(57)【要約】  この発明に従ったシステムは、火災、またはガスもしくは浮遊粉塵の排出の際にトンネル１を換気することに関する。このシステムは、トンネルカバー２０と可動式ファン２１とを備える。トンネルカバー２０は開口部２９を有し、それを通してファン２１が空気を送り込む。これはカバー２０での静圧を高め、それは空気の方向を所望の方向に変える。この発明の利点のうちの１つは、火災またはガスの放出の際にトンネル１を換気するために、それまでの公知の手法を用いる場合よりもかなり小さい可動式ファン２１を利用することが、トンネルカバー２０によって可能になることである。
2008517193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルから煙、燃焼ガス、健康によくないガスまたは浮遊粉塵を換気するために、十分に大きい流れ（２５）がトンネルを通って生成されることを容易にするための装置であって、前記装置は、火災時にトンネルの口（２２）の大部分をカバーするよう意図された、本質的に気密性のある膜（２０）を備え、前記装置は膜（２０）に開口部（２９）を備え、開口部（２９）のサイズは、どう見ても、膜（２０）の片側に位置付けられるよう意図された少なくとも１つの可動式ファン（２１）の前方面積のサイズと同じサイズであり、少なくとも１つの可動式ファン（２１）は、開口部（２９）を通して空気流を生成するよう意図されている、装置。
【請求項２】
気密性のある膜（２０）は可動式である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置は懸架要素を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
火災の際のトンネルの換気のためのシステムであって、前記システムは、トンネルから煙、燃焼ガス、健康によくないガスまたは浮遊粉塵を換気するために、トンネルを通る十分に大きい流れ（２５）を生成し、
前記システムは、
トンネルの口（２２）のうちの１つの大部分をカバーするよう意図された、本質的に気密性のある膜（２０）と、
膜（２０）の片側に位置付けられるよう意図された、少なくとも１つの可動式ファン（２１）と、
膜（２０）の開口部（２９）とを備え、開口部（２９）のサイズは、どう見ても、開口部（２９）を通る流れを生成するよう意図された少なくとも１つの可動式ファン（２１）の前方面積と同じである、システム。
【請求項５】
気密性のある膜（２０）は可動式である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
気密性のある膜（２０）は膨らませることが可能である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記装置は懸架要素を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
少なくとも１つのファン（２１）は、３０ｍ3／ｓの最大容量を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
トンネルから煙、燃焼ガス、健康によくないガスまたは浮遊粉塵を換気するために、トンネルを通る十分に大きい流れ（２５）を生成する方法であって、
本質的に気密性のある膜（２０）を、膜がトンネルの一方の口（２２）の大部分をカバーするようにトンネル内に取付けるステップ（３０）と、
膜（２１）の開口部（２９）に少なくとも１つの可動式ファン（２１）を位置付けるステップ（３１）と、
少なくとも１つの可動式ファン（２１）によって、開口部（２９）を通して空気流を起こすステップ（３２）とに特徴付けられ、
開口部（２９）のサイズは、どう見ても、少なくとも１つの可動式ファン（２１）の前方面積と同じである、方法。
【請求項１０】
排出装置効果が達成される、膜（２０）の穴（２６）からカバーを取外す追加のステップ（３３）に特徴付けられる、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火災、危険なまたは健康によくない化学物質の放出、および他の同様の事件の際のトンネルの換気のための装置、方法、およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル内での重大な火災事故からの経験により、トンネル内での火災または他の事件／事故の現場での救助活動が救急サービスにとって問題を提起することがわかっている。救急サービスについて使用される代替的な用語の例は、消防署、防火サービス、消防隊、または民間防衛隊である。以下の文章では、技術的な見地を述べるために「火および煙」が用いられている。同意語は、何らかの理由でトンネル内で放出された危険なまたは健康によくないガスもしくは浮遊粉塵を用いることによって述べられ得る。問題のうちの１つは、トンネルの大半が普通は地下にあり、出口／入口の数を制限しているということから生じる。別の問題は、普通、トンネル内の火から煙を垂直方向に換気することができず、トンネルに煙が充満するということである。現在使用されている大抵の現代の道路トンネルは、火災の際に使用可能なトンネルチャンバ内の長手方向換気システムの固定設備によって換気されるが、一方、多くのタイプの鉄道トンネルおよび技術的供給トンネルには、換気によって火から煙を取除く可能性がない。これは、多くの場合、救急サービスが消火および救助活動を実行する上で多大な困難を有する、ということを意味する。救急サービスは、事故の現場の全体像を把握していない。人々を避難させることが必要な場合があり、救急サービスは、煙が充満したトンネル内部の状態をはっきりと知ることなく救助活動を行なう。
【０００３】
世界中で、トンネルに関する安全対策を計画する際、利用可能なさまざまな解決策が慎重に検討され、広範なリスク分析が通常行なわれる。いくつかの局面の中でも特に、異なる規模の事故およびそれらの影響についての計算が含まれる。加えて、そのような事故において、被災者がどのように行動すると思われるかについて分析を行なうことは当然である。問題となっている各トンネルについての安全規定を設計し、規模を決める際、これらの研究および分析から導出可能な結果が用いられる。
【０００４】
一方、これらの研究および分析の多くにおいて欠けていることは、事故が起こった場合の影響を少なくするために取るべき積極的な対策の詳細な説明である。地元の救急サービスは通常、そのような対策を実行するよう期待されている。安全概念のこの局面の分析は概して非常に不十分であるように思われ、トンネル環境についての安全概念の他の大抵の局面とは異なり、公式に利用可能な関連分析は非常に少ない。現代のトンネルの設計責任者らは多くの場合、地元当局、たとえば地元の消防隊が、起こり得る事故に迅速に、安全に、かつ効果的に対処できると仮定している、ということが経験上わかっている。また、一般に、地元の救急サービスは、サービスが適切な大きさになっておらず、現在の動作手順では対処できない不測の事態について計画が立てられていること、および、計画を遵守するのに必要な人員も装備も持っていないことを、安全対策の責任者らに知らせるよう反応も行動もしていない、ということが経験上わかっている。
【０００５】
救急サービスにとって、トンネル内での火災の影響を少なくするために最も重要な対策は、避難に関与する人々が安全な環境に移動するための短い距離および簡単な方法、救助隊員が安全で煙のない環境で火に近づけること、および、防火活動が開始可能となる前に火の勢いが急激に大きくならないようにすることである。
【０００６】
トンネル内での火災のための救急活動の規模を決める際、以下の基準が用いられる：
−救助隊員は何人の人々を安全な環境に逃げ出すよう助けなければならないか
−火の大きさ、ひいては、救助隊員に影響を及ぼす温度および熱放射はどのぐらい高いか
−煙が充満した環境で救助隊員がカバーしなければならない距離。
【０００７】
現在の道路トンネルは通常、二重管状構成として設計されており、交通は一方のトンネルでは一方向に流れ、他方のトンネルでは逆方向に流れる。そのようなトンネルには固定ファンが設置されている。火災が発生すると、火災の下流のファンによってトンネルから煙を換気することができ、煙のない環境で消火活動を開始できる。たとえばスウェーデン、ストックホルム（Stockholm）の南にあるムスコートンネル（Musko Tunnel）といった単一のトンネルでの両面交通の道路トンネルにおいて、また、鉄道トンネルおよび技術的サービス供給トンネルにおいて火災が発生すると、固定ファンは通常、設置されていない。その結果、煙の広がりを制御する可能性はなく、火災時、そのようなトンネルの大半には煙が充満する。これは、効果的な救助活動を実行して命を救う可能性を著しく弱くする。火災換気についての実現可能性がなければ、単一の管状トンネルにおける火からの煙の広がりは、消火活動が開始可能となる前に高度の防煙ヘルメット活動を伴い得る。
【０００８】
１９９９年のモンブラントンネル（Mont Blanc Tunnel）およびタウエルントンネル（Tauern Tunnel）での事故のような重大事故から、より小規模の火災に適合するよう救急サービス方法が調節され、消防隊員が火災にたやすく接近することが容易になる、ということがわかっている。スウェーデンでのような地元の救急サービスは、原則として、トンネル内の火災に対処する際に、以下の包括的な戦術的指令を用いる：
−トンネル内で、火を消し、および／または煙を除去し、これによりトンネル内の被災者への脅威を排除するよう行動する
−トンネル内で、人々を助け、命を救い、トンネル内の被災者の避難を容易にするよう行動する
−トンネル内外の安全な環境に避難した人々の世話をするよう積極的に働く。
【０００９】
救急活動が行なわれる際、特定の事故にとって適切なパターンを形成するために、これらの異なる指令を組合せる必要がある。
【００１０】
上述の戦術的指令に従い、救急サービスによって使用されると考えられる活動方法は、以下のとおりである：
−方向付けをする、すなわち事故現場の全体像を観察して把握するためのトンネル内での行動。これらの行動は、さらなる活動について決定するための根拠を得るために取られる。そのような行動は煙が充満した区域で行なわれなければならない場合があり、それは、従事者が防護服および防護装備を必要とすることを意味する。そのような行動は、活動の他の部分に遅延をもたらしてはならないため、直ちに実行され、迅速かつ効果的でなければならない。
【００１１】
−火を消し、トンネル内の人々への脅威を排除するためのトンネル内での行動。そのような行動も、煙および高レベルの熱放射がある危険な環境で実行されなければならない場合があり、それは、参加者が防護服および防護装置を必要とし得ることを意味する。消火活動はおそらく大きな問題を引起こし、おそらく多数の異なる方法で実行可能である。そのうち、起こり得る、および考えられる方法は、以下のとおりである：
−従来のノズルを用いた消火活動
−携帯型水監視装置を用いた消火活動
−車両に搭載された水監視装置を用いた消火活動
−ファン、および空気流への水噴射を用いた消火活動
−燃えている物体をトンネルから除去することによる消火活動
−遠隔制御された消火活動装置を用いた消火活動。
【００１２】
−人々を誘導する、すなわち被災者がトンネルから脱出できるようにするためのトンネル内での行動。これらの行動も、煙および高レベルの熱放射がある危険な環境で行なわれなければならない場合があり、それは、職員が防護服および防護装置を有する必要があり得ることを意味する。
【００１３】
−救命活動として通常知られる、トンネルから人々を運び出すためのトンネル内での行動。これらの行動も、煙および高レベルの熱放射がある危険な環境で行なわれなければならない場合があり、それは、職員が防護服および防護装置を有する必要があり得ることを意味する。
【００１４】
−人々を救助または支援し、トンネル内での生存を促進するための行動。これらの行動も、煙および高レベルの熱放射がある危険な環境で行なわれなければならない場合があり、それは、職員が防護服および防護装置を有する必要があり得ることを意味する。
【００１５】
−トンネル内の煙の流れおよび方向を制御するためのトンネルの換気。この目的は、以下のとおりであり得る：
トンネル内の既存の流れを確実にするよう換気し、それにより、避難および救助活動を容易にする
避難を可能にし、救助隊員用の活動経路を作るために、トンネル内に流れを起こすよう換気する
トンネル内の煙の流れを反転させ、火災現場の下流にいるトンネル内の人々の救命活動を容易にするよう換気する。
【００１６】
−事故現場での安全環境における高度救急治療。怪我人の数が多い場合、この方法はおそらく大量の資源を必要とするであろう。
【００１７】
トンネル内での救助活動は、従事する作業用の煙のない環境を、利用可能な換気が確実にはできない場合には、煙が充満した環境で作業部隊の大半が作業することを要する。前述の方法のうち最初の５つ（１−５）は、呼吸装置および耐熱服を身に着けた消防士がトンネル内に入り、必要な作業を実行する、ということに基づいている。この方法は、煙内潜行（smoke-diving）またはＢＡ（呼吸装置）活動と呼ばれる。それは、効率的な結果に対し、非常に制限的な要因である。煙内潜行活動の範囲は、１つには活動の形を規定する産業福祉に関する規制によって制限され、また１つには、トンネル内の環境および呼吸可能な空気への接近による、火災現場へ近づく可能性によって制限される。煙が充満しているものの特に熱くない環境における煙内潜行活動の最大範囲は１００〜１５０メートルであることが、経験および異なる種類の試験からわかっている。スウェーデンのトンネルの多くは、これよりもかなり長い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
近年、スウェーデンでのサービスを含む救急サービスは、火煙または煙を換気するための過圧ファンを活動中に使用することによって、救助活動を実行する能力を高めてきた。この手法はトンネル内でも使用されてきた。トンネル内での火災の場合、この方法は効果的な空気流の獲得に成功しておらず、したがって、意図された効果の獲得に成功していない。
【００１９】
前述のように、固定ファンを用いる公知の技術は火災の際のトンネル内の換気を可能にできるが、これは、必要とされる十分な空気流を作り出すよう意図されたファンを救急サ
ービスが運搬し、トンネルに供給する場合とは対照的である。これらの場合、救急サービスは、トンネル内で十分な空気流を作り出すのに十分な容量を有する可動式ファンを有するべきである。トンネルカバーのないトンネルの入口で自立ファンを用いてそのような空気流を実現することは、ファンが非常に高い容量を有することを必要とする。建物火災での換気用に消防隊によって使用される通常の可動式ファンは、８〜９ｍ3／ｓ辺りの容量を有する。救急サービスは他の可動式ファンを持っていないため、トンネル内で火災が発生した場合にもこれらのファンが使用されてきた。トンネル内で十分に強力な空気流を作り出すことがこれまでできなかったため、結果は良好とはほど遠いままである。これは、救助隊員にとって危険な作業環境と、救急活動のよくない結果とを伴う。
【００２０】
ＥＰ１３９５７３６「トンネル用吸引装置」は、トンネル用吸引装置を記載している。この特許はとりわけ、火災の際の人々の避難を容易にする目的を有する装置を記載している。別の目的は、物体への火災損傷を最小限にすることである。それまでの手法と比較してより効果的な吸引装置を作製するために、旋回空気カバーが利用される。火災が発生すると、旋回空気カバーは所定の場所に置かれる。この吸引装置は、トンネルの長さの方向に別個の換気ダクトがあると仮定している。
【００２１】
ＥＰ１１１２７５９「道路トンネルの換気のためのプロセス」。この特許はとりわけ、煙／ガスの抽出を改良するために火災の間開閉可能なブラインドを記載している。
【００２２】
ＥＰ１０８１３３１「トンネルにおける換気、すなわち煙吸引のための方法および吸引システム」。この方法の一目的は、煙用の抽出ダクトへと煙を抽出する能力を高めることである。
【００２３】
火災または他の同様の事件の際のトンネルの換気に関して残存している一問題は、固定ファンがない比較的長いトンネルの長さに沿って、十分に大きい長手方向の空気流を作り出すことである。この空気流は、煙またはガスを所望の方向に運ぶことができるぐらいの大きさでなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
発明の概要
この発明の一目的は、トンネル内での火災または放出の際の前述の問題を解決することである。一目的は、トンネルの換気を効果的な態様で容易にする、トンネルの口をカバーする装置、および、これを費用効果の高い方法で可能にする装置を提供することである。
【００２５】
この目的は、請求項１に記載の装置によって達成される。この装置は、火災の際にトンネルの口の大部分をカバーするよう意図された、本質的に気密性のある膜を含む。
【００２６】
この発明のさらに別の目的は、火災の際にトンネルを効果的に換気するシステムを作ることである。このシステムは、トンネルの口の大部分をカバーするよう意図された、本質的に気密性のある膜を含み、加えて、このシステムは、可動式ファンと膜の開口部とを含み、この開口部のサイズは主として、可動式ファンの直径と、またはラックに載っているような１組のファンの前方面積と整合している。可動式ファンまたは１組のファンの目的は、開口部を通して空気流を生成することである。
【００２７】
この発明の目下の一利点は、固定され、かつかなり大型のファンをトンネル内に永続的に設置する必要なく、火災の際にトンネルの効果的な換気を可能にするということである。
【００２８】
この発明の最も重要な利点のうちの１つは、トンネルの口でカバーを使用することによ
り、トンネルを換気するために必要なファンの容量をかなり低減できるということである。説明されたタイプの環境を換気できるように特別のファンの調達を必要とする代わりに、火災の際、地元の救急サービスで利用可能なファンを使用することが可能となる。多数の救急サービス車両は既に、個人住宅、業務用建物、および共同住宅といった建物を換気するために使用される可動式ファンを搭載している。この発明の１つの意義は、トンネル内での火災または放出の発生時に一つの作業方法として換気を利用する可能性を救急サービスが有することであり、以前の公知の方法を用いた場合には全くなかった方法である。それはまた、より新しくより大きいファンを調達する必要がないので費用効果の向上をもたらし、より多くの環境で既存の装置が使用できるので全体的な効率の向上をもたらし、また、地元の救急サービスがトンネル内の火を消す能力を高めるので社会に対する経費も低くなるということをもたらす。
【００２９】
当該発明のさらなる一利点は、それにより、以前の公知の手法を用いる場合よりも救助活動がかなり安全となることである。なぜなら、この発明は、それまでの公知の手法を用いる場合よりも、救助活動の開始前に煙、火煙、または燃焼をより大いに換気することを可能にするからである。
【００３０】
膜は折畳み可能であり、一実施例では膨らませることが可能であり、それらにより、トンネルの口での膜の格納が可能になる。膜はまた、たとえば救助車両に載せて、コンパクトでかつ省スペースな態様で運搬されるよう意図されていてもよい。
【００３１】
この発明のさらに別の目的は、トンネルから煙、燃焼ガス、および他のガス／浮遊粉塵を換気するために、トンネルを通る十分な流れを生成する方法を提供することである。この方法は、少なくとも１つの可動式ファンによって、膜の開口部を通して空気流を起こすステップを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
この発明を、同封した概略図に関連してより詳細に説明する。
発明の詳細な説明
前述のように、煙が充満しているものの特に熱くない環境における煙内潜行活動の最大範囲は１００〜１５０メートルであることが、経験およびさまざまな形の試験からわかっている。多くのトンネルは、１００〜１５０メートルよりもかなり長い。発明者らは、より長いトンネルで火災が発生した場合の接近しやすさを高めるために換気を実行することは必須の利点である、という結論に達した。そのような火災の場合、換気は、救助活動の実行を可能にするための効果的な一方法である。
【００３３】
この発明に従った煙および／または燃焼ガスの換気は、救助活動と、トンネル内での火災または危険物質の放出によって被害を受ける人々の避難との双方を容易にする。火災にかかわる状況では、ファンの機能は、トンネル内の指定された区域から煙または他のガス／浮遊粉塵を除去するのに十分な速度の空気流をトンネル内に作り出すことである。これは、避難を容易にする可能性、または救助隊員が火に近づいたり、もしくは人々をトンネルから救出する可能性を生み出すためである。活動の指導者は、内蔵のまたは可動式のシステムによって燃焼ガスの流れを制御するよう試みるという早期決定に直面する場合がある。所望の効果を達成するために、使用されるファンおよびシステムは十分な容量を有する必要がある。
【００３４】
この発明に従った装置は、本質的に気密性のある膜で構成されており、その目的は、トンネルの口２２の大部分をカバーすることである。図１および図２において、そのような膜２０を側面から概略的に示す。そのような膜の一例は、図５にも示されている。膜２０の設計の一例は、防水シートタイプのユニット、または膨らませることが可能なユニット
である。膜２０は、少なくとも１つの可動式ファン２１からの空気流の通過を可能にする開口部を有する。膜の開口部は、どう見ても、膜の片側に配置されるべき可動式ファンの直径と同じ直径を有する。典型的な膜２０は可動式である。加えて、装置は、膜２０をトンネルの壁に留め付けるための懸架装置９を含んでいてもよい。懸架装置９の例は、フックおよび小穴、または弾性固定装置である。懸架装置の代替的な用語は、弾性的取付台である。
【００３５】
図１および図２では、「内」は２３によって、「外」は２４によって示されている。
この発明に従ったシステムは、換気ダクトがないトンネルにおける火災または放出の際のトンネルの換気に言及している。典型的なトンネルは、高さが少なくとも２メートルある地下トンネルである。このシステムは、火災の際にトンネルの口２２の大部分をカバーする目的を有する前述の本質的に気密性のある膜２０を、膜の片側に配置されるべき少なくとも１つの可動式ファン２１とともに含む。このシステムは膜２０に開口部２９を含み、そのサイズは、どう見ても、少なくとも１つの可動式ファン２１の前方面積と同じである。可動式ファン２１の目的は、開口部２９を通して空気流を生成することであり、それにより、トンネル１から煙および燃焼ガスを換気するために、十分に大きい流れがトンネル１を通って生成される。
【００３６】
前述のように、火災が発生した建物での換気に使用される、それまでの公知の技術を用いた可動式ファンは、約８〜９ｍ3／ｓの容量を有する。当該発明の利点のうちの１つは、それにより、既存の装置もトンネル内の燃焼ガスまたは他のガスの換気に使用できるようになる、ということである。このため、システムの動作形式には、少なくとも１つの可動式ファン２１が含まれる。
【００３７】
動作形式では、膜２０は、以下に穴と呼ばれる多数の開放可能な区域を有しており、その目的は、トンネル１内において安定した空気流が達成されると、追加の空気流が入るようにすることである。これらの穴２６は、安定した空気流が達成されるまで、閉鎖されたままである。追加の空気のためのこれらの適用は、排出装置効果によってトンネル１内により大きな流れを作り出す。
【００３８】
燃焼ガスまたは他のガスが望ましくない方向に広がることを防ぐために必要な空気流の臨界速度は、比較的よく研究されていると思われ、英国バクストン（Buxton）の安全衛生研究所（Health and Safety Laboratory）でのモデル試験、米国ウエストバージニア（West Virginia）州のメモリアルトンネル（Memorial Tunnel）での全規模試験の双方によって裏付けされている。これらの全規模試験の際、１００ＭＷの火災における遡上（バックレイヤーリング）を防ぐために必要な空気流の速度は約３ｍ／ｓ（６００ｆｐｍ）であることがわかった（パーソンズ  ブリンケンホフ（Parsons Brinckenhoff）、１９９６年）。より小さい火災については、火災現場の上方の空気圧の減少がより少ないため、臨界空気流速度は若干低めである。
【００３９】
たとえば、自力ではもはや避難できない、火災からの燃焼ガスに巻込まれた人々を探すことができるように、トンネル内の動きの自然な方向を完全に反転させることが望ましい場合も時折ある。空気流の方向に影響を及ぼすことができるための１つの前提条件は、救急サービスが、分析的に正しい決定を行なうために必要な決定データへのアクセスを有し、かつ、所望の効果をもたらす信頼できるファンを有することである。
【００４０】
以下のデータは、スイスにある、長さ５２３メートル×２３．４ｍ2の体積のマネッセトンネル（Manesse Tunnel）、および２１１８メートル、４５．４ｍ2のケイファーベルグトンネル（Kaferberg Tunnel）における流れのＣＤＦ（コンピュータ流体力学）計算を用いて作成されたものである。計算されたファン容量は、ファン直径が１．２２メートル
で３７．５ｍ3／ｓであった。これを、一般に建物火災の際に救急サービスによって換気のために使用される、８〜９ｍ3／ｓの容量を有する可動式ファンと比較する必要がある。
【００４１】
マネッセトンネル：
可動式ファンを用いてトンネル内に流れを起こす；火災なし
反転後の最終的な空気流速度：３．７ｍ／ｓ
空気流を反転させるのに必要な時間：４分。
【００４２】
ケイファーベルグトンネル：
可動式ファンを用いてトンネル内に流れを起こす；火災なし
反転後の最終的な空気流速度：２．２ｍ／ｓ
空気流を反転させるのに必要な時間：１０分。
【００４３】
マネッセトンネル：
トンネル内に列車がある状態で、可動式ファンを用いてトンネル内に空気流を起こす；火災なし
反転後の最終的な空気流速度：３．６ｍ／ｓ
空気流を反転させるのに必要な時間：１分。
【００４４】
ケイファーベルグトンネル：
トンネル内に列車がある状態で、可動式ファンを用いてトンネル内に空気流を起こす；火災なし
反転後の最終的な空気流速度：２．２ｍ／ｓ
空気流を反転させるのに必要な時間：３分。
【００４５】
マネッセトンネル：
トンネル内に列車がある状態で、可動式ファンを用いてトンネル内に空気流を起こす；１５ＭＷの火災
反転後の最終的な空気流速度：２．５ｍ／ｓ
空気流を反転させるのに必要な時間：１分。
【００４６】
ケイファーベルグトンネル：
トンネル内に列車がある状態で、可動式ファンを用いてトンネル内に空気流を起こす；１５ＭＷの火災
反転後の最終的な空気流速度：２．１ｍ／ｓ
空気流を反転させるのに必要な時間：３分。
【００４７】
火災または他の同様の状況の際、ファンまたは多数のファンの容量は、開口部を有するトンネルでの空気圧の全降下に関して規模を決められる必要がある。空気圧のこの降下は、簡略化すると、以下のパラメータからなる：
トンネルの壁との摩擦によって生じる空気圧の降下
面積の起こり得る増加または減少によって生じる急激な損失
火災上方の空気圧の降下（火災がない場合には適用不可）
静止している、あり得る車両の上方の空気圧の降下
トンネルの口での風の影響。
【００４８】
摩擦による圧力降下は、空気流速度、空気温度、トンネルの平均断面積、およびトンネルの壁の表面の粗さといった要因によって生じる。この種の圧力降下は、トンネル内のガスの換気に対して影響力が大きい。ファンの目的を妨げる抵抗の他の原因は、たとえば、
トンネル口の間の高さの差によって生じるもののような、対抗する風または熱の駆動力であり得る。トンネルの長さおよびその断面積は、外部の風の影響とともに、トンネル１内で空気流を反転させる可能性に対して最も大きな影響を有するパラメータである。
【００４９】
換気はすべて、圧力がより高い区域から圧力がより低い区域へと空気が動かされることに基づいている。ファンの全圧力は、一部は静圧から、一部は動的速度圧からなる。建物内で過圧ファンを使用する場合、ファンの動きによって生じる圧力は、建物の内部に小さい過圧を作り出す。可動式ファンによって空気が建物内に送り込まれ、建物内部の体積に対する、流出口によって効果的に生じる面積の低下が「抵抗し」、過圧をもたらす。トンネル内では、面積は比較的一定であり、空気のための流出口は、原則としてトンネルの断面積に等しい。フリーブローファンは、それらだけではごくわずかな静圧しか生み出さず、起こり得る燃焼ガスをトンネル１から換気できるのは動圧だけである。これは、火災の際に空気流を反転させるためにトンネル１の口にのみ配置されたこのタイプのファンの効果が、主としてトンネルの断面積と摩擦による圧力降下とによって制限されていることを意味する。火災上方に生じる圧力降下も、そのような構成が機能可能な最大トンネル長を短くする。
【００５０】
逆風は、一部は風が吹く方向からのトンネル１の口の上方の圧力から、一部は風下の端での低圧から作られてもよい。可動式ファン２１と比較すると風は強力な駆動力であるため、風が空気流の所望の方向に対抗している場合、問題が起こり得る。風の方向が矢印２５によって示されている図１を参照されたい。
【００５１】
全圧力は静圧と動圧との合計からなるため、トンネル内で静圧を構築する膜２０は、考えられる逆風によって生じるトンネル内の抵抗に打勝つことを支援できる。図１は、この発明に従って取付けられた膜２０によって風２５が減速／停止されることを示している。膜２０は、風２５によって生じるトンネル１内の空気流を停止させる。図１を参照されたい。この空気流が停止したため、膜２０の内側で静圧が高くなる。図１では、この高圧は＋によって示される。図１および図２において可動式ファン２１が始動すると、当初ファン２１を通過した全空気が、膜２０での静圧を高める。これは、この圧力が上述の圧力降下はに打勝つことによって図２の空気流２５を引起こすことができるようになるまで続く。この空気流がトンネル１内で始まると、図２の静圧は、トンネルの外側２４の周囲圧力よりも低くなる。ここで、図２の空気流２５は所望の方向に動き始め、次に煙が、意図された方向に向けられる。十分に大型のファンが使用される場合、上述の圧力降下はファンによって克服できるので、トンネルカバーは不必要である。しかしながら、前述のように、そのような大型ファンは高価であり、救急サービスは、既に利用可能な救急車両に載せて運搬するのに好適な小さめのファンを既に持っていることが多い。
【００５２】
ファンの面積、または円錐からの空気の結果的な円錐の面積は、以下の式に等しい。
【００５３】
【数１】
2008517193.tif 000003
【００５４】
空気円錐の軸に沿った、またはファンを通る各場所についての質量流量は、以下のように言える。
【００５５】
【数２】
2008517193.tif 000004
【００５６】
ρは密度である。したがって、空気円錐の軸に沿った、またはファンを通る各場所についての運動量（質量流×速度）は、以下のように言える。
【００５７】
【数３】
2008517193.tif 000005
【００５８】
ファン２１を通る初期空気流、およびトンネル入口断面での結果的な空気速度は、以下のように定義され得る。
【００５９】
【数４】
2008517193.tif 000006
【００６０】
この発明に従った、トンネル開口部２２用のカバーの一実施例は、原則として、すべての自立ファン２１をより効果的にするために使用可能である。それは、換気ダクトといった隣接するシステムに接続されていない可動および／または固定ファンを用いたあらゆるタイプの換気である。燃焼ガス、またはたとえば加熱したブレーキから生じる煙といった軽微な事象からの他のガスの他のタイプの換気については、および残存する価値ある人命救助については、カバーは換気の効果を高める。そのような場合、火災によって生じる圧力降下に注意を払う必要はない。
【００６１】
この発明に従った装置およびシステムは、トンネルの長さに沿って長手方向の換気ダクトが存在することには依存していない。
【００６２】
図３は、トンネル内に取付けられた膜２０の一例である。図３は、トンネル１の外側の位置から見たような膜２０の図を示す。膜２０は本質的に気密性がある。ファン２１は膜２０の前に位置付けられている。図３では、１つのファン２１のみが示されているが、この発明に従ったシステムは任意の数のファンを備える。図３は、膜２０の縁とトンネルの天井２８ａ、側面２８ｂまたは床２８ｃとの間にわずかな空間があり得ることを示している。膜２０は開口部２９を備え、その直径は主としてファン２１の直径と整合する。同等なものは、開口部２９の面積が少なくとも１つのファン２１の前方の面積と整合することである。代替的な一実施例では、開口部２９はいくつかあってもよい。開口部は、交差して置かれた棒、またはネットを備えていてもよい。多数のファンが使用される場合、開口部は基本的に、ファンの結果的な前方面積の大きさと整合する。図３に示す膜２０は、カバー手段を有する穴２６を備えていてもよい。そのような穴２６は、トンネル内において安定した空気流２５が所望の方向に起きた後で排出装置効果を導入するために使用される。ファン２１の空気流が上向き方向に向けられると有利である。
【００６３】
ドアに似た開口部２７の一例を図３に示す。ドアまたは開口部２７は、ファン２１の使用の初期段階ではカバーされるよう意図されている。一実施例では、そのような開口部は
ジッパーを有する。開口部２７は、所望の方向の空気流２５が起きた後で救助隊員または他の人物がトンネルに入ることを可能にするよう意図されている。開口部２７を通しての換気は、別の目的である。開口部２７の可能な実施例はいくつかある。それは、膜の半円または三角形状の部分であってもよい。
【００６４】
図５は、膨らませることが可能な膜２０の一例である。そのような膜は空気吸入口４１を備える。図５の膜２０は空気路４２を備え、それは、膜が膨らむと膜２０を安定させる。排出装置効果を導入する穴２６は、膜２０の膨らむことができない区分に位置付けられていてもよい。通常、穴２６には、取外し可能なカバーが取付けられている。穴は、どのような形状を有していてもよく、どのような数であってもよい。
【００６５】
図５はさらに、４つのファン２１が可動ラック４０に搭載され、２つは底部に、２つは上部に位置付けられている一例を示している。そのようなラック４０は、運搬のためにトラックの背後に取付けられてもよい。
【００６６】
膜２０の外側の層は本質的に気密性がある。少量の空気が膜２０の表面を通過してもよい。
【００６７】
図４は、この発明に従った方法３４の簡略化されたフローチャートである。この方法は以下のような多数のステップを備える。
【００６８】
−本質的に気密性のある膜２０を、膜がトンネルの開口部２２のうちの１つの大部分をカバーするように、トンネル内に取付けるステップ３０。取付けは、膨らませることが可能な膜２０内に空気を送り込むことを伴ってもよい。それは、フックのような懸架要素によって膜２０を天井２８ａおよび壁２８ｂに取付けることを伴ってもよい。
【００６９】
−膜２１の開口部２９に少なくとも１つの可動式ファン２１を位置付けるステップ３１。開口部に配置される、回転ラック４０に載ったいくつかのファンがあってもよい。
【００７０】
−少なくとも１つの可動式ファン２１によって、開口部２９を通して空気流を起こすステップ３２。主として火災ガスの多くが位置するトンネル１の上部にある空気を加速するために、可動式ファン２１は上向きに傾けられてもよい。
【００７１】
動作形式の上述の例は、この発明の範囲を制限してはならない。この発明は、特許請求の範囲の枠組みの中でさまざまに変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】膜がトンネルの口をカバーしているが、ファンを稼働させる前の、この発明の概要を示す図である。
【図２】膜２０がトンネルの口をカバーし、ファンが稼働されている状態の、この発明の概要を示す図である。
【図３】トンネルに取付けられた膜２０の一例を示す図である。図３は、トンネルの外側の位置から見たような膜２０の図を示す。膜２０は本質的に気密性がある。
【図４】この発明に従った方法の簡略化されたフローチャートを示す図である。
【図５】膨らませることが可能な膜２０の一例を示す図である。図５の膜２０は空気路４２を備え、それは、膜２０が膨らむことが可能な場合に膜２０を安定させる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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