحريق الثابتة) التي تتدخل تلقائيا. في هذه الظروف، تكون الحواجز مهمة (القسم الحواجز) لمنع المركبات المتواجدة خارج النفق عند وقوع الحادث من الدخول.
كتب هذا الفصل الفريق العامل ١ والفريق العامل ٤ في لجنة C٤ (٢٠٠٨-٢٠١١) حيث قام:
تتطلب معظم المعدات والأنظمة في النفق طاقة كهربائية لتشغيلها. لذلك، يجب تثبيت معدات لتوليد الطاقة إلى النفق على أن تتوافق مع شرطين أساسيين:
ترتبط كمية الطاقة المطلوبة مباشرة بنوع وعدد المعدات التي يحتويها النفق. وفقا لقوة الطاقة الكهربائية المطلوبة (كيلوواط ساعة)، قد يتم تزويد النفق بجهد منخفض أو عالي.
كل بلد لديه متطلبات تنظيمية خاصة فيما يتعلق بالأنفاق وبنية محددة من حيث شبكات التوزيع: وبالتالي، فقد تختلف الهندسة المعمارية إلى حد كبير بين أنفاق ذات خصائص مماثلة. ومع ذلك، يمكن ملاحظة بعض المبادئ المطابقة مثل:
في أنفاق الطرق، تلعب المعدات دورا حيويا في سلامة المستخدمين. بالتالي على مشغل النفق رصد مثل هذه المعدات بشكل مستمر لتحديد وضعها (عمل أو خطأ) و/ أو وضع تشغيلها (آلي، يدوي أو توقف).
ان العديد من الأجهزة يتم التحكم بها بواسطة أجهزة الاستشعار وتعمل تلقائيا (الإضاءة والتهوية ...) وفقا لعتبات محددة سلفا. يتم التفعيل أو إلغاء تفعيل بعض منهم تبعا لظروف التشغيل. بالتالي فمن المفيد للمشغل أن يكون قادر على التحكم بها عن بعد (إشارات، لوحات تحمل رسائل متغيرة، حواجز، تهوية، إضاءة ومضخات ...).
أخيرا، بما أن تشغيل المعدات قد يختلف بشكل كبير (باستمرار، أحياناً أو نادر جدا)، فمن الضروري أن يضطلع المشغل على معلومات بشأن مدة التشغيل (ساعة استخدام) لكل منهم.
ان جميع هذه الوظائف من مراقبة وتحكم في القيادة وأرشفة البيانات يقوم بتأديتها في كثير من الاحيان نظام واحد: نظام الاشراف والتحكم وجمع البيانات (SCADA).
يتوفر العديد من أنظمة SCADA في جميع أنحاء العالم ويجري تحسين أدائها باستمرار. لذلك، إن النظم المثبتة في أنفاق الطرق التي تتمتع بخصائص مماثلة نادرا ما تكون متطابقة تماما، حتى بالنسبة للأنفاق التابعة للمشغل عينه. ومع ذلك، تتبع الهندسة المعمارية بعض القواعد المنتشرة على نطاق واسع:
من المهم أن يكون المشغل قادر على الاتصال بالمستخدم. وينبغي أن يكون هذا التواصل ممكنا في كلي الاتجاهين - من المشغل نحو المستخدم ومن المستخدم نحو المشغل. وينبغي أن تكون هذه التبادلات ممكنة في جميع حالات التشغيل : عادية، متدهورة أو حرجة.
ان العديد من الأجهزة تسمح بتأمين هذه الاتصالات (يعتبر التنبيه شكل معين من أشكال الاتصالات). غير أنها لا تقدم كلها نفس الوظائف: يسمح بعضها بتنفيذ الاتصال من المستخدم إلى المشغل (نقاط تشغيل أجهزة الانذار، جهاز انذار تلقائي أثناء استخدام بعض أنظمة الإخلاء...)، في حين يسمح آخرون بتنفيذ اتصال من المشغل إلى المستخدم (رسائل بث على ترددات FM ومكبرات الصوت). يسمح واحد منهم فقط بتبادل كامل (هاتف الطوارئ).
يسمح هاتف الطوارئ لأي مستخدم، ضحية حادث في نفق، بالاتصال بمركز المراقبة والقيادة المسؤولة عن النفق. بالإضافة إلى إنشاء اتصال صوتي، ان استخدام هاتف الطوارئ يسمح بتحديد موقع المتصل بشكل دقيق.
يتم تثبيت هواتف الطوارئ على مسافات ثابتة ضمن صناديق أو في مراكز الطوارئ بأنواعها المختلفة. وغالبا ما يتم تحديد المسافة بين هواتف الطوارئ من قبل الأنظمة وبالتالي، فهي تختلف من بلد إلى آخر.
ان هيكل هذا الجهاز بسيط جدا. تكون هواتف الطوارئ في نفق موصولة بمركز يتلقى الاتصالات الواردة من النفق. يقع هذا المركز عادةً ضمن مركز المراقبة والقيادة التابع للنفق وأحيانا في مقر الشرطة التابع له هذا النفق.
تتيح نقاط تشغيل أجهزة الانذار للمستخدم بإرسال إنذار إلى مركز المراقبة والقيادة في حال وقوع حادث في نفق. كونها معدات غير باهظة الثمن، يمكن تثبيتها على مسافات متكررة.
لا تستخدم هذه الاجهزة بشكل كبير، لأنها إلى حد ما، تشكل تكراراً لهاتف الطوارئ بالاضافة الى أنها لا تسمح بالاتصال في اتجاهين بين المستخدم ومركز المراقبة والقيادة.
كما تم ذكره أعلاه، بتناول المستخدم العديد من الأجهزة التي يمكن استخدامها في نفق، ولا سيما في حالات الطوارئ: هواتف الطوارئ وأحيانا نقاط تشغيل أجهزة انذار. كذلك هناك أيضا أجهزة اطفاء الحريق، وفي معظم الأنفاق مخارج الطوارئ.
ينبغي اعلام مشغل النفق بأسرع وقت ممكن عندما يقوم أي مستخدم بتشغيل احدى هذه الأجهزة، من أجل اتخاذ الإجراءات المناسبة. ليس ذلك بالصعب اذا تم تثبيت هاتف الطوارئ ونقاط تشغيل أجهزة الانذار، لأنه في كثير من الأحيان، يتلقى مركز المراقبة والقيادة الاتصال أو جهاز الانذار. عندما تكون هواتف الطوارئ متصلة بغير مركز المراقبة والقيادة، يجب تحديد إجراءات تسمح للمركز الذي يتلقى الاتصال بإعلام مركز المراقبة والقيادة في آن واحد.
بالنسبة لأجهزة اطفاء الحريق ومخارج الطوارئ، يتم عادة تثبيت أجهزة استشعار للكشف عن أي تغيير في الوضع القائم ولايصال هذه المعلومات إلى مركز المراقبة والقيادة باستخدام نظام SCADA. ويتم بالتاي ابلاغ مشغل النفق عن وجود مستخدم في النفق يطلب المساعدة.
بالنسبة لأجهزة إطفاء الحريق، غالباً ما تؤخذ بعين الاعتبار المعلومات الواردة نتيجة إزالة المعدات عن قواعدها أو نتيجة فتح الباب في محطات الطوارئ، الخ. بالنسبة لبوابات الخروج، قد تكون المعلومات التي تؤخذ بعين الاعتبار هي فتح الباب أو الكشف عن أي تواجد في منطقة الخروج أو كليهما.
عندما يتم تجهيز نفق بنظام فيديو للمراقبة (راجع القسم أنظمة المراقبة والتحكّم بحركة المرور)، تظهر الصور الواردة من النفق والمناطق المجاورة على شاشات مثبتة في مركز المراقبة والقيادة. يصعب على المشغل أن يراقب أكثر من بضع شاشات في وقت واحد بتيقظ وتركيز متواصل خلال عدة ساعات.
لمعالجة هذه الصعوبة، يستخدم المشغل على نحو متزايد، نظم آلية للكشف عن الحوادث. تفرض بعض البلدان استخدام هذه المعدات بشكل اجباري في أنفاق محددة.
عندما يتم تجهيز نفق بنظام فيديو للمراقبة (راجع القسم ٦.٣.٣ "الوسائل المستخدمة حاليا" من تقرير 05.16.B 2006)، تظهر الصور الواردة من النفق والمناطق المجاورة على شاشات مثبتة في مركز المراقبة والقيادة. يصعب على المشغل أن يراقب أكثر من بضع شاشات في وقت واحد بتيقظ وتركيز متواصل خلال عدة ساعات.
لمعالجة هذه الصعوبة، يستخدم المشغل على نحو متزايد، نظم آلية للكشف عن الحوادث. تفرض بعض البلدان استخدام هذه المعدات بشكل اجباري في أنفاق محددة.
أنواع ووظائف نظام الكشف التلقائي عن الحادث
وعادة ما يستند نظام الكشف التلقائي عن الحادث (AID) على تحليل بواسطة الكمبيوتر لصور الفيديو الواردة من الكاميرات المثبتة لمراقبة حركة المرور في النفق. بعض الخوارزميات يمكنها الكشف عن مجموعة من الحوادث، بما في ذلك:
بما ان الحرائق المركبات الخطيرة تتطور عادة بعد توقف حركة المرور (على سبيل المثال عقب وقوع حادث)، بالتالي من المتوقع أن يسبق تفعيل جهاز انذار 'مركبة متوقفة' من خلال نظام AID أجهزة الإنذار الناتجة عن الأنظمة الأخرى، مثل درجة الحرارة وكاشفات الدخان. يعطي هذا الإنذار المبكر من خلال AID الوقت لمشغلي النفق للتأكد من طبيعة ومكان وقوع الحادث، ويسمح بالتدخل الفعّال. قد يكون ذلك من خلال اختيار الخيار الأمثل للتهوية، والوقاية من حوادث ثانوية من خلال التدابير التنفيذية، وتحذير سريع لسائقي السيارات المتوجهة نحو موقع الحادث. كما انه يعطي الفرصة لاستدعاء خدمات الطوارئ، وإغلاق المداخل، وبث رسائل على اللوحات المخصصة للرسائل المتغيرة وعلى الراديو، واستدعاء شاحنة سحب مقطورة، ودعوة المستخدمين للخروج من النفق، الخ.
يتم وصف أنظمة كشف الدخان بواسطة الفيديو في القسم ٦.٣.٣ "الأساليب المستخدمة حاليا" " من تقرير B 2006.05.16.
ويمكن لنظام AID القائم على الفيديو توفير معلومات آنية حول تدفق، حجم وسرعة حركة المرور. ويمكن أن يسجل الصور عند منشأ الحادث ويمكن أن يتفاعل مع أنظمة أخرى مثل نظام الاشراف والتحكم والحصول على بيانات (SCADA). ويشمل عادة نظام AID القائم على الفيديو كاميرات، وأجهزة لمعالجة صور الفيديو الواردة من كاميرا واحدة أو من عدة كاميرات، بروتوكول إنترنت (IP) أجهزة تشفير وفك تشفير الفيديو على بروتوكول إنترنت (IP) لإعادة الصور الى الأجهزة أو شاشات الكمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك، يتكون نظام إدارة الفيديو من ملقم مكرر واحد أو اثنين لتوفير وظيفة الفيديو ووظائف أخرى (تسجيل فيديو كمي وحوادث AID، جمع وتسجيل بيانات وأحداث حركة المرور في الوقت الحقيقي، والتواصل مع نظام SCADA في النفق)، معدات الشبكات وخطوط الاتصالات (الألياف البصرية، الكابلات المحورية والمزدوجة الملتوية المكشوفة).
وينبغي تصميم أنظمة AID في الأنفاق مع مراعاة القضايا التالية:
خلصت المقالة في الطرق/٢٠٠٩ Routes/Roads "أنظمة كشف الحريق في أنفاق الطرق - الدروس المستفادة من المشروع الدولي للبحوث" إلى أنه "للتعامل مع العوائق، فإن معظم الشركات المصنعة في مجال الكشف بالرؤية توصي باستخدام جهازي كشف لتغطية منطقة واحدة من زوايا مختلفة، مثلاً من كلي الاتجاهين داخل النفق". قد تكون هناك حاجة أيضا لعدة كاميرات بهدف التكرار، في حال عطل في الكاميرا. عموما، يتم تصميم حقول نظر الكاميرات لتتداخل، بحيث يمكن تعويض أي عطل في كاميرا واحدة من خلال الصور المأخوذة من الكاميرات المجاورة.
يشير القسم IV.2.1 "أجهزة كشف حوادث المرور" من تقرير 05.15.B 2004 الى أن موقع الكاميرا قد يختلف من ٣٠ الى ١٥٠ متر إذا كان الهدف من استخدامها هو للكشف التلقائي عن الحوادث.
ان أداء نظام AID يعتمد إلى حد كبير على نجاح التكليف والمعايرة، وذلك قبل النشر. تشير التجربة من خلال منشآت النفق إلى أن عملية التكليف والمعايرة يمكن أن تستغرق عدة أشهر.
ان أجهزة الكشف عن الحريق والدخان هي دائما جزء لا يتجزأ من حلقة الرقابة التي تتضمن أجهزة استشعار، أجهزة إنذار، كابلات نقل، وحدات تقييم، الخ. والتي عموما يشار إليها مجتمعة كنظام إنذار الحريق.
يتم تصميم أنظمة إنذار الحريق والدخان في أنفاق الطرق للكشف عن الحريق وانبعاث الدخان في أسرع وقت ممكن بحيث يمكن تفعيل معدات وإجراءات السلامة بدون تأخير. وينبغي أن تكون أهدافهم الرئيسية هي التالية:
بشكل عام، تستند مبادئ الكشف عن الحريق على المعلمات المنظورة التي تحددها الحرائق مثل الحرارة والدخان والإشعاع وإنتاج مواد كيميائية. وبالتالي، يمكن تصنيف أجهزة الكشف عن الحريق على النحو التالي:
لكل من هذه الكاشفات مجال تطبيق معين، يتعلق بفترة الاستجابة، بالمتانة، بالموثوقية، الخ
أثبتت أنظمة الفيديو AID مؤخرا بأنها فعالة جداً وسريعة في الكشف عن الحرائق. في الواقع، فهي تكشف عن الحوادث وعن أي جسم أو مركبة لا تتوافق مع حركة المرور المتوقعة عادةً. يمكن تحويل الكاميرات تلقائيا نحو مشهد الحادث، مما يسمح للمشغّل باكتشاف الحريق عند بدئه في وقت مبكر جداً.
يتم وصف أنظمة الكشف عن الحريق / الدخان في القسم ٦.٣ "الكشف عن الحريق" من تقرير 2006 05.16.B.
بشكل عام، يجب تصميم أنظمة الكشف عن الحريق في الأنفاق بشكل يسمح بتحمّل الظروف البيئية التالية: سرعة هواء تصل إلى ١٠ أمتار / ثانية، سوء في الرؤية ناجم عن أبخرة عوادم الديزل وجسيمات ناجمة عن تآكل الإطارات وسطح الطريق، ارتفاع في ذبذبة تركيز الملوثات على فترة قصيرة (أحادي أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO2)، وأكسيد النيتروجين والهيدروكربونات)، تغيير في شدّة المصباح الامامي، الحرارة، الغازات الساخنة الناجمة عن أبخرة عوادم المركبات، التداخل الكهرومغناطيسي، حركة مرور مركبات مختلطة (أي سيارات وشاحنات صغيرة وشاحنات حمولة ثقيلة وحافلات وناقلات) التي من شأنها أن تؤدي إلى درجات متفاوتة من عرقلة المقطع العرضي للنفق.
لا يكفي الا والتأكيد على ضرورة التمتع بإدارة عالية آمنة من الفشل وقادرة على تحديد موقع الحريق بشكل دقيق. ومن المستحسن أن تتمتع أنظمة الكشف عن الحريق بمستوى معين من الذكاء لتجنب الانذارات الكاذبة، لأنه قد يترتب عن الانذارات الكاذبة كلفة التصحيح وأسوأ من ذلك، قد تؤدي سلسلة من الانذارات الكاذبة الى عدم اكتراث مشغلي النفق الى أجهزة الانذار فيما بعد.
وعلاوة على ذلك، لا بد من أن يكون سعر نظام جهاز الانذار/الكاشف عن الحريق مقبول وتكلفة تشغيله منخفضة وذو صيانة سهلة: راجع القسم ٦.٣ "الكشف عن الحريق" من تقرير 2006 05.16.B .
المعلمات التي تمليها القوانين والمعايير
يتم تحديد المعلمات التالية المتعلقة بالكاشفات التلقائية عن الحريق في القوانين والمعايير الوطنية والدولية: الحد الأقصى للمدة ليتم الكشف عن الحريق، تحديد موقع الحريق، الحد الأدنى لحجم النار ليتم الكشف عنها، طرق الكشف المعتمدة، نقاط التجميع لأجهزة إنذار الحريق، تفاصيل متعلقة بالأنفاق التي ينبغي أن تتوفر فيها منشآت إنذار حريق تلقائي (مثل طول النفق والأنفاق مع التهوية الميكانيكية والأنفاق التي لا يتم مراقبتها بشكل دائم من قبل جهاز مراقبة والأنفاق القصيرة ذات كثافة مرور عالية).
يتم وصف قائمة المواد المرجعية بشأن معلمات كاشفات الحريق بالتفصيل ضمن قوانين متوفرة في القسم ١٠ "المراجع" من تقرير 2006 05.16.B .
كاشفات الحريق / الدخان المستخدمة حاليا
لا تستند كفاءة الكشف عن الحرائق فقط على نوع الأجهزة (الحرارة، اندثار شعاع الضوء، تأين، الخ)، ولكن أيضا على استراتيجية الكشف التي تم وضعها، والتي تتضمن عدد من أجهزة الاستشعار ومستوى المراقبة في النفق.
تعتبر أنظمة الكشف التلقائي عن الحوادث ، وتحليل صور الفيديو بما في ذلك AID، وأجهزة المراقبة بالفيديو (CCTV)، والمعدات مثل طفايات الحريق بالاضافة الى هواتف الطوارئ التي تشكل عادة وسائل جيدة لتفعيل أجهزة الإنذار عند إستعمالها.
يعتمد العديد من أجهزة الكشف المستخدمة على الحرارة وعلى معدل ارتفاع درجة الحرارة. عندما يتم معايرة النظام بشكل جيد، فهو لا يولد سوى القليل من الانذارات الكاذبة، ولكن قد يكون التفاعل بطيئا. تعطي الكاشفات التي تعتمد على نظام التعتيم نتيجة الدخان إشارات مبكرة ولكنها تؤدي الى إنذارات كاذبة بسبب الدخان المنبعث من عوادم المركبات التي تعمل بالديزل: راجع القسم VI.3.1 "الكشف عن الحريق" من تقرير B.05.05 1999 .
تتناول المقالة ٢٠٠٩ الطرق/ Routes/Roads "أنظمة كشف الحريق في أنفاق الطرق - الدروس المستفادة من المشروع الدولي للبحوث" أنظمة الحريق / الدخان في أنفاق الطرق مثل الكشف الخطي للحرارة، والكشف البصري عن النيران، والكشف بواسطة تصوير الفيديو، والكشف عن الحرارة والدخان من خلال أخذ عينات محددة من الهواء. تخلص الدراسة إلى أن نظام أخذ عينات من الهواء يعطي أداء جيد من حيث فترة الاستجابة والقدرة على تحديد ومراقبة الحريق بدقة وتأثير ذلك على بيئة الطريق، عندما يتم الأخذ في الاعتبار الأداء العام بما في ذلك الإنذارات الكاذبة والصيانة والكشف عن الحريق. يمكن استخدام المعلومات في هذه الدراسة لتحديد التكنولوجيا الأنسب للكشف عن حريق النفق.
ان النفق عبارة عن مساحة محصورة مغلقة لا تسمح في كثير من الأحيان بانتشار موجات راديو اذاعات البث من خارج النفق. لإعادة إرساء هذا الانتشار من الضروري تثبيت المعدات التي تسمح بإرسال الترددات المطلوبة. يمكن إعادة إرسال عدة أنواع من الخدمات:
هناك عدد كبير جدا من الخدمات التي يمكن اذاعتها لكنها ليست كلها معتمدة لأسباب تتعلق بالتكلفة والجدوى. كقاعدة عامة، يمكن ايجاد بعض الترددات المستخدمة من قبل أجهزة الإنقاذ، وترددات مستخدمة من قبل المشغل، وعدد قليل من ترددات FM وأوDAB و ترددات الهاتف الخليوي للمشغل.
عندما يتم إعادة إرسال موجة واحدة أو أكثر على الراديو، يتم تثبيت جهاز يسمح بإدخال رسائل مسجلة مسبقا. عند الضرورة، يتم توقيف بث المحطات الإذاعية ويصار الى بث رسائل تتعلق بالنفق موجهة للمستخدمين من أجل إعطائهم توجيهات من قبل مشغل النفق حول الخطوات التي يجب اتباعها.
ويتكون جهاز البث الإذاعي في النفق بشكل أساسي من:
لا يوجد العديد من الأجهزة التي تسمح بالتوجه المباشر الى المستخدم لإعطاء المعلومات أو للطلب من مستخدمي النفق بالتصرف بطريقة معينة. لحل هذه المشكلة، تم تجهيز بعض الأنفاق بمكبرات الصوت. عملياً، وفقاَ لكيفية استخدامها، تؤمن مكبرات الصوت وظائف مختلفة. نذكر البنود التالية بشكل خاص:
غير أن هذه الأجهزة لا تستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر. ويجب دراسة استخدامها لكل حالة، على أن تتناسب مع كل نفق بشكل محدد جدا (حركة مرور كثيفة جدا، طول النفق، الخ).
في غالبية الأنفاق، لا يؤمن تغلغل الضوء الطبيعي ظروف كافية لوضوح الرؤية للمستخدمين. لذلك، فمن الضروري استخدام إضاءة اصطناعية لتوفير ظروف مرضية من وضوح الرؤية والراحة للمستخدمين.
عملياً، يجب أن تسمح اجهزة الإضاءة بتأمين:
وينبغي تصميم نظام الإضاءة وفقاً لمعايير عدة لا سيما تلك المتعلقة بما يلي:
هناك عدة أنواع من الأجهزة؛ والأكثر شيوعا هي الإضاءة المتماثلة والإضاءة المعاكسة. وفقا لخصائص النفق والأهداف المراد تحقيقها، يمكن تثبيت نقاط الإنارة على خط واحد أو أكثر فوق المسارات أو الأرصفة، أو على أعلى جدران النفق، الخ.
للتهوية في الأنفاق وظيفتين:
تاريخياً، كان السبب الأول لتركيب أنظمة التهوية في الأنفاق هو الحد من مستويات التلوث. على الرغم من أن انبعاث الملوثات من المركبات على الطرق قد انخفض بشكل كبير خلال العقود الماضية، تبقى التهوية أساسية ويجب إيلائها أهمية كبيرة عند مرحلة التصميم. في بعض الحالات، قد تكون التهوية الطبيعية نتيجة تأثير حركة المركبات داخل النفق كافية لتأمين متطلبات جودة الهواء في الظروف العادية. يتم تقييم الحاجة إلى نظام تهوية ميكانيكية بالنظر الى طول النفق ونوع الحركة (ثنائي الاتجاه أو أحادي الاتجاه) والظروف (إمكانية الازدحام): انظر التقرير الفني 2004 05.14 : أنفاق الطرق : الانبعاثات من المركبات وحاجة الهواء للتهوية. سيتم استبدال هذا التقرير بتقرير جديد ينشر قريبا.
تحدّد العوامل نفسها متطلبات التهوية في حالات الطوارئ، وخاصة الحريق. ينبغي الأخذ بعين الاعتبار وجود معدات أو منشآت أخرى، مثل مخارج الطوارئ. قد تكفي التهوية الطبيعية في بعض الحالات، ولكن غالبا ما تستوجب تهوية ميكانيكية في الأنفاق التي يتعدى طولها بضع مئات من الأمتار.
ويمكن استخدام استراتيجيات مختلفة للتهوية في الأنفاق. عموماً، يتم الاختيار بينها على أساس اعتبارات السلامة من الحريق؛ يتم ضبط استخدام النظام في ظروف التشغيل العادية ليتوافق مع: انظر الفصل الخامس "التهوية للسيطرة على الحرائق والدخان" من تقرير 05.05.B 1999
تتكون استراتيجية التهوية الطولية في خلق تدفق الهواء الطولي في النفق، من أجل دفع الدخان الناتج عن حريق السيارة باتجاه جانب واحد من النار. إذا تواجد المستخدمين في هذا الجانب، فقد يتأثروا بالغازات السامة وانخفاض الرؤية، وبالتالي فإن تطبيق هذه الاستراتيجية في الأنفاق الثنائية الاتجاه و / أو المزدحمة تستوجب الحذر الشديد. تعتمد سرعة الهواء الدنيا من أجل التحكم بالدخان بشكل فعال، على حجم الحريق والتصميم الهندسي للنفق (المنحدر، منطقة المقطع العرضي).
تستفيد استراتيجية التهوية العرضية من خاصية الطفو للدخان: ي.ميل الدخان إلى التركيز في الجزء العلوي من النفق، حيث يمكن استخراجه ميكانيكيا. تم تصميم النظام للحفاظ على طبقة من الهواء النقي في الجزء السفلي من المقطع العرضي (رؤية جيدة، سمية منخفضة) تسمح بالإخلاء الذاتي. ولذلك من المهم الحفاظ على تدفق الهواء الطولي عند أدنى مستوى ممكن في منطقة النار للحفاظ على التقسيم الطبقي والحد من الانتشار الطولي المفرط للدخان. تنطبق هذه الاستراتيجية على أي نفق، ولكن تصميم وبناء وادارة هذا النظام هي أكثر صعوبة وتكلفة.
وتشمل عملية تصميم التهوية احتساب قدرة النظام الدنيا المقبولة من حيث الاتجاه و / أو معدلات التدفق، وتصميم شبكة التهوية واختيار معدات التهوية المناسبة الفصل الرابع من تقرير 2006 05.16.B : التهوية وملحقاتها ١٢.٣ "اجراء احتساب مراوح التقوية" ، ١٢.٤ "مخمدات الدخان" و ١٢.٦ "التأثير الصوتي لمراوح التقوية". ينبغي أن يتوفر عدد من المواصفات في معدات التهوية، بما في ذلك المقاومة للحريق والأداء الصوتي.
ان تصميم سيناريوهات تهوية للسيطرة على الحريق تتناسب مع مختلف الحالات الممكنة هو جزء مهم جدا من العملية: انظر التقرير الفني R022011: أنفاق الطرق: الاستراتيجيات التشغيلية للتهوية . يمكن أن تكون هذه السيناريوهات بسيطة خصوصا عند تطبيق الاستراتيجية الطولية، أو قد تنطوي على عدد كبير من أجهزة القياس والتهوية في الأنفاق المعقدة ذات التهوية العرضية. ان نظام التهوية المثلى للتحكم بجودة الهواء في الظروف العادية لادراة النفق أمر بالغ الاهمية للحد من استهلاك الطاقة؛ فهي قضية هامة لأن استهلاك الطاقة يمثل جزءا كبيرا من التكلفة التشغيلية للنفق.
ان التفاعلات بين تصميم نظام التهوية والعناصر الأخرى في النفق عديدة ومتنوعة. في حالة التهوية العرضية، على سبيل المثال، قد تؤثر معدلات التدفق المطلوبة على قسم التنقيب، مع تأثير كبير محتمل على تكلفة البناء. كذلك تؤثر التهوية أيضا بشكل كبير على متطلبات امدادات الطاقة في النفق. وهي تتفاعل بشكل وثيق مع معدات السلامة الأخرى مثل أنظمة الكشف عن الحريق وأجهزة مكافحة الحريق: انظر الفصل الخامس "أنظمة مكافحة الحريق الثابتة في سياق أنظمة السلامة في النفق" من تقرير 2008 R07.
ان القضايا البيئية المتعلقة بالتهوية، إلى جانب استهلاك الطاقة والبصمة الكربونية ذات الصلة، ترتبط بموقع تفريغ وتركيز الهواء الملوث المنبعث من البوابات والمداخن. يشكل الحد من تأثيرها على المناطق المحيطة بالنفق جزء من التصميم البيئي الجيد: انظر القسم ٤.٣ "تقنية تشتّت هواء النفق"، القسم ٤.٦ "الجوانب التشغيلية" و الملحق D "لمحة عامة عن نمذجة التشتّت عند تصميم أنظمة التهوية" من تقرير 2008 R04.
أخيرا، قد تتطلب أجزاء أخرى من النفق للتهوية غير منطقة حركة المرور الرئيسية، وأبرزها مخارج الطوارئ: انظر القسم ٥.٣ " تصميم مسار الهروب" من تقرير 05.16.B 2006.
ان الهدف الأساسي من معدات مكافحة الحرائق في النفق هو توفير وسائل لمكافحة الحريق مع حد أدنى من التأثير على المستخدمين وفرق الطوارئ وعلى بنية النفق.
عالجت الجمعية العالمية للطرق (PIARC) الأنظمة المطلوبة لمكافحة الحرائق في أنفاق الطرق في العديد من المنشورات. وذلك أساسا في منشورتين؛ التقرير الفني 05.05.B 1999 "مكافحة الحريق والدخان في أنفاق الطرق" و التقرير الفني 05.16.B 2007 "أنظمة ومعدات التحكّم بالحريق والدخان في أنفاق الطرق". بالإضافة الى ذلك، تم تناول هذه القضايا أيضا في عدة تقارير للّجنة إلى المؤتمرات العالمية للطرق تحديدا تلك التي عقدت في فيينا (١٩٧٩) وسيدني (١٩٨٣) وبروكسل (١٩٨٧)، ومراكش (٢٠٠١).
تتضمن الأنظمة القادرة على مكافحة الحريق داخل النفق ما يلي: أجهزة كشف وانذار واتصالات لاسلكية مع هاتف لحالات الطوارئ، اجهزة مراقبة بالفيديو، مكبرات الصوت، إمدادات المياه وتوزيعها، أجهزة ثابتة لمكافحة الحريق، طفايات حريق محمولة وتهوية في حالات الطوارئ. يجب التخطيط لهذه الأنظمة وتقييمها وتصميمها وتركيبها بطريقة متكاملة شاملة ودقيقة للتأكد من أن الأنظمة تتوافق مع بعضها وأنها تؤمن سلامة الناس في حال نشوب حريق من دون الافراط في تخطي الاجراءات الضرورية المستوجبة.
يتم معالجة العديد من هذه العناصر المتعلقة بأنظمة مكافحة الحرائق في الأنفاق في عدة فصول من هذا الدليل. الأنظمة المدرجة في الفصول الأخرى تتناول الكشف (القسم القسم ٨.٣.٥ الكشف عن الحريق/الدخان)، مكافحة الحريق (قسم الأجهزة الثابتة لمكافحة الحريق)، وأجهزة الإنذار (أجهزة الاتصالاات والانذار)، الهواتف لحالات الطوارئ (القسم ٨.٣.١ هواتف لحالات الطوارئ)، أجهزة المراقبة بالفيديو (قسم أنظمة الاشراف والتحكّم وجمع البيانات (SCADA))، مكبرات الصوت (قسم ٨.٣.٧ مكبرات الصوت)، الاتصالات اللاسلكية (قسم الاتصالات وأجهزة الانذار)، التهوية في حالات الطوارئ (قسم التهوية).
يتناول هذا القسم الأنظمة المتوفرة لمكافحة الحرائق في أنفاق الطرق والمتاحة للمستخدمين (سائقي السيارات)، وأفراد الادارة والتشغيل والإطفاء. وهي تشمل أنظمة لتأمين إمدادات المياه من خلال أنبوب (صنبور) ومواد إطفاء (صمامات خرطوم) وطفايات حريق محمولة مثبتة داخل النفق.
ينبغي تأمين نظام إمدادات مياه، بما في ذلك أنابيب مياه أو صنابير، وذلك لتوفير المياه لمكافحة الحرائق داخل النفق (من خلال صنابير مياه أو صمامات خرطوم) ولتوفير المياه لنظام ثابت لمكافحة الحريق (القسم أنظمة مكافحة الحريق الثابتة) إذا كان مثبتاً في النفق (انظر القسم ٦.٣.٣ "امدادات المياه" من تقرير 1999 05.05 B). يمكن أن يكون مصدر المياه من نظام توزيع المياه أو من خزان مياه على أن يكون ضغط النظام متطابق مع متطلبات فرق الاطفاء.
هناك حاجة إلى صنابير مياه في النفق لتوفير نقطة اتصال لخراطيم مياه لرجال الاطفاء للوصول الى امدادات المياه. ينبغي تثبيت صنابير المياه على تباعد منتظم داخل النفق (انظر القسم ٦.٣.٣ "امدادات المياه" من تقرير B 05.05.1999). يجب أن تكون وصلات صنابير المياه متوافقة مع الوصلات المتوفرة لخدمات الاطفاء المحلية.
يتم توفير طفايات الحريق المحمولة على مسافات منتظمة داخل الأنفاق لتمكين (سائقي السيارات) وموظفي التشغيل بمكافحة حريق محدود داخل النفق قبل وصول فرق الإطفاء (انظر القسم ٦.٣.٢ "طفايات الحريق" من تقرير 05.05.B 1999).
في بعض البلدان، يتم تثبيت بكرات خراطيم إطفاء الحريق في أنفاق الطرق ولكن ذلك غير معتمد عالميا لأن بعض البلدان الأخرى تسمح لفرق الاطفاء بإدخال الخراطيم الخاصة بها داخل النفق عند وقوع الحادث (انظر القسم ٦.٣.٣ "امداداات المياه" من تقرير 05.05.B 1999).
يلخص التقرير الفني R07 2008 أنفاق الطرق: تقييم أنظمة مكافحة الحريق الثابتة" آراء الجمعية العالمية للطرق حول أنظمة مكافحة الحريق الثابتة (FFFS)، وتوصياتها المتعلقة بتطبيق واختيار وإدارة هذه الأنظمة.
خلال تطوّر سريع للحريق، قد يعيق الدخان قدرة المستخدمين على الانقاذ الذاتي، في حين أن ارتفاع درجات الحرارة بشكل سريع قد تجعل عملية التدخل في النفق معقدة وتؤدي الى تدمير أنظمة سلامة. ان أنظمة مكافحة الحريق الثابتة FFFS لديها القدرة على الحد من نمو وانتشار النار، مما يساهم في سلامة سائقي السيارات وخدمات الطوارئ خلال مراحل الإنقاذ المختلفة. من الفوائد الأخرى لأنظمة مكافحة الحريق الثابتة FFFS هي حماية منشآت النفق من الأضرار الناجمة عن الحريق، وتجنب أو الحد من تعطّل شبكة الطرق التي قد تحدث خلال إصلاح النفق بعد الحريق.
باستثناء البلدان التي يعين فيها تركيب FFFS وفق المبادئ التوجيهية لتصميم الأنفاق، ينصح بمراجعة الخطوات التالية لدعم قرار ما إذا كان يجب اعتماد هذا النظام أم لا:
يجب النظر لأنظمة مكافحة الحريق الثابتةFFFS في سياق غيرها من أنظمة السلامة الحرجة كالتهوية. ان الكشف السريع والدقيق عن الحادث واستجابة نظام FFFS هي عناصر أساسية لتحقيق الأداء الأفضل لنظام FFFS. يمكن تقييم الأداء التشغيلي للFFFS بشكل أفضل من خلال نهج نظام هندسي، بما في ذلك الأنظمة المناسبة للصيانة والاختبار والتدريب. يجب التنبه الى تأثير هذه الأنظمة على ميزانية الإجراءات التشغيلية والصيانة.
حالياً، يعتبر نظام التطويف بواسطة المياه الاكثر شيوعا لأنظمة مكافحة الحريق الثابتةFFFS في الأنفاق. هناك نظامين، نظام الضغط المنخفض ونظام الضغط المرتفع الذي ينتج حجم قطرات صغيرة. تم أيضا ً تركيب أنظمة أخرى في الأنفاق قائمة على المياه، بما في ذلك أنظمة الرغوة. ينبغي أن يستند اختيار نظام FFFS المناسب على تحليل التكاليف والفوائد.
على الرغم من أنه يتم استخدام أنظمة FFFS في الأنفاق في بعض البلدان بشكل منتظم، إلا أنها تبقى استثنائية ولا تشكل القاعدة العامة في أنفاق الطرق في جميع أنحاء العالم. في حين تستطيع هذه الأنظمة تخفيف معدلات نمو وانتشار الحريق، الا أنها تتطلب مستوى أعلى من الصيانة والاهتمام لتشغيلها للتأكد من أنها تعمل بطريقة مثلى.
وغالبا ما يتم تركيب نظام مراقبة عندما تكون حركة المرور كثيفة جدا في النفق. عادة، يتم استخدام نظام مراقبة بالفيديو، على أن يستكمل في بعض الأحيان بأجهزة العد. يسمح هذا النظام بالتحكم بظروف حركة المرور في النفق في الوقت الحالي. في حالة الادارة المتدهورة، يسمح نظام المراقبة بالفيديو عرض منطقة الحادث المعنية بحيث يمكن تقييم الاحتياجات بسرعة.
بالتالي يشكل نظام المراقبة بالفيديو أداة قيمة جدا للمشغل لأنه يسمح من جهة بمراقبة مستمرة للحوادث داخل النفق، ومن جهة أخرى بالتدخل السريع عند الحاجة. ولكن، من أجل الاستفادة المطلقة من نظام المراقبة بالفيديو، من الضروري الحفاظ على تواجد العنصر البشري في مركز المراقبة والقيادة بشكل مستمر إذا كان ذلك ممكنا.
عموما، ان مفهوم نظام المراقبة بالفيديو بسيط جدا. توفّر الكاميرات التي ثبتت على مسافات منتظمة في النفق تغطية كاملة للنفق وللمناطق المحيطة به. ثم يتم تجميع الصور ونقلها بواسطة الشبكات التي قد تكون مكرسة أو لا، إلى مركز المراقبة والقيادة في النفق. ثم يتم تلقّي هذه الصور وعرضها على الشاشات.
تشكل لافتات الطرق احدى الوسائل المتاحة لمشغل النفق للتواصل مع المستخدم.
في أنواع معينة من الطرق، يمكن للمرء أن يرى في النفق اللافتات نفسها كما في الهواء الطلق:
ان مختلف أجهزة السلامة المتاحة للمستخدمين في نفق (هواتف الطوارئ، طفايات الحريق، مخارج الطوارئ ...) تحتاج إضافة إلى ذلك، للافتات سلامة محددة.
ان المشكلة الرئيسية التي تواجهها اللافتات في النفق هي موقعها. في الواقع، تحدد الخصائص الهندسية للنفق تحت الأرض بشكل أمثل وان أي زيادة في القسم العرضي يؤدي إلى زيادة كبيرة في التكاليف. عملياً، لا بد من إيجاد حل وسط بين الحاجة إلى رؤية جيدة للافتات (لذلك، يتم اعتماد لوحات كبيرة) والمساحة المتوفرة.
عند وقوع حادث خطير في نفق (حادث، حريق، أو غيره)، يجب أن يكون بالامكان منع دخول المستخدمين الى النفق في مرحلة مبكرة. في الواقع، يمكن لجهاز يمنع الدخول إلى النفق بكفاءة وبسرعة، أن يساهم في عدم تعرّض المستخدمين الذين هم خارج النفق إلى خطر محتمل، وسوف يساعد أيضا في منع وقوع المزيد من الحوادث تحت الارض.
في العديد من البلدان، تظهر الخبرة عدم فعالية إغلاق النفق ببساطة عن طريق وضع إشارة توقف في الخارج عند مدخل النفق. لذلك، بالاضافة الى إشارة التوقف هذه، غالبا يتم وضع حواجز ولافتات تحمل رسائل متغيرة تشرح للمستخدمين أسباب الإغلاق.
يمكن تفعيل جهاز إغلاق النفق من مركز المراقبة والقيادة أو تلقائيا في الأنفاق التي لا يتم رصدها بشكل مستمر.
يتم استخدام جهاز الإغلاق في حالات الطوارئ ولكن يمكن أيضا استخدامه في حالات أخرى، خاصة خلال عمليات الإغلاق المتعلقة بعمليات الصيانة.
ان المواد المستخدمة في منشآت البناء والمعدات في النفق يجب أن لا تحترق أو تنتج كميات كبيرة من الدخان السام في حال حدوث حريق في النفق. بالإضافة إلى ذلك، وفي مثل هذه الحالة، يجب أن لا تنهار منشآت البناء حين لا يزال المستخدمين أو طاقم خدمات الطوارئ داخل النفق وعلى معدات السلامة الحرجة أن تواصل عملها على الأقل حتى يتم الانتهاء من عمليات الإخلاء ومكافحة الحرائق.
تعتمد هذه الأهداف العامة على ردات فعل المواد على النار وعلى مقاومة منشآت البناء والمعدات للحريق:
كتب هذا الفصل روبن هول والفريق العامل ٤ في لجنة C٤ (٢٠٠٨-٢٠١١) وقام:
يجب أن تتمتع المواد المستخدمة في بناء أنفاق الطرق بمقاومة كافية للحريق لضمان السلامة أثناء عمليات الإخلاء ومكافحة الحرائق.
يناقش القسم VII.3 "تفاعل المواد مع الحريق" من التقرير الفني 05.05.B "مكافحة الحريق والدخان في الأنفاق" خصائص المواد في النفق عند وقوع حريق، مشيرا إلى أن المواصفات التي وضعت للمواد يجب أن تشمل المتطلبات المتعلقة بخصائصهم في حال حدوث حريق. وتشمل الخصائص المرغوب فيها:
لا يمكن منع الغازات الناجمة عن الحريق، ولكن يمكن التخفيف من مخاطرها عن طريق اختيار المواد وتصميم مزايا السلامة، مثل ممرات الاخلاء، للحد من التعرض لها. يجب الانتباه أيضا إلى خصائص المواد التي تغطي الجدران، بما في ذلك البلاط والطلاء والمواد المانعة لتسرب المياه ومعدات الإضاءة. وينبغي أن تتضمن المواصفات التي وضعت لمثل هذه المواد، الشروط المتعلقة بخصائصها في حال حدوث حريق.
وينبغي أيضا النظر في إمكانية أن تنتج المواد أثناء احتراقها مواداً سامة أو مسببة للتآكل الكيميائي وأن تخترق سطح الاسمنت وتسبب التآكل لاحقاً. وينطبق ذلك أيضا على أي طلاء يمكن استخدامه. بالنسبة لألياف البولي بروبلين المستخدمة للحد من خطر التقشّر، ينبغي النظر في مسألة متانة الاسمنت بعد حدوث أي حريق كبير نتيجة زيادة في المسامية داخل الاسمنت حيث قد تكون الألياف ذابت، مما يؤدي إلى زيادة في التعرض للكربنة أو للكلورايد.
يمكن بناء سطح الطريق من الاسمنت أو الإسفلت. تناقش المقالة في مجلة Route/Roads/ الطريق "تأثير رصف الطرقات على الحرائق في أنفاق الطرق" خصائص هذه المواد من وجهة نظر السلامة من الحرائق. من بينها، ان الاسمنت هو وحده غير قابل للاحتراق ولا يستلزم أي استفهام بالنسبة لاستخدامه في النفق. ومع ذلك، أظهرت الدراسات والتجارب أنه نتيجة وقوع حرائق وفيما يتعلق بسلامة الناس، لا يؤثر الأسفلت بشكل ملحوظ في تزايد حجم الحريق (سواء في معدل ألانبعاث الحراري أو في حجم النيران) عند نشوب حريق في نفق.
لا ينصح باستعمال الأسفلت الذي يسهل اختراقه لأنه في حال انسكاب الوقود، يمكن تسربه وتخزينه تحت سطح الطريق.
يمكن توصيف مقاومة البنية للحريق باعتماد المدة الزمنية التي تنقضي بين بداية الحريق والوقت الذي تفقد عنده البنية وظيفتها وذلك اما بسبب تشوه غير مقبول أو الانهيار.
يلخص الفصل ٧ "معايير التصميم لمقاومة البنية للحريق" من التقرير الفني2007 05.16.B "أنظمة ومعدات التحكم بالحريق والدخان في أنفاق الطرق" أهداف مقاومة البنية للحريق في أنفاق الطرق على النحو التالي:
١. يجب أن يكون الأشخاص داخل النفق قادرين على الإخلاء الذاتي (الإنقاذ الذاتي) أو مساعدتهم للوصول الى مكان آمن (الهدف الرئيسي)
٢. يجب أن تكون عمليات الانقاذ ممكنة في ظل ظروف آمنة
٣. يجب اتخاذ التدابير الوقائية لتجنّب انهيار بنية النفق وفقدان ممتلكات الآخرين
ثمة هدف تكميلي هو الحد من الوقت الذي يستوجب توقف حركة المرور لإتمام أعمال الترميم بعد الحريق.
تم نشر لمحة عامة عن هذا الموضوع في الفصل VII.4 "مقاومة البنية للحريق" من التقرير الفني 1999 05.05.B "التحكم بالحريق والدخان في الأنفاق".
يتم وصف مقاومة البنى للحريق وفقاً لمنحنيات مختلفة تظهر العلاقة ما بين الوقت ودرجات الحرارة. ويبين الشكل ٩.٢-١ منحنى 834ISO، منحنى RWS الهولندي، ومنحنى ZTV الألماني، ومنحنى زيادة الهيدروكربون الفرنسي، HCinc، الذي يتم خلاله ضرب درجات الحرارة بعامل ١٣٠٠/١١٠٠ من منحنى الهيدروكربون الأساسي (HC) من الكود الأوربي الاول 1Eurocode الجزء ٢-٢.
الشكل ٩.٢-١: الحرارة مقابل منحنيات الوقت لمعايير ISO, HCinc, ZTV و RWS (Routes/Roads No. 324)
تمّ الاتفاق على معايير التصميم لمقاومة الحريق في الأنفاق بين الجمعية العالمية للطرق (PIARC) والجمعية الدولية للأنفاق، كما وردت في الطرق/ Routes/Roads "معايير تصميم PIARC لمقاومة الحريق لبنى ومنشآت أنفاق الطرق" (٢٠٠٤)، ونشرت كتوصية PIARC في الفصل ٧ "معايير التصميم لمقاومة البنية للحريق" من التقرير الفني 2007 05.16.B. يتم عرض موجز للمقترحات في الجدول ٩.٢-٢ .
| نوع حركة المرور | الهيكل الرئيسي | الهياكل الثانوية (٤) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مغمورة أو تحت/ داخل البنية الفوقية | نفق على أرض غير مستقرة | نفق على أرض مستقرة | قطع وغلاف | مجاري الهواء (٥) | مخارج الطوارئ الى الهواء الطلق | مخارج الطوارئ الى أنبوب آخر | الملاجئ (٦) | |
| سيارات شاحنات صغيرة (فانات) |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
انظر الملاحظة (٢) | انظر الملاحظة (٢) | ISO 60 min |
ISO 30 min |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
| شاحنات ناقلات |
RWS/HCinc 120 min (١) |
RWS/HCinc 120 min (١) |
انظر الملاحظة (٣) | انظر الملاحظة (٣) | ISO 120 min |
ISO 30 min |
RWS/HCinc 120 min |
RWS/HCinc 120 min (7) |
ملاحظات
(١) قد تستغرق ١٨٠ دقيقة لحركة مرور كثيفة جدا لشاحنات محملة بمواد قابلة للاشتعال.
(٢) السلامة ليست بمعيار و لا تستوجب أي مقاومة للحريق (باستثناء تجنب الانهيار التدريجي). ان الأخذ بعين الاعتبار أهداف أخرى يؤدي إلى المتطلبات التالية:
(٣) السلامة ليست بمعيار و لا تستوجب أي مقاومة للحريق (باستثناء تجنب الانهيار التدريجي). ان الأخذ بعين الاعتبار أهداف أخرى يؤدي إلى المتطلبات التالية:
(٤) بنية ثانوية أخرى: ينبغي تحديدها لكل مشروع بشكل محدد.
(٥) في حالة التهوية عرضية
(٦) يجب أن تكون الملاجئ متصلة وتؤدي الى الهواء الطلق.
(٧) يمكن اعتماد وقتا أطول في حال تواجد عدد كبير جدا من الشاحنات التي تحمل مواد قابلة للاشتعال وان عملية الإجلاء من الملاجئ ليست ممكنة خلال ١٢٠ دقيقة
ان عواقب انهيار النفق ستؤثّر على الاحتياجات لمقاومة الحريق. يعتمد ذلك على نوع النفق. على سبيل المثال، في حالة النفق تحت المياه، يمكن أن يؤدي انهيار موضعي في النفق الى تطويف النفق بالكامل في حين ان حدوث انهيار موضعي في نفق من نوع مقطع مغطى يؤدي الى عواقب محدودة جدا. ان الشرط الأساسي هو منع حدوث سلسلة انهيارات متتابعة وأن لا يتم قطع الأنظمة الطولية الحيوية مثل كابلات الاتصالات أو الإمدادات الكهربائية.
تشمل المواد المستخدمة في بنية النفق مختلف الاحتياطات للوقاية من الحريق. يناقش القسم VII.3 "تفاعل المواد مع الحريق" من تقرير 1999 05.05.B "التحكم بالحريق والدخان في الأنفاق" خصائص بطانات النفق الصخري مقابل الاسمنت المدعّم. ان شدة الحرارة الناجمة عن حريق كبير قد يتسبب في فقدان الاسمنت المدعّم لوظائفه. يمكن تطبيق العزل باستخدام حماية تتمتع بالمقاومة للحريق لمنع الضرر في البنية في وقت مبكر. ينبغي النظر في مقاومة البناء للحريق (نوع وعمق التعزيز /قبل الإجهاد، حماية إضافية، الخ).
يحصل تقشّر الاسمنت (تساقط الطبقات السطحية) نتيجة الاختلافات في درجات الحرارة والتوسع. أنه يشكل خطرا على التعزيز الذي يتعرض له بسهولة أكبر في درجات حرارة عالية. عموما، انه لا يشكل خطرا على إجلاء الناس، ولكنه قد يكون خطيرا لرجال الاطفاء. يمكن استخدام أنواع مختلفة من الحماية لمقاومة للحريق وللحد من مخاطر وثأثير التقشّر، على الرغم من أنه لا يمكن منعه كليّاً، نظرا للارتفاع في درجات الحرارة الذي قد يحدث.
ويجب التنبه لمقاومة نظام التهوية للحريق بحيث لا يتم إعاقة أدائه نتيجة عطل. ولذلك فمن الضروري فحص النتائج المترتبة على انهيار موضعي في قناة تهوية في حال الحريق.
تستخدم ممرات الاخلاء فقط خلال المرحلة الأولى من الحريق لتمكين الناس المحاصرين من الهروب. يجب أن يكون بالامكان استخدام مثل هذه الممرات لمدة ٣٠ دقيقة على الأقل. في الحالات التي تستخدم فيها هذه الممرات أيضا من قبل فرق الإنقاذ والاطفاء، قد تكون الفترة أطول.
لتجنب انتشار الحريق في الأنبوب المجاور أو في ممرات الاخلاء، الأبواب والخلوات لحالات الطوارئ وغيرها من المعدات التي تقع بين أنبوبي حركة المرور، يجب أن تكون قادرة على البقاء سليمة خلال فترة محددة من الزمن. يجب أن يكون باب الطوارئ والبناء المحيط به بالكامل، بما في ذلك إطار الباب، مقاوم للحريق لمدة ٣٠ دقيقة على الأقل. يجب أن يكون الباب الواقع بين أنبوبي حركة المرور قادر على مقاومة الحريق لفترة أطول من ذلك بكثير، على سبيل المثال من ساعة الى ساعتين.
يمكن تصنيف المعدات في النفق والكابلات من حيث مقاومتها لدرجات الحرارة العالية بشكل عام، على أنها إما محمية (مقاومة للحريق) أو غير محمية.
تشمل المعدات والكابلات المحمية مع مستويات مختلفة من المقاومة للحريق، على سبيل المثال:
من المعدات غير المحمية إشارات المرور، وكاميرات وأجهزة مخاطبة الجمهور (PA) التي تعمل عادة في ظل درجات حرارة قد تصل إلى ٥٠ درجة مئوية، ومن المرجح أن تتعطل مع درجات حرارة منخفضة نسبيا عند نشوب الحريق. وتشمل هذه المواد:
ان درجات الحرارة الحرجة للمعدات غير المحمية المستخدمة تشمل ما يلي:
وينبغي النظر في سلوك جميع التجهيزات المستخدمة في تثبيت المعدات على البنية عن تعرضها للنار.