Se le gallerie sono più lunghe di qualche centinaio di metri, occorrono impianti specifici al fine di accrescere la sicurezza per gli utenti sia in situazioni normali che in caso di incidenti.
Per ridurre i rischi di incidenti e limitarne le possibili conseguenze, ma anche per mantenere un livello adeguato di confort per gli utenti, è possibile installare impianti differenti. Il Capitolo 7 della relazione 05.06.B "Reduction of operating costs of road tunnels" si occupa degli impianti in galleria, mentre il Capitolo 3 della relazione 2008R15 "Urban road tunnels" fornisce i dettagli per la progettazione e il rifacimento degli impianti.
Per alimentare gli impianti installati nella galleria serve una quantità considerevole di potenza elettrica. I sistemi di alimentazione elettrica (Sezione Alimentazione elettrica) devono fornire potenza a sufficienza per le condizioni normali e di emergenza. Ciò significa anche che il sistema deve funzionare anche in caso di blackout, così da alimentare almeno gli impianti e i sistemi strettamente necessari. Bisogna anche monitorare le condizioni dell’impianto. A tal fine si può considerare l’installazione di un sistema SCADA (Sezione SCADA).
Un primo tipo di impianti è dato dai sistemi di comunicazione e allerta (Sezione Sistemi di comunicazione). Questi includono i sistemi usati per verificare periodicamente le condizioni in galleria e anche per informare l’operatore in merito a un possibile danno o a un incidente. Insieme ai sistemi per la sorveglianza e il controllo del traffico (Sezione Sistemi per la sorveglianza del traffico) si possono installare anche alcuni sistemi di rilevamento. Questi includono la rilevazione automatica degli incidenti e il rilevamento fumo/incendi. Queste informazioni possono provenire anche direttamente dalle persone coinvolte, che le comunicano tramite il pulsante d’allarme o i telefoni per le emergenze. In quest’ultimo caso è possibile instaurare una comunicazione tra le persone in galleria e il personale di controllo. Ciò consente al personale di controllo di ottenere maggiori informazioni in relazione ai luoghi, alle condizioni delle persone ecc., ma anche di fornire informazioni alle persone presenti in galleria. Questo tipo di impianto include inoltre i sistemi usati per allertare gli utenti della galleria o per coordinare gli interventi. A questo scopo si possono usare altoparlanti e sistemi di ritrasmissione radio delle emittenti pubbliche FM, frequenze operatore e servizi d’emergenza.
Per garantire il confort degli utenti e ridurre i rischi di incidente, è importante ottenere un’adeguata visibilità e ridurre la concentrazione di contaminanti. A tal fine occorrono un adeguato sistema d’illuminazione (Sezione Illuminazione) e di ventilazione (Sezione Ventilation). La ventilazione è inoltre essenziale in caso di condizioni d’emergenza, in quanto influisce sia sullo sviluppo degli incendi che sulla propagazione del fumo. A seconda del traffico e della lunghezza della galleria, la ventilazione può essere solo naturale, solo meccanica o mista naturale e meccanica (naturale in condizioni normali e meccanica in condizioni d’emergenza). Un ulteriore elemento per la gestione dei rischi è la segnaletica (Sezione Cartelli segnaletici). Questa è importante in quanto pone in evidenza i possibili ostacoli o pericoli, ma aiuta anche a trovare le uscite d’emergenza, i pulsanti d’emergenza, gli estintori ecc.
In caso di incidenti si usa l’impianto per l’estinzione degli incendi. Questa include i dispositivi antincendio disponibili in galleria per gli utenti e le squadre di pronto intervento (Sezione Impianto antincendio) come pure gli impianti fissi antincendio (Sezione Sistemi fissi antincendio) che intervengono in maniera automatica. In queste condizioni, le barriere (Sezione Barriere) sono importanti per impedire l’accesso agli utenti al di fuori della galleria in caso di incidente.
Il presente capitolo è stato redatto dal gruppo di lavoro 1 e dal gruppo di lavoro 4 del comitato C4 (2008-2011), dove:
La maggior parte degli impianti e dei sistemi in galleria necessita di energia elettrica per funzionare. Occorre dunque installare apparecchiature per l’alimentazione elettrica della galleria. Tali installazioni devono rispondere a due requisiti essenziali:
La potenza richiesta per alimentare una galleria è direttamente associata alla natura e al numero di impianti ivi installati. In base alla quantità di energia elettrica necessaria (kWh), la corrente può essere fornita a bassa o ad alta tensione.
Ogni paese dispone di propri requisiti normativi in relazione alle gallerie, nonché di una struttura specifica in termini di reti di distribuzione: ne consegue che le architetture possono differire considerevolmente in gallerie con caratteristiche simili. Si possono tuttavia osservare alcuni principi identici, tra cui:
In una galleria stradale gli impianti rivestono un ruolo fondamentale per la sicurezza degli utenti. L’operatore deve dunque monitorare continuamente gli impianti allo scopo di determinarne le condizioni (funzionante o guasto) e/o la modalità operativa (automatica, manuale o spenta).
Molti dispositivi sono servo-controllati da sensori e funzionano in modo automatico (illuminazione, ventilazione…) in base a soglie predefinite. Altri sono attivati o disattivati in funzione delle condizioni operative. È quindi utile che l’operatore sia in grado di comandarli a distanza (segnaletica, segnali con messaggi variabili, barriere, ventilazione, illuminazione, pompe…).
In ultimo, poiché l’impianto può funzionare con modalità diverse (continuamente, occasionalmente o molto di rado), occorre che l’operatore disponga di informazioni sulla durata operativa (ore impiegate) di ogni impianto.
Queste funzioni di sorveglianza, comando e controllo e archiviazione dei dati sono spesso riunite in un unico sistema: il sistema di supervisione, controllo e acquisizione dei dati (SCADA).
Nel mondo sono disponibili diversi sistemi SCADA la cui performance viene migliorata costantemente. Ne consegue che solo raramente i sistemi installati in gallerie stradali con caratteristiche comparabili sono completamente identici, anche se si tratta di gallerie di uno stesso operatore. Ciò premesso, le architetture seguono comunque determinate regole che sono ampiamente prevalenti:
È importante che l’operatore sia in grado di comunicare con l’utente e che tale comunicazione possa avere luogo in entrambe le direzioni: dall’operatore verso l’utente e dall’utente verso l’operatore. Questi scambi devono essere possibili in tutte le situazioni operative: normale, compromessa o critica.
Vi sono diversi dispositivi che rendono possibile questa funzione di comunicazione (l’allerta è considerata una particolare forma di comunicazione). Non tutti offrono però le stesse funzionalità: alcuni permettono di instaurare una trasmissione dall’utente all’operatore (pulsanti d’allarme, allarme automatico quando si utilizzano determinati sistemi d’evacuazione…), mentre altri consentono una trasmissione dall’operatore all’utente (messaggi trasmessi su frequenze FM, altoparlanti). Soltanto uno di essi garantisce uno scambio completo (telefoni per le emergenze).
I telefoni per le emergenze consentono a un utente che sia rimasto vittima di un incidente in galleria di contattare il centro di comando e controllo responsabile della galleria. Oltre a stabilire un collegamento verbale, l’utilizzo di un telefono per le emergenze da parte di un utente ne permette anche l’esatta localizzazione.
I telefoni per le emergenze sono installati a distanze fisse in cabine o presso stazioni d’emergenza di vario tipo. La distanza tra due telefoni per le emergenze è spesso specificata dai regolamenti e può quindi variare da paese a paese.
La struttura di questo dispositivo è piuttosto semplice. I telefoni per le emergenze in galleria sono collegati a un centro che riceve le chiamate effettuate dalla galleria. In genere questo centro si trova presso il centro di comando e controllo della galleria e talvolta nei locali dei servizi di polizia sotto la cui giurisdizione ricade la galleria.
I pulsanti d’allarme consentono a un utente di inviare un allarme al centro di comando e controllo in caso di incidente in galleria. Non essendo dispositivi particolarmente costosi, possono essere installati a intervalli frequenti.
Questo dispositivo non è molto usato in quanto, in una certa misura, costituisce una duplicazione del telefono per le emergenze e inoltre non consente una comunicazione bidirezionale tra l’utente e il centro di comando e controllo.
Come menzionato in precedenza, l’utente ha accesso a diversi dispositivi che può utilizzare in galleria, in particolare nelle emergenze: telefoni per le emergenze e talvolta pulsanti d’allarme. Vi sono inoltre gli estintori e, nella maggior parte delle gallerie, le uscite d’emergenza.
È fondamentale che l’operatore sia informato il prima possibile quando un utente utilizza uno di questi dispositivi, in modo da poter avviare le azioni del caso. Ciò non è difficile quando vi sono telefoni per le emergenze e pulsanti d’allarme installati, in quanto molto spesso il centro di comando e controllo riceve la chiamata o l’informazione sull’allarme. Quando i telefoni per le emergenze chiamano un posto diverso dal centro di comando e controllo, occorre definire delle procedure affinché il servizio che riceve la chiamata informi tempestivamente il centro di comando e controllo.
Nel caso degli estintori e delle uscite d’emergenza, molto spesso vi sono sensori installati che rilevano un cambiamento di condizione e comunicano tale informazione al centro di comando e controllo utilizzando il sistema SCADA. L’operatore viene così informato che un utente in galleria sta richiedendo assistenza.
Per quanto riguarda gli estintori, l’informazione è spesso attivata dall’atto di rimozione dal supporto o dall’apertura della porta della stazione d’emergenza ecc. Per le uscite, l’informazione può essere attivata dall’apertura della porta o dal rilevamento di una presenza nell’uscita o da entrambi.
Quando una galleria è dotata di un sistema di videosorveglianza (si veda la Sezione Sistemi per la sorveglianza del traffico), le immagini provenienti dalla galleria e dalle sue vicinanze sono visualizzate su display installati presso il centro di comando e controllo. È difficile per l’operatore monitorare più display contemporaneamente, con un livello di allerta costantemente alto, per diverse ore consecutive.
Per rimediare a questa difficoltà, gli operatori stanno sempre più ricorrendo a sistemi automatici per la rilevazione degli incidenti. In alcuni paesi l’utilizzo di simili impianti è addirittura obbligatorio per determinate gallerie.
La rilevazione automatica di incidenti (AID) si basa generalmente su un’analisi computerizzata dei flussi di immagini video generati dalle telecamere montate per monitorare il traffico in galleria. È disponibile una serie di algoritmi che permettono di rilevare vari eventi, tra cui:
Poiché gli incendi gravi di veicoli divampano solitamente dopo che il traffico si è arrestato (ad es. a seguito di un incidente), ne consegue che un allarme da "veicolo fermo" trasmesso da un sistema AID può precedere altri allarmi attivati da altri sistemi, come i rilevatori di temperatura e di fumo. Questo allarme tempestivo dato dall’AID assicura agli operatori delle gallerie il tempo necessario per confermare la natura e l’ubicazione dell’evento e per intervenire in modo efficace. Le modalità di intervento sono varie e possono consistere nella scelta di una configurazione di ventilazione ottimale, nella prevenzione di incidenti secondari attraverso l’adozione di misure operative e nell’avviso tempestivo degli automobilisti a monte dell’evento. L’allarme dà inoltre la possibilità di chiamare i servizi d’emergenza, chiudere gli accessi, trasmettere messaggi tramite i segnali a messaggio variabile e alla radio, chiamare il carroattrezzi, indicare l’uscita dalla galleria ecc.
Gli impianti video di rilevamento fumo sono descritti nella Sezione 6.3.3 "Currently Used Methods" della relazione 05.16.B 2006.
Gli impianti video AID sono in grado di fornire informazioni in tempo reale sul flusso, il volume e la velocità del traffico. Essi possono registrare le immagini all’origine dell’evento e interagire con altri sistemi come il sistema di supervisione, controllo e acquisizione dei dati (SCADA). Gli impianti video AID includono normalmente telecamere, un sistema di elaborazione delle immagini video che elabora le immagini provenienti da una o più telecamere, video encoder e decoder IP (Internet Protocol) per la restituzione delle immagini sui monitor o sui display dei computer. È inoltre disponibile un sistema di gestione video composto da uno o due server ridondanti che offrono funzioni video e di altro tipo (videoregistrazione di incidenti AID, raccolta e conservazione dei dati e degli eventi del traffico in tempo reale, interfaccia con il sistema SCADA della galleria), attrezzatura di rete e linee di comunicazione (fibre ottiche, cavi coassiali e cavi UTP).
La progettazione degli impianti AID in galleria deve essere effettuata tenendo conto dei seguenti aspetti:
L’articolo pubblicato su Routes/Roads nel 2009, dal titolo "Fire Detection Systems in Road Tunnels - Lessons Learnt from the International Research Project" concludeva che "per risolvere il problema delle ostruzioni, la maggior parte dei fabbricanti di rilevatori del campo visivo raccomanda due rilevatori che coprano la stessa area da angolazioni diverse, ad esempio da entrambe le direzioni di una galleria". Possono anche essere richieste più telecamere per scopi di ridondanza, ad esempio in caso di guasto di una telecamera. In genere, i campi visivi delle telecamere sono progettati per sovrapporsi, di modo che il guasto di una telecamera possa essere compensato dalle immagini delle telecamere vicine.
La Sezione IV.2.1. "Traffic Incident Detection Devices" della relazione 05.15.B 2004 suggerisce che le posizioni delle telecamere possono variare da 30 a 150 metri se usate per la rilevazione automatica degli incidenti.
La performance di un impianto AID dipende in larga misura dall’efficace messa in funzione e taratura prima dell’utilizzo vero e proprio. L’esperienza tratta dalle installazioni in galleria indica che tale messa in funzione e taratura può richiedere diversi mesi.
I rilevatori di fumo e incendi costituiscono sempre parte integrante di un circuito di controllo formato da sensori, impianto ad attivazione di allarme, cavi di trasmissione, unità di valutazione ecc., che presi nel loro insieme sono generalmente denominati come sistema di allarme antincendio.
I sistemi di allarme fumo/incendi nelle gallerie stradali sono progettati per rilevare il più in fretta possibile la produzione di fumo e incendi, così da attivare tempestivamente l’impianto e le procedure di sicurezza. I loro obiettivi principali devono essere quelli di:
In linea di massima, i principi del rilevamento di incendi si basano sui parametri percepiti, determinati dall’incendio, vale a dire calore, fumo, radiazione e produzione di sostanze chimiche tipiche. Pertanto, i sensori di rilevamento incendi possono essere classificati come segue:
Ognuno di questi rilevatori ha un proprio campo d’applicazione specifico, associato al suo tempo di risposta, robustezza, affidabilità ecc.
Di recente gli impianti video AID si sono rivelati molto efficaci e rapidi nel rilevamento degli incendi. Infatti, essi sono in grado di rilevare qualsiasi evento, oggetto o veicolo che non sia conforme al flusso di traffico normalmente atteso. Le telecamere possono essere orientate automaticamente verso la scena dell’evento, consentendo all’operatore di scoprire un incendio già nelle sue primissime fasi. I sistemi di rilevamento fumo/incendi sono descritti nella Sezione 6.3 "Fire detection" della relazione 2006 05.16.B.
In generale, i rilevatori di incendi nelle gallerie stradali devono essere progettati per resistere alle seguenti condizioni ambientali: velocità dell’aria fino a 10 m/s, visibilità ridotta dovuta ai fumi degli scarichi diesel e all’abrasione degli pneumatici e della superficie stradale, concentrazioni variabili più elevate e a breve termine di inquinanti (monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CO2), ossidi di azoto e idrocarburi), intensità variabile dei proiettori, calore dei motori e gas di scarico dei veicoli che esalano fumi caldi, interferenze elettromagnetiche, traffico veicolare misto (automobili, piccoli furgoni, furgoni pesanti, autobus e cisterne) che determina gradi variabili di ostruzione della sezione della galleria.
Non si sottolineerà mai abbastanza che tali rilevatori devono essere altamente sicuri contro i guasti ed essere in grado di individuare l’incendio nel modo più esatto possibile. È consigliabile che i sistemi di rilevamento incendi possiedano un certo grado di intelligenza per evitare falsi allarmi, in quanto i falsi allarmi possono comportare una spesa elevata per la loro rettifica e, cosa ancora peggiore, possono scoraggiare gli operatori dal prestare loro attenzione.
È inoltre indispensabile che l’installazione d’allarme/di rilevamento incendio abbia un prezzo ragionevole, bassi costi operativi e sia di facile manutenzione: si veda la Sezione 6.3 "Fire detection" della relazione 2006 05.16.B.
I seguenti parametri per i rilevatori automatici di incendi sono specificati nelle leggi e negli standard nazionali e internazionali: tempo massimo per rilevare un incendio, determinazione del luogo in cui si è sviluppato l’incendio, carico d’incendio minimo da rilevare, metodi di rilevamento approvati, punti di raccolta per gli allarmi antincendio, dettagli riguardanti le gallerie che devono essere dotate di installazioni automatiche di allarme antincendio (ad es. lunghezza della galleria, gallerie con ventilazione meccanica, gallerie che non sono costantemente monitorate da personale, gallerie brevi con densità di traffico particolarmente elevate).
Un elenco del materiale di riferimento dettagliato relativo ai parametri dei rilevatori antincendio è illustrato nelle leggi ed è riportato nella Sezione 10 "References" della relazione 2006 05.16.B.
L’efficienza del rilevamento incendi non dipende soltanto dal tipo di dispositivi (temperatura, estinzione del raggio luminoso, ionizzazione ecc.), ma anche dalla strategia di rilevamento che è stata sviluppata e che include il numero di sensori e il loro livello di sorveglianza nella galleria.
La rilevazione automatica di incidenti, l’analisi delle immagini video compresi gli impianti AID, l’osservazione delle telecamere a circuito chiuso, dispositivi come gli estintori che attivano gli allarmi quando vengono rimossi e i telefoni per le emergenze sono generalmente mezzi efficaci per dare un allarme.
Molti rilevatori in uso si basano sul calore e sul tasso di aumento della temperatura. Se ben tarato, questo tipo di sistema genera solo pochi falsi allarmi, ma può avere una velocità di reazione lenta. I rilevatori basati sull’oscuramento da fumo danno segnali tempestivi, ma sono esposti a più falsi allarmi a causa del fumo di scarico dei veicoli diesel: si veda la Sezione VI.3.1 "Fire detection" della relazione 05.05.B 1999.
L’articolo apparso nel 2009 su Routes/Roads dal titolo "Fire Detection Systems in Road Tunnels - Lessons Learnt from the International Research Project" si occupa dei sistemi di rilevamento fumo/incendi delle gallerie stradali, come il rilevamento del calore, il rilevamento ottico delle fiamme, il rilevamento tramite immagini video, il rilevamento puntuale del calore e il rilevamento del fumo tramite sistema di campionamento dell’aria. Tale articolo conclude che il sistema di campionamento dell’aria dà buoni risultati in termini di tempi di reazione e di capacità di individuare esattamente e di monitorare un incendio, nonché per quanto concerne l’effetto sull’ambiente stradale, tenuto conto della performance complessiva compresi i falsi allarmi, la manutenzione e il rilevamento degli incendi. Le informazioni ottenute da questo studio possono essere usate per determinare la tecnologia più appropriata per il rilevamento degli incendi in galleria.
Una galleria è uno spazio chiuso e ristretto che molto spesso non consente la propagazione di onde radio dalle emittenti al di fuori della galleria. Per ristabilire tale propagazione, occorre installare un sistema che permetta la ritrasmissione delle frequenze richieste. Possono essere ritrasmessi diversi tipi di servizi:
Sono veramente molti i servizi le cui frequenze possono essere ritrasmesse, ma non tutti sono coperti per via di problemi legati ai costi, per non parlare della fattibilità. Quale regola generale, si possono trovare determinate frequenze usate dai servizi di salvataggio, frequenze usate dall’operatore, alcune frequenze FM o DAB e frequenze degli operatori di telefoni cellulari.
Quando si ritrasmettono una o più frequenze radio, viene installato un dispositivo che permette l’inserimento di messaggi preregistrati. In caso di bisogno, queste emittenti radio sono interrotte e vengono trasmessi dei messaggi riguardanti la galleria all’attenzione degli utenti, in modo da fornire loro indicazioni sulle azioni che l’operatore vuole che compiano.
Un’installazione di ritrasmissione radio in galleria è composta sostanzialmente da:
Non vi sono molti dispositivi che permettono di rivolgersi direttamente all’utente per comunicare informazioni o per chiedere agli utenti della galleria di comportarsi in un certo modo. Per risolvere questo problema, alcune gallerie sono dotate di altoparlanti. Nella pratica, a seconda di come vengono usati, gli altoparlanti offrono diverse funzionalità. In particolare si possono menzionare i punti seguenti:
Al momento questi dispositivi non sono tuttavia ampiamente usati. Il loro impiego deve essere studiato per ogni singolo caso e spesso risultano indicati per gallerie molto specifiche (traffico molto intenso, lunghezza ecc.).
Nella maggioranza delle gallerie, la penetrazione naturale della luce non assicura condizioni soddisfacenti di visibilità per gli utenti. È dunque necessario installare un’illuminazione artificiale che garantisca condizioni soddisfacenti di visibilità e confort per gli utenti.
In termini di funzionalità, il sistema d’illuminazione deve fornire:
Un sistema d’illuminazione deve essere progettato nel rispetto di diversi criteri, in particolare:
Sono possibili diversi tipi di sistemi, ma i più comuni sono l’illuminazione simmetrica e l’illuminazione controcorrente. In base alle caratteristiche della galleria e agli obiettivi definiti, i sistemi d’illuminazione possono essere installati in una o più linee, sopra la strada, in cima alle pareti della galleria ecc.
La ventilazione nelle gallerie ha due funzioni:
Storicamente, il primo motivo per installare dei sistemi di ventilazione nelle gallerie è stata la riduzione dei livelli di inquinanti. Benché le emissioni di inquinanti da parte dei veicoli stradali siano diminuite drasticamente negli ultimi decenni, questa funzione rimane importante e deve essere considerata con estrema attenzione in fase di progettazione. In alcuni casi, la ventilazione naturale dovuta all’effetto pistone dei veicoli in movimento può essere sufficiente a soddisfare i requisiti di qualità dell'aria durante il funzionamento normale. La necessità di un sistema di ventilazione meccanica viene valutato alla luce della lunghezza della galleria, del tipo di traffico (bidirezionale o monodirezionale) e delle condizioni (possibilità di intasamento): si veda la relazione tecnica 2004 05.14.B: Road tunnels: Vehicle emissions and air demand for ventilation.
Questa relazione sarà sostituita da una nuova relazione di prossima pubblicazione.
Gli stessi fattori determinano anche i requisiti di ventilazione nelle situazioni d’emergenza, specie in caso di incendio. Occorre inoltre considerare la presenza di altre elementi, ad esempio le uscite d'emergenza. La ventilazione naturale può essere sufficiente in alcuni casi, ma la ventilazione meccanica è spesso richiesta per le gallerie lunghe alcune centinaia di metri.
Nelle gallerie si possono usare diverse strategie di ventilazione. La scelta fra tali strategie dipende in genere sostanzialmente da considerazioni di sicurezza in relazione agli incendi: si veda il Capitolo V "Ventilation for fire and smoke control" della relazione 05.05.B 1999
La strategia trasversale approfitta della spinta ascensionale del fumo dell’incendio: il fumo tende a concentrarsi nella parte superiore dello spazio della galleria, da dove può essere estratto meccanicamente. Il sistema è progettato in modo da preservare uno strato di aria fresca nella parte inferiore della sezione (visibilità corretta, bassa tossicità) per consentire l’auto-evacuazione. È dunque importante mantenere il flusso d’aria longitudinale il più basso possibile nella zona dell’incendio, così da evitare la destratificazione e un’eccessiva propagazione longitudinale del fumo. Questa strategia è applicabile a qualunque galleria, ma la progettazione, la costruzione e il funzionamento del sistema sono più difficili e costosi.
Il processo di progettazione della ventilazione include il calcolo della capacità minima accettabile del sistema in termini di spinta e/o di portata, la progettazione della rete di ventilazione e la scelta di un impianto di ventilazione adeguata; si veda il Capitolo 4 della relazione 2006 05.16.B: Ventilation e le sue appendici 12.3 "Jet Fan calculation procedure", 12.4. "Smoke dampers" e 12.6. "Sound impact of jet-fans". L’impianto di ventilazione deve rispondere a una serie di specifiche, in paricolare in materia di resistenza al fuoco e di prestazione acustica.
La progettazione di scenari appropriati di controllo della ventilazione per ogni possibile situazione d’incendio è un elemento molto importante del processo: si veda la relazione tecnica 2011 R02: Road tunnels: Operational strategies for ventilation. Questi scenari possono essere semplici, specie quando si applica la strategia longitudinale, oppure possono implicare un numero elevato di dispositivi di misurazione e ventilazione nelle gallerie complesse a ventilazione trasversale. L’ottimizzazione del controllo della ventilazione per ragioni di qualità dell’aria durante il normale funzionamento è essenziale per ridurre il consumo energetico e rappresenta un tema importante, in quanto questo consumo incide in misura significativa sui costi operativi di una galleria.
Le interazioni della progettazione del sistema di ventilazione con altri elementi di una galleria sono numerose e diversificate. Ad esempio, nel caso della ventilazione trasversale le portate richieste possono influire sulla sezione scavata, con un impatto potenzialmente importante sui costi di costruzione. La ventilazione rappresenta inoltre una parte considerevole dei requisiti di alimentazione elettrica di una galleria. Essa interagisce strettamente con altri impianti di sicurezza come i sistemi antincendio e di rilevamento incendi: si veda il Capitolo 5 "Fixed fire fighting systems in the context of tunnel safety systems" della relazione 2008 R07.
Gli aspetti ambientali legati alla ventilazione, al di là del consumo energetico e della relativa impronta di carbonio, sono associati allo scarico concentrato e localizzato di aria inquinata dagli imbocchi e dai camini. La riduzione del loro impatto sui dintorni della galleria deve essere parte di un’efficace progettazione ambientale: si vedano la Sezione 4.3. "Tunnel air dispersion technique", Sezione 4.6. "Operational aspects" e l’ Appendice D. "Overview of dispersion modeling in designing ventilation systems" della relazione 2008 R04.
Infine, vi sono anche altre parti di una galleria, oltre allo spazio principalmente dedicato al traffico, che possono richiedere sistemi di ventilazione, in particolare le uscite d’emergenza: si veda la Sezione 5.3. "Escape route design" della relazione 05.16.B 2006.
L’obiettivo principale dell’impianto antincendio in una galleria stradale consiste nel fornire i mezzi per contrastare un incendio in galleria con un impatto minimo per gli utenti, le squadre intervento emergenza e la struttura.
L’Associazione mondiale delle strade (AIPCR) si è occupata dei sistemi necessari per contrastare gli incendi nelle gallerie stradali in numerose pubblicazioni, tra cui in particolare la relazione tecnica 05.05.B 1999 "Fire and Smoke Control in Road Tunnels" and relazione tecnica 05.16.B 2007 "Systems and Equipment for Fire and Smoke Control in Road Tunnels". Inoltre, queste tematiche sono state affrontate anche in diverse relazioni del comitato ai Congressi Mondiali della Strada, in particolare quello di Vienna (1979), Sydney (1983), Bruxelles (1987) e Marrakesh (2001).
I sistemi critici per la capacità di contrastare un incendio in una galleria stradale includono: rilevamento, allarme, comunicazioni radio, telefoni per le emergenze, telecamere a circuito chiuso, altoparlanti, alimentazione e distribuzione d’acqua, sistemi fissi antincendio, estintori portatili e ventilazione d’emergenza. Questi sistemi devono essere pianificati, valutati, progettati e installati in modo attento, completo e integrato, così da garantire che i sistemi siano realmente compatibili e che la sicurezza della galleria non sia compromessa.
Molti di questi elementi dei sistemi antincendio delle gallerie sono trattati in altri capitoli di questo Manuale. I sistemi inclusi in altri capitoli sono: rilevamento (Sezione Rilevamento fumo/incendi: scopo del rilevamento fumo/incendi in Sistemi di comunicazione ), sistemi fissi antincendio (Sezione Sistemi fissi antincendio), allarmi antincendio (Sezione Sistemi di comunicazione), telefoni per le emergenze (Sezione Telefoni per le emergenze in Sistemi di comunicazione), telecamere a circuito chiuso (Sezione SCADA), altoparlanti (Sezione Altoparlanti in Sistemi di comunicazione ), comunicazioni radio (Sezione Sistemi fissi antincendio), ventilazione d’emergenza (Sezione Ventilation).
I sistemi trattati in questa sezione si riferiscono ai sistemi forniti agli utenti (automobilisti), all’operatore e ai vigili del fuoco per contrastare gli incendi nelle gallerie stradali. Questi includono sistemi progettati per fornire acqua tramite una linea di alimentazione in caso d’incendio (colonna montante) e idranti (valvole per manichette), e comprendono l’installazione di estintori portatili nella galleria stradale.
Un sistema di alimentazione d’acqua, comprendente la rete idrica, le linee di alimentazione in caso d’incendio o le colonne montanti, è necessario per fornire acqua per spegnere gli incendi in galleria (tramite idranti o valvole per manichette) ed eventualmente per fornire acqua a un sistema fisso antincendio (Sezione Sistemi fissi antincendio), se installato in galleria (si veda la Sezione VI.3.3 "Water supply" della relazione 05.05.B 1999). La fonte dell’acqua può essere un sistema di distribuzione o una cisterna. La pressione di sistema richiesta deve corrispondere ai requisiti dei vigili del fuoco che intervengono.
Gli idranti (valvole per manichette) servono all'interno della galleria stradale per fornire un punto di raccordo al quale i vigili del fuoco possano attaccare le manichette, ottenendo così accesso alla fornitura d’acqua. Gli idranti devono essere installati a distanze regolari nella galleria (si veda la Sezione VI.3.3 "Water supply" della relazione 05.05.B 1999).I raccordi degli idranti devono essere compatibili con quelli dei vigili del fuoco che intervengono.
Gli estintori portatili sono messi a disposizione a distanze regolari nelle gallerie stradali per consentire agli automobilisti e al personale operativo di contrastare un incendio di piccola portata in galleria prima dell’arrivo dei servizi antincendio (si veda la Sezione VI.3.2 "Fire extinguishers" della relazione 05.05.B 1999).
In alcuni paesi vi sono manichette antincendio installate in galleria, ma questa non è una tendenza universale in quanto altri paesi permettono ai vigili del fuoco di portare le proprie manichette in galleria per ogni evento (si veda la Sezione VI.3.3 "Water supply" della relazione 05.05.B 1999).
La relazione tecnica 2008 R07 "Road Tunnels: An Assessment of Fixed Fire Fighting Systems"
riassume i pareri dell’Associazione mondiale delle strade in merito ai sistemi fissi antincendio e le sue raccomandazioni circa l’applicabilità, la selezione e il funzionamento di tali sistemi.
In un incendio che divampa rapidamente, il fumo può compromettere in breve tempo la capacità di auto-salvataggio degli utenti, mentre le temperature in rapido aumento possono rendere l’atmosfera in galleria insostenibile e distruggere i sistemi di sicurezza. Un sistema fisso antincendio è in grado di ridurre la velocità di sviluppo e propagazione del fuoco, promuovendo così la sicurezza degli automobilisti e dei servizi d’emergenza durante le fasi di auto-salvataggio e di salvataggio assistito da un incendio. Altri potenziali vantaggi di un sistema fisso antincendio sono la protezione delle dotazioni della galleria dai danni provocati dagli incendi e la capacità di evitare o ridurre le interruzioni della rete stradale che possono verificarsi durante la riparazione di una galleria a seguito di un incendio.
Salvo laddove l’installazione di un sistema fisso antincendio sia prescritta dalle linee guida di un paese in materia di progettazione delle gallerie, le fasi seguenti sono raccomandate per aiutare a decidere se un simile sistema debba essere installato:
I sistemi fissi antincendio devono essere considerati nel contesto degli altri sistemi critici per la sicurezza, come la ventilazione. Un rilevamento rapido e preciso degli eventi e la reazione dei sistemi fissi antincendio sono componenti essenziali per ottenere la migliore performance possibile di tali sistemi. La performance operativa dei sistemi fissi antincendio può essere valutata per mezzo di un approccio ingegneristico di sistema, comprendente regimi appropriati di manutenzione, prova e formazione. Occorre prestare particolare attenzione agli effetti di tali sistemi sulle procedure operative e sui budget per la manutenzione.
I sistemi a pioggia sono il tipo di gran lunga più diffuso di sistemi fissi antincendio attualmente installati nelle gallerie. Sono disponibili sistemi sia a bassa che ad alta pressione; nel secondo caso le gocce d’acqua sono di dimensioni più piccole. Nelle gallerie sono installati anche altri sistemi ad acqua, compresi i sistemi a schiuma. La selezione del sistema fisso antincendio appropriato deve basarsi su un’analisi dei costi/benefici.
Benché i sistemi fissi antincendio in galleria siano usati regolarmente in alcuni paesi, essi rimangono l’eccezione piuttosto che la norma nelle gallerie di tutto il mondo. È vero che questi sistemi possono ridurre la velocità di sviluppo e propagazione degli incendi, ma è altrettanto vero che richiedono un livello superiore di manutenzione e attenzione operativa per garantirne il funzionamento ottimale.
I sistemi per la sorveglianza del traffico sono installati frequentemente quando una galleria presenta un livello di traffico molto intenso. In genere si usa un impianto di videosorveglianza, talvolta integrato da dispositivi contatori. Un’installazione di videosorveglianza offre all'operatore la possibilità di controllare le condizioni del traffico in galleria in tempo reale. In caso di funzionamento compromesso, essa permette di vedere la zona interessata dall’evento così da valutare rapidamente le esigenze.
La videosorveglianza è quindi uno strumento molto prezioso per l’operatore, in quanto da un lato gli consente di osservare costantemente gli eventi all’interno della galleria e dall'altro gli permette di reagire rapidamente in caso di bisogno. Tuttavia, per poter sfruttare appieno un’installazione di videosorveglianza, è essenziale mantenere una presenza umana, se possibile continua, presso il centro di comando e controllo.
Un impianto di videosorveglianza è in genere piuttosto semplice come concezione. Le telecamere posizionate a distanze regolari nella galleria offrono una copertura completa della galleria e dei suoi dintorni. Le immagini sono quindi raggruppate e trasmesse al centro di comando e controllo della galleria da reti che possono essere o meno dedicate. Le immagini sono poi ricevute e visualizzate sui display.
I cartelli segnaletici sono uno dei mezzi a disposizione dell’operatore per comunicare con l’utente.
Per un certo tipo di strada, in galleria si possono vedere gli stessi cartelli indicatori che si incontrano all’aperto:
I diversi dispositivi di sicurezza a disposizione degli utenti in galleria (telefoni per le emergenze, estintori, uscite d’emergenza) richiedono inoltre specifici cartelli di sicurezza.
Il problema principale dei cartelli indicatori in galleria è la loro ubicazione. Infatti, una galleria sotterranea presenta caratteristiche geometriche ottimizzate, e aumentare la sezione trasversale comporterebbe costi di gran lunga superiori. Nella pratica bisogna trovare un compromesso tra il bisogno di una buona visibilità dei segnali (quindi pannelli sufficientemente grandi) e lo spazio a disposizione.
Quando si verifica un evento grave (incidente, incendio ecc.) in una galleria, deve essere possibile impedire da subito agli utenti di entrare nella galleria. Infatti, un dispositivo in grado di bloccare in modo rapido ed efficiente l’accesso alla galleria può evitare agli utenti che si trovano all'esterno di finire in una situazione potenzialmente pericolosa, oltre ad aiutare a prevenire ulteriori incidenti.
In molti paesi l’esperienza mostra che se una galleria viene chiusa semplicemente per mezzo di un segnale di stop posizionato al di fuori dell’ingresso, questo non è particolarmente efficace. Pertanto, il segnale di stop viene spesso combinato con delle barriere e dei segnali a messaggio variabile che servono a informare gli utenti dei motivi della chiusura.
Il dispositivo di chiusura della galleria può essere attivato dal centro di comando e controllo oppure automaticamente nelle gallerie che non sono costantemente monitorate.
Il dispositivo di chiusura deve essere usato nelle situazioni d’emergenza, ma può trovare impiego anche in altre situazioni, in particolare durante le chiusure programmate per gli interventi di manutenzione.