Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn,...

28
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

Transcript of Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn,...

Page 1: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 2: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 3: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 4: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 5: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 6: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 7: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 8: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 9: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 10: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 11: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 12: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 13: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 14: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 15: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 16: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 17: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 18: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 19: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 20: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 21: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 22: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 23: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 24: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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

Page 25: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 26: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 27: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.

Page 28: Branddetektering i Södra Länken · 2012. 2. 24. · SLUTRAPPORT 1 (28) Skapat av (Efternamn, Förnamn, org.) Dokumentdatum Version Arne Strid 2011-12-15 1.0 Ev. dokumentID Ärendenummer

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.