Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn,...
Transcript of Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn,...
SLUTRAPPORT 1 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer] Fastställt av (Efternamn, Förnamn, org.)
Dokumenttitel
Slutrapport Branddetektering i Södra Länken
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Slutrapport för projektet: Utvärdering av branddetektering i Södra Länken
Projektet pågick under perioden mars 2010 till september 2011
Deltagare i Projektet
Ulf Lundström Trafikverket
Lars Elertson Trafikverket
Thomas Sandering Trafikverket
Arne Strid OFV Konsult AB
Henric Modig Favevo Projektledning AB
Kenny Larsson Favevo Projektledning AB
Dirk Nyrnberg Oleinitec AB
Torbjörn Lindström Sick AB
Christoffer Romnäs Firefly AB
Erik Brännlund Firefly AB
SLUTRAPPORT 2 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Sammanfattning
Rapporten sammanfattar FOI/FUD projekt för tidig detektering av brand i vägtunnlar. Syftet med
projektet har varit att undersöka om det finns teknologier som detekterar brand tidigare än
nuvarande utrustningar och som samtidigt fungerar i de miljömässiga förhållanden som finns i de
hårt trafikerade vägtunnlarna i Stockholm.
Utvärderingarna och brandtester visar att rökdetektorer kan detektera en brand i ett tidigare
skede av brandförloppet än vad som sker i dag. Långtidstesterna visar även att utrustningen
klarar av den svåra miljö som finns i vägtunnlarna.
SLUTRAPPORT 3 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Innehållsförteckning
1. Inledning ..................................................................................................................... 5
2. Teori ............................................................................................................................. 6
2.1 Effektutveckling för fordonsbrand ........................................................................7
2.2 Säkerhetskonceptet och påverkan på detekteringstiden ......................................7
2.3 Aspirerande system .............................................................................................. 9
2.4 Rökdetektorer genom ljusspridning .................................................................... 9
2.5 Material för att skapa rök eller förbränningsgaser .............................................10
2.6 Brandförlopp och testmetod ...............................................................................10
3. Utrustning .................................................................................................................. 11
3.1 Fireguard från Sigrist-Photometer (www.photometer.com) .............................. 11
3.2 Vicotec 450 från Sick (www.sick.com) ................................................................ 11
3.3 Smotec 450 från Sick (www.sick.com) ................................................................ 11
3.4 Sentio detektor från Firefly (www.firefly.se) ...................................................... 11
3.5 List sensor kabel från Listec (www.listec-gmbh.com) ........................................ 12
3.6 Avgiven effekt under proveldning ....................................................................... 12
3.7 Kärlens utformning ............................................................................................. 13
3.8 Problemställningar med tunnel tvätt .................................................................. 13
4. Tester samt testresultat .............................................................................................. 14
4.1 Försök med vedkamin, februari 2011.................................................................. 15
4.2 Tester med bensin och diesel som bränsle.......................................................... 16
4.3 Resultat från 22 mars .......................................................................................... 16
4.4 Resultat från 15 september ................................................................................. 19
4.5 Bakgrundsbrus ................................................................................................... 23
SLUTRAPPORT 4 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
5. Slutsatser ................................................................................................................... 24
5.1 Rökdetektering ................................................................................................... 24
5.2 Gasdetektering ................................................................................................... 24
5.3 Linjär värmekabel .............................................................................................. 24
5.4 Detektion via bildanalys från kamerabild .......................................................... 25
5.5 Underhållsintervallet ......................................................................................... 26
6. Rekommendationer ................................................................................................... 26
7. Referenser .................................................................................................................. 27
8. Bilagor ....................................................................................................................... 27
SLUTRAPPORT 5 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
1. Inledning
Det är en känd svårighet att detektera en brand i ett tidigt skede av brandförloppet och då
speciellt i en vägtrafiktunnel. På marknaden finns en mängd typer av
branddetektionsutrustningar som alla har sina styrkor och svagheter. Det är dock en
problemställning att finna någon enskild teknologi som fungerar optimalt under alla
omständigheter som finns i vägtunnel. Det inkluderar olika brandförlopp men även olika
miljömässiga förhållanden som lufthastigheter och nedsmutsning.
Bakgrunden till projektet är just problemställningarna med att detektera en brand i ett tidigt
skede i en vägtunnel. Det behövs för att snabbt kunna sätta in insatser för att undvika
personskador och förhindra spridning av brand som vållar stora materiella skador. Främst har
projektet rikta in sig på att undersöka detektering av rök och förbränningsgaser till skillnad mot
de detektorer som används i befintliga vägtunnlar som detekterar värme. Tidigare
vägtunnelprojekt har haft i sitt säkerhetskoncept att inte tillåta köbildning och i de fall de uppstår
skall trafiken minskas ned. Med Norra Länken har detta koncept ändrats till att tillåta kö och då
ökar komplexiteten i säkerhetskonceptet med högre krav på branddetektering som följd.
Det är kanske uppenbart att detektering av brand kan ske på många sätt, men det är kanske inte
självkart att det är ett tekniskt systemen som reagerar snabbast. Att någon ser att det brinner och
sen ringer SOS är faktiskt en fungerande metod. Dock är det svårt att veta att personer i dessa
situationer verkligen ringer. Att automatiskt detektera en brand i vägtunnel är svårt. Delvis på
grund av miljön men också på grund av den stora luftvolymen. Typiskt har det i Sverige använts
linjära värmedetektorer för att detektera värme, men det blir inte alltid sådan värmeutveckling att
dessa reagerar.
Från projektets början har det funnits flera problemställningar att hantera. Det har gjort att
projektet till viss del varit tvunget att anpassats efter de erfarenheter som arbetats fram. Mycket
av den saknade kunskapen beror på att dessa frågor inte analyserats för svenska förhållanden
tidigare samt att erfarenhet inom de olika delmomenten har ökat med tiden. I det perspektivet
har det varit ett utvecklande projekt. För att undvika missförstånd bör det poängteras att
projektmedlemmarnas samlade efterfarenheter inom området varit mycket god redan innan
projektstart. Den nya erfarenhet som byggts upp har framförallt rört hur det praktiskt fungerar i
en tunnel.
De största svårigheterna som finns med branddetektering i de mer trafikerade vägtunnlarna i
Sverige är nedsmutsningen samt den i en internationell jämförelse höga lufthastigheten. En stor
orsak till nedsmutsningen är användandet av dubbdäck som skapar partiklar av annat slag än för
vanliga gummidäck. Det tillsammans med den höga trafikmängden skapar en nedsmutsning. De
högt ställda miljökraven på luftmiljön för NO2 gör att impulsfläktarna är i drift från trafiken
kommer i gång på morgon tills den avtar framåt kvällen vilken är förklaringen till den höga
SLUTRAPPORT 6 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
lufthastigheten. Vid speciellt en kösituation produceras mycket avgaser som i sig ger en styrning
till fläktarna med hög lufthastighet som följd.
För att kunna göra verklighetstrogna brandtest behövdes det tas fram en reproducerbar
testmetod. Att elda bilar eller bildäck kan anses vara realistiskt, men inte praktiskt genomförbart.
Dels är det svårt att avbryta eldningen om det skulle vara nödvändigt men det är också svårt att
kunna reproducera ett likartat brandförlopp. I en del tidigare tunnelprojekt i Stockholm har
branddetekteringsutrustning verifierats med att elda etanol. I och för sig skapar det en bra
värmeutveckling där värmedetektorer har kunnat verifieras enligt kravställningar, men med en
minimal rökutveckling vilket i sig inte är realistiskt. Den varma luften avkyls snabbt utanför själva
lågan.
De kravställningar Trafikverket har haft i tidigare upphandlingar har byggt på erfarenheter och
kompetens inom området, men eftersom branddetektering i en vägtunnel är så komplicerad har
det varit en svårt ta fram verifierbara kravställningar som kan användas på existerande produkter
på marknaden.
Projektet har haft flera målsättningar som till viss del varit inom olika områden. Grundtanken var
att ta fram en eller flera teknologier som fungerar i våra tunnelmiljöer. Det övergripande
projektmålet har varit att hitta en teknologi som klarar av följande parametrar:
Detektering av brand i lufthastighet fem till åtta meter per sekund
Detektering av 1 MW brand inom 90 sekunder
Detektering av flera bränsletyper
Minimalt med underhållsbehov
För att kunna verifiera detta har det varit nödvändigt att ta fram en eldningsmetod som går att
återskapa samt även ger ett realistiskt brandförlopp med både värme, rök och förbränningsgaser.
Med det uppnådda resultatet har projektet säkerställt att det finns utrustning som klarar av
kraven och samtidigt fungerar i den svåra miljön.
Som testplats valdes Södra Länken mycket beroende på att den har en mycket krävande miljö.
Trafikmängden och storleken på Södra Länken ger svåra förhållanden med smuts, fukt, partiklar,
hög lufthastighet och frekvent med tvätt. Dessa faktorer kommer sannolikt att vara likartade i
Förbifart Stockholm och Norra Länken.
2. Teori
Detta utvärderingsprojekt har syftat till att få fram teknologier som fungerar i hårt trafikerade
svenska vägtunnlar. Till skillnad från ett akademiskt forskningsprojekt finns därmed ingen teori
att verifiera utan mer miljömässiga förhållanden att övervinna. Som teoretisk bakgrund bör dock
några grunder beskrivas.
SLUTRAPPORT 7 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
2.1 Effektutveckling för fordonsbrand
För att ge en uppfattning av effektutvecklingen vid en fordonsbrand så ger en övertänd bilbrand
upp till 5 MW brandeffekt. För lastbilar blir effekten från 20 MW till över 100 MW beroende på
om det finns mycket brännbart material.
2.2 Säkerhetskonceptet och påverkan på detekteringstiden
I projekteringsarbetet med en vägtunnel tas ett säkerhetskoncept fram där bland annat generella
krav på olika tekniska system fastställs men även hur anläggningen skall hantera en viss
brandeffekt. Som exempel beskrivs nedan resonemanget kring brandeffektshantering för Norra
Länken i en något förenklad form. Ett av grundkraven i Norra Länken är att det skall vara tillåtet
med köbildning utan att anläggningen stänger av infarter med hjälp av infartsbommar såsom
fallet är i till exempel Södra Länken. Därmed ökar givetvis risken för att bilister blir kvar i tunneln
vid en eventuell brand. Speciellt kritiskt är det att befinna sig nedströms vindriktningen eftersom
röken transporteras med luften. Som grund för hantering av säkerhetskonceptet för brand ligger
den schematiska grafen med brandeffektens påverkan på omgivningen, se figur 1. Det är en
schematisk bild som beskriver de materiella och personella påverkan beroende på storleken på en
brand samt även hur länge trafik blir störd på grund av reparationer.
Figur 1: Brandeffektens påverkan på omgivningen i en tunnel.
Beroende på projekt görs analyser på vilken effektutvecklingskurva som skall bli den
dimensionerande. För Norra Länken är det den så kallade FAST kurvan som används, se figur 2.
SLUTRAPPORT 8 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Kombineras FAST kurvan med brandeffektens påverkan på omgivningen ser man att om en
möjlig brand passerar tio megawatts brandeffekt bör alla personer evakueras från
tunnelutrymmet för att undvika personskador. Avläsning från brandeffektskurvan ger att det tar
åtta minuter till effektutvecklingen överskridigt tio megawatt. Effektutvecklingen enligt FAST
kurvan finns beskriven i figur 3. En avstängning kräver att trafikoperatören följer en
förutbestämd så kallad åtgärdsplan. För att hinna med alla momenten inom åtgärdsplanen såsom
att starta åtgärdsplanen, stänga tunneln, beordra utrymning, tid för personer att utrymma så
måste den faktiska detekteringstiden vara 90 sekunder från brandstart. Detta krav är svårt att
hantera.
Figur 2: Olika steg av utrymning av tunnel över tiden.
Brand startarTS detektering av olycka/brand
TS startar åtgärdsplan TS beordrar
utrymning
1. Trafikant blir medveten om faran
2. Trafikant tar beslut att utrymma
3. Trafikant genomför utrymning
Detekteringsfas
TS beslutar om utrymning
< 4 min
Tunnel stängd
10 2 3 4 5 6 7 8 min
SLUTRAPPORT 9 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Figur 3. Effektutveckling enligt FAST kurvan samt med 0.5 MW linje.
2.3 Aspirerande system
I aspirerande system sugs provluften in genom ett rör in till själva detektorn. Det finns många
fördelar med ett sådant system, men givetvis några nackdelar. Till fördelarna hör att man slipper
montera elektronisk utrustning i taket av tunneln utan där installeras bara ett insugningsrör med
ett munstycke. Service och underhåll av detektorn blir då enklare men man förlorar i reaktionstid
viket givetvis beror på rörets längd. Sen finns farhågor att rören för eller senare blir
igensmutsade.
Trafikverket har redan aspirerade system för vissa typer av miljögivare i tex Södra Länken. För
dessa system är avståndet mellan analysatorerna och tunnelutrymmet av mindre betydelse
eftersom dessa används för att reglera miljön och är därmed inte ett säkerhetskritiskt system. I
vissa aspirerande rökdetektorsystem används en automatisk switch som gör att flera rör kan
kopplas till samma detektor. Växlingen mellan de olika rören försämrar där reaktionstiden. Sen
blir rören antagligen ganska långa för att kunna samla in luft från flera platser. En nackdel är att
den mekaniska enhet som växlar mellan de olika rören ger en fördröjning samt blir ytterligare en
felkälla att övervaka och underhålla.
2.4 Rökdetektorer genom ljusspridning
De rökdetektorer som används i detta projekt har byggt på ljusspridning. Exakt hur tillverkarna
resonerar är inte helt analyserat men det är den teknologi som finns på marknaden. De olika
0
2
4
6
8
10
12
0 100 200 300 400 500
Effe
kt i
MW
Tid i sekunder
Effektutveckling FAST kurvan Q(t)= 0,047*t2
FAST Kurvan
Proveld 0.5 MW
SLUTRAPPORT 10 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
leverantörerna har olika sätt att hantera sin detektion men generellt kan sägas de har en ljuskälla
som lyser igenom provluften och om luften innehåller rök kommer ljuset att antingen fördunklas
eller spridas och det är detta som detekteras.
Den mätskala som rökdetektionen mäter i är utsläckningar per meter. På engelska blir det
extentions per meter. Det krävs en större utläggning för att förklara detta men förenklat kan det
intuitivt förstås att ju mer rök desto mer utsläckningar och därmed högre mätvärden. Detaljerade
beskrivning av mätskalorna kan tillhandahållas av tillverkarna.
2.5 Material för att skapa rök eller förbränningsgaser
Det finns ett antal möjligheter för att skapa rök och förbränningsgaser som kan användas vid
verifiering av branddetektorer. Att använda rökmaskiner som skapar så kallad teaterrök som
rökkälla valdes bort av flera skäl. Dels ger det ingen realistisk rök som kan jämföras med en
fordonsbrand och dels hettar vissa rökdetektorer upp provluften innan den passerar detektorn
och då är det troligt att teaterröken dissemineras och därmed görs inte någon detektering. Denna
uppvärmning av provluften görs främst för att förhindra falsklarm p.g.a. av dimma. Detektorer
som detekterar förbränningsgaser reagerar inte heller på teaterrök.
Eldning med ved eller kol ger inte det kontrollerade brandförlopp som önskas.
Reproducerbarheten är svår då antändningstiden av detta bränsle är olika beroende fall till fall.
Det är även nästan omöjligt att få till ett brandförlopp så att de hårt ställda kraven på
detekteringstid uppfylls. Bland annat är det svårt att på kort tid antända ved i kamin så att det blir
övertänt.
Diesel och bensin ger båda realistiska förhållande av rökutveckling och effektutveckling av en
brand i en vägtunnel. Dessa vätskor gör att tester är förhållandevis lätta att reproducera men det
ger även möjlighet att snabbt starta och stanna en proveldning. Av miljömässiga själv valdes
alkylatbensin samt även diesel som bränsle i försöken den 22 mars. I försöken den 15 december
gjordes alla tester med diesel.
2.6 Brandförlopp och testmetod
Enligt teorin för brandtillväxt eskalerar en eld enligt en T2 kurva, dvs. tiden i kvadrat, se figur 3.
Tillgång till eller beskaffenhet på brännbart material och utformning ger det en koefficient som
indikerar om det är en snabb eller långsam tillväxt. I säkerhetskoncepten för vägtunnelprojekt
diskuteras och fastställs den mest troliga brandtillväxtkurvan beroende på anläggning.
Gemensamt mellan dessa kurvor är den exponentiella tillväxten över tiden som skapar ett
praktiskt problem för verifiering. Det är mycket svårt att ta fram en proveld som följer en viss
kurva och som samtidigt avger en trolig mängd rök, värme samt förbränningsgaser.
SLUTRAPPORT 11 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
En av bakgrunderna till projektet har varit att kunna ta fram krav för att kunna upphandla
tillförlitliga produkter. I det ingår att ta fram testmetod för att verifiera kraven. Projektet har
valde att skapa en proveld som momentant blir övertänt och därefter fortsätter i samma effekte i
ytterligare fem till tio minuter. Dock återstår det ett visst arbete med att säkerställa en sådan
metod.
3. Utrustning
Utrustningen som utvärderats är två rökdetektorer, en siktdetektor som i detta fall fungerar som
rökdetektor, en gasdetektor, en värmekabel samt videoanalys från en kamera.
Samtliga detektorer har egenövervakning som kontroller funktionen av detektorn och larmar vid
fel. De uppvisar robust uppbyggnad och har hög IP klassning som är klassningen för att verifiera
skydd mot partiklar och vatten. IP klassning indikerar dock inget om tillförlitligheten av detta
skydd över tiden.
3.1 Fireguard från Sigrist-Photometer (www.photometer.com)
Fireguard från Sigrist är en rökdetektor baserad på ljusspridning. Detektorn är enkel i sin
utformning vilket göra att den är enkel att installera och underhålla. Fireguard innehåller inga
rörliga delar och är därmed beroende av det yttre luftflödet för att luften skall passera genom
detektorn. Avsaknad av fläkt är i praktiken av mindre betydelse för att vid de fåtal tillfällen det
inte finns något luftflöde i en vägtunnel skulle röken komma fram till detektorn i alla fall.
Fireguard finns installerat i många europeiska vägtunnlar. Leverantören Sigrist har även
lösningar med aspirerande system. IP klassade till IP65.
3.2 Vicotec 450 från Sick (www.sick.com)
Victotec 450 detektorn från Sick är en siktmätare anpassad för tunnelmiljöer som mäter
fördunklingen av ljus. I denna applikation mäter den fördunklingen orsakad av rök vilket i
praktiken gör den till en rökdetektor. Utrustningen har inbyggd kalibrering där detektorn själv
kompenserar för nedsmutsning. IP klassad till IP66.
3.3 Smotec 450 från Sick (www.sick.com)
Smotec 450 från Sick är en rökdetektor som mäter ljusspridning. Det är ett aspirerande system
med ett munstycke och en slang till själva detektorn. Munstycket monteras i taket och via slangen
sugs provluften in i detektorn. Detta kräver en fläkt i detektorn. För att undvika falsklarm från
vattenånga såsom dimma hettar detektorn upp provluften så vattnet förgasas. IP klassad till IP66.
3.4 Sentio detektor från Firefly (www.firefly.se)
Sentio detektorn från Firefly är en gasdetektor som mäter gaskoncentrationerna från olika typiska
förbränningsgaser och baserat på deras inbördes koncentrationer ger detektorn ett larm. Firefly
SLUTRAPPORT 12 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
kallar teknologin till MGD – Multi Gas Detektor. Teknologin är avancerad och kräver en del
datakraft till avancerade beräkningsalgoritmer för att kunna jämför dessa koncentrationer och
därmed detektera om det är en brand. Styrkan med denna teknologi är just att det är den relativa
koncentrationerna av de olika gaserna som ger ett larm och inte ett enskilt mätvärde i sig.
Problemställningen är svårigheten att bestämma vilken kombination av mätvärden som skall ge
ett larm. Trafikverkets mål är att kunna detektera i så tidigt skede som möjligt utan att ge
falsklarm. Med av tillverkaren inställda larmgränser som indikerar larm är det svårt för
Trafikverket att själva trimma in olika larmnivåer. Teknologin i sig är så avancerad att det skulle
vara svårt för Trafikverket själva att bygga upp den kompetens som skulle behövas för att kunna
göra justeringar av larmnivåer.
3.5 List sensor kabel från Listec (www.listec-gmbh.com)
Från Södra Länkens öppnade har en linjär värmekabel från Listec varit installerat som enda
branddetekteringsutrustning i trafikutrymmet. Produkten är kallad List Sensor Cable av
leverantören men bland gemene man även kallad Listec-kabel. Produkten finns installerade i
många europeiska vägtunnlar. Linjära brandkablar kan vara uppbyggda på olika sätt vilket
innefattar elektroniska givare och optiska fiber. List detektorn från Listec är uppbyggd med
elektroniska temperaturgivare som sitter med åtta meters intervall inbäddade in en kabel. Data
från dessa givare avläses av centralutrustning som där analyserar förändringar över tiden samt
absolut temperatur. Beroende på inställningarna i central utrustningarna ger den larm vid
antingen för hög temperatur eller om temperaturen förändrats för fort över tiden. Justeringen av
larmnivåerna blir då en avvägning mellan hög känslighet med risk för falsklarm mot lägre
känslighet där falsklarmen minimeras, men då kanske larmar för sent vid bränder.
3.6 Avgiven effekt under proveldning
Under normal förhållanden kan den avgivna effekten med tillräcklig noggrannhet beräknas
baserat på bränsletyp och vätskeytans area. Med olika diametrar på dessa lock kan då olika
effekter verifieras mot detektorerna. Se tabell 1 för en uppskattning av brandeffekt beroende av
kärldiameter och bränsletyp.
SLUTRAPPORT 13 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Kärldiameter Bränsletyp Uppskattade effekt
315 mm Diesel 0.15 MW
400 mm Diesel 0,25 MW
500 mm Diesel 0,5 MW
630 mm Diesel 0,7 MW
315 mm Bensin 0,25 MW
400 mm Bensin 0,5 MW
500 mm Bensin 0,7 MW
630 mm Bensin 1 MW
Tabell 1. Tabell över avgiven effekt mot kärlens diameter. Effektsiffrorna är avrundade.
Förenklat kan man säga att bränslenivån sjunker med en halv centimeter per minut om man
använder diesel eller bensin att elda med. Det innebär att ett par centimeters vätskedjup tar sex
till åtta minuter att förbränna helt och hållet vilket är en fullt tillräcklig tid för en proveldning när
målet är att detektera under 90 sekunder.
Den stora utmaningen är att skapa en realistisk rökutveckling under reproducerbara
förhållanden. Det kommer att vara höga lufthastigheter vid kö och därmed är det realistiskt med
tester med hög lufthastighet. Med hög tillförsel av syre blir förbränningen bättre än vad som
förväntas vid lägre vindhastighet och skapar därmed en mindre rökutveckling. Genom att
använda två lock i stället för ett samt genom att placera dessa efter varandra i luftriktningen
kommer flamman från första elden att skärma av den andra och därmed skapa en riklig och
reproducerbar rökutveckling.
3.7 Kärlens utformning
De kärl som användes under eldningen är ändlock till vanliga ventilationsanläggningar för
kontorshus och industrianläggningar vilket gör att de är lätta att få tag på hos grossister. Det finns
ett antal standardiserade diametrar för dessa lock och beroende på arean och bränsletyp så ger
detta en förutbestämd effektutveckling under eldningen. Höjden på dessa lock är cirka en
decimeter som därmed rymmer ett antal liter bränsle utan att för den skull behöva fylla till
bredden.
3.8 Problemställningar med tunnel tvätt
På grund av den kraftigt nedsmutsningen tvättas tunnlarna regelbundet. För Södra Länken görs
det en heltvätt av tunneln två gånger per år vilket även inkluderar tak och väggar. Under höst-,
vinter- och vårsäsongen tvättas väggrenen av varje vecka med en så kallad supersugmaskin som
spolar vatten och suger upp smutsvattnet. Även portalerna blir rejält nedsmutsade och de
varierbara trafikskyltarna spolas under avstängningarna rikligt med vatten. De detektorer som
SLUTRAPPORT 14 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
användes i projektet blev givetvis även de nedsmutsade och påverkades av detta. Erfarenheter
visar att nedsmutsningen blir större beroende var de är placerade. T.ex. är luftflödet och därmed
nedsmutsningen ganska hög direkt i anslutning till fläktarna.
Rök- och gasdetektorerna måste få in provluft i mätkammaren och i den genomföringen är det
risk att vatten tränga in från tvättningen. Att sätta ett vattentätt filter är inte att rekommendera
då det kan hindra rök från att komma in i detektorn. Med den placering av utrustning som
gjordes blev detta inte ett problem, men kan mycket väl bli detta i framtida projekt.
Den siktdetektor som utvärderas har ingen mätkammare utan ett luftgap på ett par decimetrar.
Därmed behövs inget insug till en mätkammare, men tvättningen är ändå en utmaning då det
stänker smutsigt vatten som fastnar på glasytorna. Även om detektorn har logik som
kompenserar för nedsmutsning finns det en övre gräns för hur nedsmutsad den kan vara.
Allt tvätt sker med vatten eller vattenbaserade medel. När det är för kallt ute ställs den tvättning
med vätska in och endast sopning sker. Vi dessa fåtal tillfällen blir det rejält dammigt i
anläggningarna vilket under utvärderingsprojektet resulterade i falsklarm på rökdetektorerna.
Men eftersom dessa tillfällen är kända redan i förväg borde dessa falsklarm vara lätta att hantera
från en övervakningscentral.
4. Tester samt testresultat
Testerna har utförts i Södra länken utanför driftutrymme 361 – Hammarbytunneln. Valet styrdes
främst av att det var lätt att installera utrustning på portalerna i närheten till driftutrymmet, men
även för att det är en svår miljö med fyra körfälts bredd på tunneln. Detektorerna placerades
upphöjda mot taket på två portaler, dvs. på portal 15 och portal 17 i Hammarbytunneln.
SLUTRAPPORT 15 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Bild 1. Schematisk bild från ett tunneltvärsnitt. I Södra Länken finns det ingen kabelkulvert,
men i övrigt är den likartad. Vid proveldningsplatsen är det tre körfält med cirka 15 meter bred
tunneltvärsnitt. Där rök och gasdetektorerna är placerade, dvs portal 15 och 17, är det fyra
körfält bred med en tunnelbredd närmare 20 meter. Rök och gasdetektorerna monterades vid
taket cirka en meter ovanför upp från portalen. Avståndet mellan proveldningsplats och
rökdetektor var 250 meter för portal 15 respektive 450 meter för portal 17.
Sammanlagt genomfördes tre olika testomgångar vid tre olika avstängningar. Testmetoden
justerades efter varje testomgång och vid sista testomgången kan testerna anses vara
reproducerbara och resultatet tillförlitligt.
Inför varje test synchroniserades klockorna i respektive mätutrustning.
4.1 Försök med vedkamin, februari 2011
Vid första försöket användes två vedkaminer av en typ som använts som värmekälla för en äldre
typ av militärtält. Mycket av det testet var av orienterande natur där projektmedlemmarna byggde
upp erfarenheter kring fortsättningen med projektet. Kaminerna placerades cirka 50 meter från
SLUTRAPPORT 16 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
första portalen, dvs. portal 15. Denna kamin gav en väldigt bra förbränning med nästan ingen rök.
Vid detta provtillfälle gav rökdetektorerna inget reellt utslag men gasanalystorn gav larm.
Några direkta mätresultat från detta test framkom inte och finns därmed inte redovisade. Efter
visst resonemang har även slutsatsen dragits det är ett ganska osannolikt brandförlopp med en
perfekt brand som då inte innehåller en realistisk rökutveckling. Sen kan tilläggas att det är svårt
att reproducera detta försök då antändning av ved kan vara svår att få likadan. Detta märktes av
ganska tydligt under försöken med kaminernas ganska olika rökutveckling. Intuitivt kan det vara
lätt att förstå olikheter i eldningsförlopp i en kamin då vedträna är av olika kvalitet, mängd och
storlek.
4.2 Tester med bensin och diesel som bränsle
Det andra och tredje försöket användes cirkulära kärl med diesel och bensin som bränsle. Vid
dessa försök var själva proveldningsplatsen 250 meter upp från första detektorn och där tunneln
har en bredd av motsvarande tre körfält.
Det blev ett antal olika proveldningar med olika effektstorlekar, försöksuppställningar samt med
diesel och bensin. Utmaningen ligger i att få ett snabbt antändningsförlopp för att snabbt skapa
en jämn rökutveckling.
Försöken med de cirkulära ändlocken fungerade bra. Själva arbetet med framtagning av
eldningsmetod med utvärdering av olika kärl och effektsiffror visade sig vara dock vara mer
komplicerat än förväntat och mer arbete kommer att behöver för att fastställa en eldningsmetod.
Främst är det den höga lufthastigheten som gav, för våra mål, en för bra förbränning med de kärl
som använts. Den höga lufthastigheten gav en bra tillgång till syre för elden. Det är i och för sig
ett normalt förhållande med hög lufthastighet, men skillnaden är att en brand i ett fordon blir lite
avskärmat. Därför riktades försöken in på att använda flera ändlock placerade efter varandra i
luftströmmens riktning. Då skärmar den första elden av den andra med en ganska stor
rökutveckling till följd.
4.3 Resultat från 22 mars
Proven i mars gav bra svar på hur projektet skulle fortsätta arbetet. Rökdetektorerna gav utslag
även med förhållandevis låga koncentrationer av rök vilket i sig visade att teknologin är
tillförlitlig. Totalt gjordes sju proveldningar under detta test. Försök med effekten en halv
megawatt gav tillräckligt utslag för att man tydligt kan se att det blev en rökutveckling även om
det är svårt att undvika falsklarm vi de låga detekteringsnivåerna.
Tyvärr blev data från de senare proveldningarna bortraderat på grund av en krånglade datalogger.
Datat från de mindre proveldningarna registrerades dock och det är det datat som kanske är mest
SLUTRAPPORT 17 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
värdefullt eftersom det visar att det fungerar att detektera rökutvecklingen även i små
koncentrationer.
I tabell 2 redovisas data från försöken i mars. Mätvärdena passerade egentligen inte de
förbestämda larmgränserna för brand. Vid noggrannare analys i graferna syns det dock tydligt att
röken detekterats och då mättes detekteringstiden direkt i pappret från de utskrivna mätgraferna.
Vid detekteringsnivåer som här räknats som detektion kan i vissa fall hamna under brusnivåer
under normal drift vilket då skulle ge ett falsklarm. Vid en riktig installation skulle en styrlogik
kunna programmeras att analysera mätdata och skilja bort enstaka toppar av mätvärden som
brus utan att för den skull ge större fördröjningar av detektering.
Försök nr Kärl diameter
Bränsle Utvecklad effekt
Starttid Tid till detektering portal 15 min
Tid till detektering portal 17
1 315 Bensin 0,25 MW 23:32:45 3:07 -
2 400 Bensin 0,5 MW 23:44:23 3:04 3:56
3 500 Bensin 0,7 MW 23:53:45 2:29 3:48
4 630 Bensin 1 MW 00:05:00 2:09 2:51
5 400 Diesel 0,25 MW 00:12:45 4:04 -
6 630 Diesel 0,7 MW 00:24:18 2:29 3:15
7 2x400 mm + 500 mm
Diesel 1MW 00:35:09 0:57 2:15
Tabell 2. Data från rökdetektorerna vid proven i mars. Detekteringstiden är manuellt mätt från utskrivna grafer med hög upplösning.
I figur 4 och figur 5 ses detekteringarna från portal 15 respektive 17 från försök nummer 2, 3 och
4. För försök 5, 6 och 7 tappade den krånglande loggen bort data från Vicotec och Smotec
detektorerna. Mätningar från försök 1 var för små för att ge ett tydligt utslag och är därmed inte
redovisad.
Amplituden indikerar storleken på rökutvecklingen. För att kunna få in data från Smotec, Vicotec
och Fireguard i samma graf har mätvärdena normaliserats mot varandra. Det gör att dels
amplituden på y-axeln inte går att läsa som absoluta värden utan bara som relativ mot
bakgrundsnivån samt dels att det inte går att fastställa vilken detektor som gav högst utslag. Dock
är det tydligt att detektorerna reagerade på röken.
SLUTRAPPORT 18 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Figur 4: Försök i mars för försök 2, 3 och 4, portal 15. Observera att amplituden (y-axeln) är normaliserad för att ge ett likartat utslag mellan fabrikaten i grafen.
-5
-3
-1
1
3
5
7
9
23
:45
:00
23
:46
:16
23
:47
:32
23
:48
:48
23
:50
:04
23
:51
:20
23
:52
:36
23
:53
:52
23
:55
:08
23
:56
:24
23
:57
:40
23
:58
:56
00
:00
:12
00
:01
:28
00
:02
:44
00
:04
:00
00
:05
:16
00
:06
:32
00
:07
:48
00
:09
:04
00
:10
:20
00
:11
:36
00
:12
:52
00
:14
:08
Portal 15. 22 mars 2011. Data från försök 2, 3 och 4
Fireguard 15
Smotek 15
Victec 15
SLUTRAPPORT 19 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Figur 5: Försök i mars för försök 2, 3 och 4, portal 1. Observera att amplituden (y-axeln) är normaliserad för att ge ett likartat utslag mellan fabrikaten i grafen. Smotec detektor gav inget utslag för försök 2.
Från dessa resultat kan man grafiskt se en tydlig reaktion vid de tre proveldningarna. Dock är
mätnivåerna låga och det ger stor risk för fellarm.
4.4 Resultat från 15 september
De resultat som uppnåddes i september är fullt tillräckliga för att projektet skall vara nöjda med
att teknologin fungerar enligt de krav som uppställdes. Studerar man graferna från
rökdetektorerna i figur 6 och figur 7 ser man att de tre olika rökdetektorer reagerar direkt så fort
röken kommit fram till detektorerna och att detta upprepar sig på båda portalerna.
Frågeställningar som vilken detektor som reagerar snabbast faller bort genom en enkelt visuellt
översikt. Man ser tydligt att detektorerna reagerar samtidigt. Även test med halv megawatts
brandeffekt ger ett tydligt utslag för alla tre detektorerna på båda portalerna.
Studerar man data från portal 15 som är placerat närmast provelden skalat till en tio minuters
period ser man tydliga rökpuffarna ger större respektive mindre utslag över tiden. Det intressanta
-5
-3
-1
1
3
5
7
9
23
:45
:00
23
:46
:16
23
:47
:32
23
:48
:48
23
:50
:04
23
:51
:20
23
:52
:36
23
:53
:52
23
:55
:08
23
:56
:24
23
:57
:40
23
:58
:56
00
:00
:12
00
:01
:28
00
:02
:44
00
:04
:00
00
:05
:16
00
:06
:32
00
:07
:48
00
:09
:04
00
:10
:20
00
:11
:36
00
:12
:52
00
:14
:08
Portal 17. 22 mars 2011. Data från försök 2, 3 och 4.
Fireguard 17
Smotec 17
Victec 17
SLUTRAPPORT 20 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
är att dessa förändringar i rökintensitet registreras samtidigt på alla tre detektorerna, se figur 8.
Den samtidiga reaktionen på rökpuffarnas intensitet göra att man med god säkerhet kan fastställa
att rökdetektorerna reagerar momentant när röken kommer fram till detektorerna. Det gör också
att den teoretiska beräkningen för röken att transporteras från proveldningen till detektorerna
beroende på lufthastigheten inte överensstämmer med den faktiska uppmätta av rökdetektorerna.
Varför röken inte transporteras enligt den beräknade tiden är inte fastställt men förändringen av
bredden på tunneln påverkar samt att lufthastigheten kan vara olika beroende på olika höjd i
tunneln.
Något förvånande blev det även detektion i List detektorn vid försök 2 och 3. Detektionstiden var
längre än projektets krav, men till skillnad från andra försök och även riktiga bränder i Södra
Länken blev det i alla fall detektion.
I tabell 3 fås en översikt av mätdata från försöken i september. Det är inte helt enkelt att jämföra
tiden för till en detektion för List kabeln och för rökdetektorerna då dessa satt med olika avstånd
från proveldningsplatsen.
Data från försöken den 15 september 2011
Försök nummer 1 2 3
Effekt 0.5 MW 0.75 MW 0.75 MW
Vindhastighet 5.5 m/s 5.5 m/s 3 m/s
Tändning påbörjas 22:58:50 00:05:10 00:39:30
Uppskattad tid för övertänt med riklig rökutveckling + 70 sekunder + 60 sekunder + 90 sekunder
Data från List sensorn
Tid för värme att transporteras till List-kabel Cirka 15 sek Cirka 15 sek Cirka 15 sek
List-larm klockan Inget larm 00:09:13 00:44:38
Tid från tändning påbörjas till larm - 4:03 min 5:08 min
Data för Fireguard, Smotec och Vicotec
Teoretisk tid för luften att transporteras 250 m till portal 15 45 sekunder 45 sekunder 82 sekunder
Teoretisk tid för luften att transporteras 450 m till portal 17 82 sekunder 82 sekunder 133 sekunder
Tidpunkt för larm från Fireguard, Smotec 450 och Vicotec 450. Dessa larmade med någon sekunds skillnad och har därför jämställts till samma klockslag
23:01:44 00:07:34 00:33:24
Faktisk detektionstid från antändning börjar 2:54 min 2:24 min 3:54 min
Tabell 3: sammanfattning av data från testerna den 15 september. Detekteringstiden för rökdetektorerna kan minskas genom att placera dessa tätare mellan varandra. Lufthastighetet mätts med en portabel lufthastinhetsgivare vid proveldningsplatsen.
SLUTRAPPORT 21 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Figur 6: Proveldning i september, alla detektorer reagera signifikant på röken. Data från portal 15. Bruset från Fireguard kan troligen härledas till största delen från den stora mätskalan där ett lite fel förstoras upp.
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
22:5
5:04
22:5
8:04
23:0
1:04
23:0
4:04
23:0
7:04
23:1
0:04
23:1
3:04
23:1
6:04
23:1
9:04
23:2
2:04
23:2
5:04
23:2
8:04
23:3
1:04
23:3
4:04
23:3
7:04
23:4
0:04
23:4
3:04
23:4
6:04
23:4
9:04
23:5
2:04
23:5
5:04
23:5
8:04
00:0
1:04
00:0
4:04
00:0
7:04
00:1
0:04
00:1
3:04
00:1
6:04
00:1
9:04
00:2
2:04
00:2
5:04
00:2
8:04
00:3
1:04
00:3
4:04
00:3
7:04
00:4
0:04
00:4
3:04
00:4
6:04
00:4
9:04
00:5
2:04
00:5
5:04
00:5
8:04
Smotec 15
Victec 15
Fireguard 15
Portal 15, 15 september 2011. Data från alla tre försök.
SLUTRAPPORT 22 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Figur 7: Proveldning i september, här detektorerna på portal 17 som även de reagera signifikant på röken. Signalen från Smotec detektor vandrar lite över tiden. En möjlig orsak är ett elektriskt fel i mätsignalen.
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
22:5
5:04
22:5
8:04
23:0
1:04
23:0
4:04
23:0
7:04
23:1
0:04
23:1
3:04
23:1
6:04
23:1
9:04
23:2
2:04
23:2
5:04
23:2
8:04
23:3
1:04
23:3
4:04
23:3
7:04
23:4
0:04
23:4
3:04
23:4
6:04
23:4
9:04
23:5
2:04
23:5
5:04
23:5
8:04
00:0
1:04
00:0
4:04
00:0
7:04
00:1
0:04
00:1
3:04
00:1
6:04
00:1
9:04
00:2
2:04
00:2
5:04
00:2
8:04
00:3
1:04
00:3
4:04
00:3
7:04
00:4
0:04
00:4
3:04
00:4
6:04
00:4
9:04
00:5
2:04
00:5
5:04
00:5
8:04
Smotec 17
Victec 17
Fireguard 17
Portal 17, 15 september 2011. Data från alla tre försök.
SLUTRAPPORT 23 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Figur 8: Försök 3. Röken kom i rökpuffar med olika intensitet. Här från portal 15. Vid portal 17
hade röken blandats mera och gav därmed en jämnare detektion.
4.5 Bakgrundsbrus
För Fireguard-detektorerna blev det ganska mycket variationer i brusnivåerna. Det finns ett antal
förklaringar till detta som inte har utretts i detalj. Injusteringen av mätområdet är troligen den
största förklaringen till variationerna. Mätskalan sattes till 0 till 400 mE/m av leverantören i
projektets början. Det visade sig efterhand att vårt intresse fokuserade på mätområdet 0 till 40
mE/m. De mätutslag vi fick var i storleksordningen 10 mE/m och variationerna i bruset var med
mätskalan någon eller ett par mE/m. I procent är detta inte stort, men med ett relativt ett utslag
på 10 mE/m påverkar detta tydligt. Det tidiga brandförloppet genererar inte speciellt mycket rök
och med det i åtanke borde mätskalan ha satts till kanske o till 40 mE/m. Om det resonemanget
stämmer borde bruset reduceras ned till en tiondel. En ytterligare faktor kan vara att bruset beror
på att kablage inte bestod av den önskade kvaliteten.
För en tidig branddetektering är det främst intressant att mäta att de brinner och inte hur mycket.
Det gör att mätvärden större än 30-40 mE/m bara indikerar det brinner ordentligt, men det
borde exempelvis kunna ses visuellt i en kamerabild.
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
SMOTEC15
VICTEC15
FIREGUARD1
2011-09-15 Försök nr 3. Detektorer placerade på portal 15,Effekt 0.7 MWatt.Lufthastighet 3 m/s.
SLUTRAPPORT 24 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Det som kanske är märkligt är amplituden på bruset på portal 15 ökade med tiden medan den
minskade på portal 17. Det är motsägelsefullt då de flesta felkällor borde påverka utslagen av brus
i samma riktning.
För Smotec 450 rökdetektorn monterad på portal 17 blev det ganska konstiga signalvärden vid
sista proveldningen. Detektorn reagerar distinkt på rök, men potentialen ser ut att vandra över
tiden. En förklaring kan vara att kommunikationsgränsnitet hade jordningsproblem.
5. Slutsatser
Resultaten kan beskrivas som lyckade. Detektionen av så små bränder visade sig att utrustningen
hanterade även efter att ha suttit uppe under en nästan ett år. Inga falsklarm uppkom under
tiden, men med snävare ställda larm som därmed ökar känsligheten är det kanske något som skall
bevakas.
5.1 Rökdetektering
Projektet har visat att rökdetektering fungerar och då även med förhållandevis ganska liten
rökutveckling. De tre olika rökdetektorerna, inkluderar Vicotec i detta, gav alla momentant utslag
av röken så fort denna kommit fram till detektorn. Det går även att utläsa samtidiga förändringar
av rökutvecklingen från dessa detektorer vilket i sig förstärker antagandet att dessa ger en
momentan detektion. Projektet ser detta som ett bevis på att rökdetektorer ger en tillförlitlig
detektion även i de svåra förhållanden som råder i svenska vägtunnlar.
Avståndet mellan detektorerna bör analyseras. Detekteringen gav momentana utslag vid
förändringar av röknivåerna vilket i sig är positivt ur tillförlitlighetsperspektiv. Men om
detektorerna är placerade med för långt avstånd påverkar det detektionstiden negativt. Att
placera detektorerna närmare varandra snabbar upp detekteringstiden men till en högre kostnad.
5.2 Gasdetektering
Multigasdetektor från Firefly gav inget larm vid de proveldningar som gjordes i september. Det
skall inte tolkas som att teknologin inte fungerar. Det är mer sannolikt att de komplicerade
algoritmerna måste fortsätta analyseras och därefter justeras så att en tillförlitig detektering ges.
Tills vidare finns inget fortsatt arbete för Trafikverket med just denna typ av teknologi.
Det bör också påpekas att gasdetektorn detekterar förbränningsgaser och inte rök. Det är inte
självklart att det är samma förutsättningar för transport av förbränningsgaser som det är för rök.
Spekulativt skulle det kunna vara så att förbränningsgaser sjunker ned mot marken snabbare än
vad rök gör.
5.3 Linjär värmekabel
SLUTRAPPORT 25 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Den installerade linjära värmekabeln från Listec larmade vid försöken i september vid
brandeffekten 0,7 MW, men däremot ingen detektion från försöken i mars. Det kan ha sin
förklaring i att under våren 2011 har känsligheten justerats ned för List kabeln vilket gör att det
var olika inställningar i mars jämfört med i september.
Avståndet mellan proveldningsplatsen och List kabeln var storleken tio meter sidledes eftersom
de sitter vid sidorna av körbanorna. De två detekteringarna i september tog 4 minuter respektive
5 minuter vilket i sig är långt över projektets kravbild på detektering inom 90 sekunder. En
bidragande faktor är att det tog över en minut för att proveldningen skulle bli övertänt och
därmed producera en värmeutveckling Men faktum kvarstår att med det korta avståndet till
detektorerna, är detta fortfarande lite väl lång tid och det är svårt att förbättra denna
detekteringstid. Det gör att det är svårt att motivera List-kabeln som tillförlitligt
branddetekteringsutrustning i ett tidigt skede med de nuvarande inställda parametrarna.
Projektet var i sig var positivt överraskade av att det blev detektering från List kabeln då tidigare
något större bränder tagit förhållandevis lång tid innan larm. Det gör att projektet ser att det
finns utrymme att fundera på om det går att optimera denna typ av teknologi bättre samt att även
försöka förstå vad detektorn larmar på. Det vill säga om det är strålningsvärmen från eldflamman
eller om det är den varma luften som transporterats upp till kabeln.
5.4 Detektion via bildanalys från kamerabild
Vid försöken i mars installerades en kamera med videodetektering av rök via bildanalys. Med de
inställningar som fanns på utrustningen gav detta inget utslag förrän det blev en kraftig
rökutveckling i sista försöket. Eftersom både rökdetektorerna och siktdetektorerna redan larmat
på mindre rökutvecklingar, betraktades just dessa försök som mindre intressant. Det skall inte
likställas med att rökdetektering via bildanalys inte är tillräckligt tillförlitligt för mindre bränder.
Slutsatsen är egentligen mer att en kamera med ren kameralins kan detektera rikligt med
rökutveckling.
Projektet fördjupade sig inte i problemställningarna med nedsmutsning av kamerabilden och inte
heller hur man skulle kunna ställa in parametrar för att få en tidig detektion med det förhållanden
som finns i Södra Länken. För att bygga upp en kompetens inom detta område skulle Trafikverket
samt entreprenören som samarbetar nära Trafikverket behöva arbeta med parametrarna och
analysera hur dessa skall ställas in. Dels behövs erfarenheter av viktiga tekniska parametrar som
hör till bildanalysen och dels behövs erfarenheter av hur dessa parametrar påverkas av
nedsmutsning, ljusförhållanden samt kamerans vinkel mot körbanan. Kamerans vinkel mot
körbanan är ofta riktad snett nedåt för att optimera detektion av stillastående fordon. En
kameraplacering optimerad för övervakning eller rökdetektering skulle riktas mer framåt än
nedåt.
SLUTRAPPORT 26 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
5.5 Underhållsintervallet
Utrustningen var uppsatt i Södra Länken ifrån oktober 2010 till sista testerna i september 2011
vilket innebär att de var i drift genom hela vintern genom den värsta nedsmutsningsperioden.
Båda rökdetektorerna Smotec 450 och Fireguard klarade denna period utan att något underhåll
krävdes och samtidigt klara av att detektera under proveldningarna.
För att säkerställa funktionen är det sannolikt nödvändigt att rengöra dessa rökdetektorer liknade
Smotec 450 och Fireguard en gång per år.
Siktdetektor Vicotec 450 fick ett larm för nedsmutsningen efter ha suttit uppe under de värsta
månaderna och behövde därför en rengöring i mars. Vicotec 450 detektorn har öppna glasytor där
nedsmutsningen lätt lägger sig, men samtidigt är det ganska lätt att rengöra med trasa och
rengöringsmedel. Rengörningsmomentet går att jämföra med det arbetet drift och underhåll gör
vid den manuella rengöringen av över 400 kameror som görs två gånger per år i Södra länken.
Skulle utrustning med likartad uppbyggnad som Vicotec 450 installeras, skulle det vara
förhållandevis enkelt att lägg till i storleksordningen ytterligare 100 rökdetektorer till den
manuella rengöringen.
Fireflys detektor har larmfunktion för om filtret blir för nedsmutsat. Sentiodetektorn
installerades redan i mars 2010 och var i drift ända fram till testerna i september utan att larma
för igensatt filter.
Fireguard detektorerna var i drift under hela testperioden utan larma för igensmutsning. Ingen
rengöring gjordes på dessa heller. Ur deras installationsmanual beskrivs att det rekommenderar
kalibrering en gång per år.
Sammanfattningsvis baseras underhållsintervallet på val av teknologi. För en lösning med
siktdetektor kan det krävas regelbundet underhåll i form av rengöring två gånger per år. För
rökdetektorerna blir det längre intervall men en översyn en gång per år är motiverat för att
säkerställa funktionen.
6. Rekommendationer
Baserat på den erfarenhet som har byggt under utvärderingarna gör att projektet ger följande
rekommendationer gällande användandet av rökdetekteringsutrusning i tunnlar med längd över
300 meter:
Att komplettera framtida tunnelanläggningar med rökdetekteringsutrustning för de fall
då behov av extra snabb detektion föreligger.
Att undersöka existerande tunnelanläggningars branddetekteringsutrustning, för att
utreda behovet av kompletterande åtgärder som t.ex. rökdetektorer.
SLUTRAPPORT 27 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Att utreda hur konventionell linjär branddetekteringsutrustning skall användas i
kombination med rökdetektering.
Vidare rekommenderar projektet:
Att ta fram ett dokument som beskriver de funktionella kraven samt beskriver
testmetoden. Där bör avstånd mellan detektorerna fastställas, detektionstid, lämplig
placering, datakommunikationsprinciper, miljökrav etc.
Att fortsätta arbeta med att ta fram en proveldningsmetod baserat på de resultat projektet
tagit fram.
Att starta ett separat projekt för att se undersöka möjligheter och gränser med
videodetektering av rök.
7. Referenser
Automatic fire detection in road traffic tunnels, T.T. Aralt, A.R. Nielsen, 2008.
Fire detection in tunnels an actual overvie on technologies and systems, Dr Arnd Rogner 2009.
8. Bilagor
Bild 2. Uppställning av proveldningsplatsen. Tre körfälts bredd på vägbana. Denna bild är
tagen från försöken den 22 mars med 0.25 MWatt effekt. Under proveldningskärlet ligger en
cirka 3 meter lång isoleringsmatta för att skydda vägbanan mot eldflamman.
SLUTRAPPORT 28 (28)
Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version
Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer Projektnummer
[DokumentID] [Ärendenummer] [Projektnummer]
TDOK 2010:35 Mall_ Slutrapport v. 2.0
Bild 2 . Bild från proveldning den 22 mars taget från sidan.