Nødventilasjonssystem

Sikkerhetsveiledning for jernbanetunneler, DNV 1993

For tunneler som i utgangspunktet er naturlig ventilerte synes ikke nødventilasjonssystem å være et kostnadseffektiv risikoreduserende tiltak. Et nødventilasjonssystem i en enkeltboret tunnel vil kunne gjøre det mulig å kontrollere retningen på røykuktviklingen i en tunnel. Imidlertid vil ventilasjonsviftene enten måtte prøves ganske ofte (generisk arbeidsrutiner sier funksjonstesting 1 gang per mnd), eller være i kontinuerlig bruk for at man skal være sikker på at de vil virke i en nødsituasjon. For tunneler som bare trenger naturlig ventilasjon synes nødventilasjon å kunne bli svært kostbart, og det er høyt tvilsomt at et slikt tiltak har nok risikoreduserende effekt til at det kan forsvares i forhold til andre rimeligere tiltak.

Også for naturlig ventilerte dobbeltsporede tunneler og tunneler med servicetunnel synes et nødventilasjonssystem å være et risikoreduserende tiltak som kommer langt bak i køen. Drifts- og vedlikeholdskostnader blir store og risikoreduserende effekt er beskjeden.

For tunneler som må ventileres med tvungen ventilasjon og i ugangspunktet har et ventilasjonssystem, synes det naturlig å bruke systemet i en brannsituasjon for å få kontroll over røykutviklingen.

Det er særlig ved dieseldrift at ventilasjon vil kunne bli et problem, men lysbuen mellom kontaktledning og strømavtager for elektriske lokomotiver vil forårsake dannelse av ozon, O₃.

De kravene som anbefales til maksimal grense for skadelige stoffer er sammenfattet i tabellen under:

Stoff	Grenseverdi, togtrafikk [mg/m3]	Grenseverdi, vedlikeholdsarbeid [mg/m3]
CO	40	10
CO2	18000	9000
NO	20	20
NO2	0,35	0,15
SO2	0,35	0,15
Sot	0,35	0,15
O3	0,20	0,10

Ved bruk av dieseldrevne tog i tunneler vil muligheten være tilstede for at grenseverdiene for luftkvalitet gitt i tabellen over overstiges inne i passasjervognene, dersom ikke forholdsregler tas. Forholdsregler i denne sammenheng kan være å begrense vognventilasjonen mens toget er inne i en tunnel, utforme tunneler med luftkvalitet for øye, eller en kombinasjon av disse.

Ved konstruksjon av tunneler med hensyn på luftkvalitet er det mange parametre som spiller inn, og valget av endelig løsning vil være en optimalisering av de forskjellige parametrene for hvert enkelt tunnelprosjekt. Dimensjonerende konsentrasjoner for luftkvalitet vil være konsentrasjonene av SO₂, NO₂ og sot.

Flate tunneler for dieseldrevne tog vil generelt kreve mekanisk ventilasjon eller sjaktløsning for tunnellengder over 5 km, men dette vil være avhengig av togtetthet. Tunneler for dieseldrift på over 10 km lengde vil generelt alltid kreve tilleggsventilasjon med mindre tunnelen har en liten togtetthet og stor midlere stigning (> 10 promille).

TSI SRT Presentation report (10/05/06)

As the cost benefit of providing ventilation systems is relatively poor, it has been decided not to recommend their provision. In the event of a fire it is proposed that passangeres will evacuate to safety underneath the smoke layer.

For twin parallell single track tunnels, the non incindent tunnel should be used as a place of safety by providing cross passages between the two bores. In the event of a fire, the doors in the neighbourhood of the incident would be opened to allow passengers to evacuate into the adjacent tunnel. Evacuation into the incident tunnel would take place during the early period of the fire when the smoke layer is sufficiently buoyant to remain above the height of the doors.

The benefit of including forced ventilation was assessed in the 2^nd Intermediate Report and found to be low. The graph below compares the costs per equivalent fatality saved for operations, rolling stock, infrastructure and energy measures. Ventilation falls within the infrastructure group. The analysis was undertaken for two longitudinal systems; one based on the use of fans in shafts and the other on jet fans. Out of the two systems, the shaft based system is the most expensive due, in particular, to the high cost of providing shafts for the fans. The cost of a jet fan system is much more moderate. Nevertheless, significant costs are still incurred in the provision of the fans, attenuators for the reduction of noise, power for supplies, cabling avn the control system. It should be noted that the cost of providing av transverse ventilation system would exceed that of a longitudinal system based on the use of fans in shaft. The graph shows that the cost per equivalent fatality for the ventilation systems far outweighs those of the other measures: operations, rolling stock and energy. The cost per equivalent fatality of the jet fan system is very significantly lower than that of the shaft based system but is at least twice the cost per equivalent fatality of the next most expensive measure (energy – segmentation of the overhead line).

Likelihood of an incident developing to the point where forced ventilation is required is very low. Coupled with its high installation cost and limited benefits, its provision is not considered justified.

TSI SRT Final report, version 0.3 (18/03/2013)

I en nødsituasjon er det ubestridt at riktig bruk av tunnelventilasjon vil bidra til tryggere evakuering. Tunnelventilasjon er imidlertid kostbart, og kost/nytteanalysen for TSI SRT 2008 underbygde at dette ikke skulle bli et obligatorisk tiltak i tunneler med en lengde på 20 km eller mindre.

Behovet for et ventilasjonssystem bør være basert på analyse av scenarioer.

Det er imidlertid et økende antall jernbanetunneler som prosjekteres med en eller form for mekanisk ventilasjon, særlig gjelder dette for tunneler lengre enn 20 km. Hensikten med ventilajonssystemene er å sikre røykfrie områder ved å opprette en trykkforskjell i forhold til ulykkestunnelløpet, men de influerer normalt ikke på røyken i selve ulykkestunnelløpet. Røykutblåsing er normalt bare installert der man har beredskapsplasser i tilknytning til tunnelen. I tillegg fins det en rekke kortere tunneler med horisontale eller vertikale utganger som er utstyrt med ventilasjon for å sikre et overtrykk internt i nødutgangen slik at nødutgangen forblir røykfri.

Når tunnelventilasjon er installert bør den brukes på riktig måte. Ikke kontrollere, eller kontrollere det på feil måte kan bringe ytterligere risiko for personer som forsøker å evakuere. Ventilasjonen må ikke hindre selvevakuering. I kommende versjon av TSI SRT er det nettopp med bakgrunn i å beskytte folk i selvevakueringsfasen lagt inn krav om at utforming av beredskapsplass og dens utstyr skal ta hensyn til kontroll av røyk, spesielt for å beskytte mennesker som bruker selvevakueringsutstyr til å få tilgang til sikkert sted.

Bruk av mekanisk ventilasjon

Forskningsarbeid som har sett på overlevelsesevnen ved evakuering fra brennende tog i tunnel hvor det er reisende eller togpersonell på begge sider av brannstedet konkluderer med at hvis en strategi med naturlig ventilasjon benyttes kan alle passasjerer finne veien til en rømningsutgang innenfor rimelighetens grense før forholdene i tunnelen blir uholdbar, selv om brannen blokkerer en rømningsutgang. Hvis mekanisk ventilasjon benyttes vil forholdene på nedstrøms side av brannen bli uholdbar i løpet av få minutter som muligens kan føre til dødelige forhold for alle som rømmer i den retningen. Følgelig, hvis det er passasjerer på begge sider av brannen bør mekanisk ventilasjon ikke brukes.

Kilder

/1/ DNV Teknisk rapport: Sikkerhetsveiledning for jernbanetunneler, desember 1993.

/2/ Technical Specification for Interoperability, Safety in Railway Tunnels (SRT), Presentation Report, 10/05-2006

/3/ Technical Specification for Interoperability, Safety in Railway Tunnels (SRT), Final report, 18/03-2013

/4/ Michael Winkler & Dr. Ricky Carvel, “The effect of longitudinal ventilation on tenability during egress from passanger trains in tunnels during fire emergencies”. BRE Centre for fire safety Engineering, University of Edinburgh, 2015