Zabezpieczenie przeciwpożarowe metra

Historia metra sięga połowy XIX w., w Polsce o takim rozwiązaniu zaczęto myśleć w latach 20. XX w. Jakie rozwiązania stosuje się obecnie, by było bezpieczne i funkcjonalne?

Pomysł wyznaczenia szlaków poprowadzonych w tunelach, w których ruch pasażerski odbywa się niezależnie od warunków panujących na powierzchni ziemi, miał być rozwiązaniem problemu komunikacyjnego XIX-wiecznego Londynu. Koncepcję tę wdrożono już w 1863 r., otwierając pierwszą linię kolei podziemnej - Metropolitan Railway, w skrócie metro.

Niewątpliwy sukces tego przedsięwzięcia zapoczątkował nową epokę w organizacji miejskiej komunikacji zbiorowej. Jeszcze w XIX w., w ślad za Londynem, metro pojechało także w Glasgow i Budapeszcie (1896), Chicago (1897) i Paryżu (1900). W Londynie w tym czasie sieć podziemnej kolejki rozbudowano o sześć kolejnych linii!

W Polsce początek historii metra datuje się na 1925 r. - wówczas władze Warszawy podjęły uchwałę o opracowaniu projektu kolei podziemnej. Splot wielu wydarzeń i uwarunkowań, głównie o podłożu politycznym i ekonomicznym, doprowadził do wydłużenia realizacji tego przedsięwzięcia. Wojna ucięła te plany definitywnie, a tuż powojenna próba budowy zakończyła się fiaskiem.

Pierwszy odcinek pierwszej linii metra (M1) w Warszawie oddano do użytkowania dopiero w 1995 r. Kolejne otwierane odcinki sukcesywnie wydłużały trasę, a cała linia M1 została otwarta w 2008 r. Decyzję o budowie drugiej linii warszawskiego metra podjęto w 2005 r. Obecnie na linii M2 funkcjonuje 10 z 21 planowanych stacji, na etapie odbiorów (między innymi przez organy Państwowej Straży Pożarnej) są trzy kolejne, a całość ma zostać otwarta w 2023 r.

Podstawowe definicje związane z metrem, określone na podstawie rozporządzenia [1]:

• Linia metra - ciągły układ stacji i szlaków, wraz z torami, rozjazdami, budynkami i budowlami oraz urządzeniami przeznaczonymi do     prowadzenia ruchu pojazdów. Schemat fragmentu wschodniego-północnego II linii metra pokazuje rys. 1.
• Tunel szlakowy - budowla podziemna między stacjami metra.
• Wentylatornie szlakowe - obiekty techniczne z urządzeniami wentylacyjnymi, częściowo podziemne, zlokalizowane najczęściej blisko   środka szlaku pomiędzy dwiema stacjami. Pracują w systemie wentylacji podstawowej, zapewniając wymaganą wymianę powietrza na   stacjach i w tunelach. Na rys. 1 oznaczone są symbolem „V”.
• Stacje metra - budynki lub budowle przeznaczone do obsługi pasażerów, w których zatrzymują się pojazdy metra, wraz z urządzeniami   służącymi do obsługi ruchu pojazdów metra, peronami pasażerskimi i urządzeniami technicznymi przeznaczonymi do obsługi pasażerów,   a także pomieszczeniami służącymi do obsługi technicznej. Na rys. 1 oznaczone są symbolem „C”.

Na stacji metra wyróżnia się strefy, pokazane na rys. 2: publiczną (przejścia podziemne na poziomie -1, dostępne także w porze nocnej,gdy   pociągi metra nie kursują), pasażerską (inaczej biletową - dostępną dla pasażerów w godzinach kursowania pociągów) oraz technologiczną   (część niedostępna dla osób postronnych, mieszczą się tam elementy infrastruktury technicznej).

Jak zaprojektować bezpieczne metro?

Budowa każdej linii metra powinna być poprzedzona dogłębną analizą, która wykaże, że dany wariant trasy jest najbardziej potrzebny, tj. będzie gwarantował największe potoki pasażerskie. Skoro zaś metro z założenia ma być infrastrukturą złożoną z obiektów podziemnych, maksymalnie wykorzystanych przez pasażerów, to niezwykle istotną kwestię stanowi konieczność zapewnienia ludziom bezpieczeństwa. Problem jest dość złożony, bo na peronach, znajdujących się na drugiej kondygnacji podziemnej stacji, może przebywać w godzinach szczytu kilka tysięcy osób.

Ponad 30 lat temu, gdy pierwszy raz przystępowano do prac projektowych w Polsce, brakowało przepisów dotyczących wymagań bezpieczeństwa dla obiektów metra. Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych metra [1], zgodnie z którym projektuje się nowo powstające odcinki podziemnej kolejki, weszło w życie w 2011 r., a więc już po oddaniu do użytkowania linii M1 oraz po uzyskaniu pozwolenia na budowę centralnego odcinka linii M2. Wobec braku krajowych regulacji prawnych przed 2011 r. przy określaniu wymagań dla obiektów metra oprócz warunków technicznych dla budynków (których ustalenia można było zastosować jako wskazówkę do stosowania „przez analogię”, z pewnymi ograniczeniami) wykorzystano wiedzę inżynierską oraz wieloletnie doświadczenia zagraniczne.

Mówiąc o światowych doświadczeniach, nie sposób nie wspomnieć o wydarzeniu, które kompletnie zmieniło postrzeganie bezpieczeństwa pożarowego w obiektach infrastruktury metra oraz dobitnie pokazało, jakie wymagania muszą znaleźć się we wspomnianych polskich wytycznych. Mowa o pożarze, który miał miejsce na stacji King’s Cross w Londynie w listopadzie roku 1987 r. .

Bazując na wiedzy technicznej, zawartej głównie w zagranicznych standardach, opracowano wytyczne warunków ochrony przeciwpożarowej dla obiektów metra, które pełniły wówczas funkcję wymagań obowiązkowych. Można było w nich znaleźć podobieństwa i odesłania do obowiązujących przepisów (przeciwpożarowych i techniczno-budowlanych) dla budynków, a znając kontekst tragicznych londyńskich doświadczeń z 1987 r. - także wnioski ze zdarzenia na King’s Cross. Wytyczne te na przestrzeni lat ewoluowały i dziś większość ich postanowień, z modyfikacjami, znajduje się w rozporządzeniu [1].

Obecnie przy projektowaniu i budowie budynków metra oraz podziemnych budowli metra uwzględnia się odpowiednie wymagania bezpieczeństwa pożarowego określone w przepisach przeciwpożarowych oraz w przepisach dotyczących warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, z zastrzeżeniem nadrzędnych dla metra wymagań zawartych w załączniku 1 do rozporządzenia [1]. Warto pokazać kilka aspektów, które pokazują odmienność i specyfikę obiektów miejskiej kolejki w porównaniu do pozostałych budynków i obiektów budowlanych, szczególnie przepisów techniczno-budowlanych [5].

Szczególny charakter przepisów techniczno-budowlanych dla obiektów metra

Podział na strefy pożarowe

Perony pasażerskie i hale odpraw, wraz z tunelami szlakowymi, z uwagi na brak elementów oddzielenia przeciwpożarowego są jedną strefą pożarową, ciągnącą się przez kilkanaście kilometrów - od początku tunelu szlakowego przy stacji techniczno-postojowej, do końca torów odstawczych za ostatnią stacją. Wprawdzie perony pasażerskie i hale odpraw z uwagi na przeznaczenie pasują do kategorii zagrożenia ludzi ZL I, ale nie mają tu zastosowania przepisy określające maksymalną dopuszczalną powierzchnię strefy pożarowej. Zresztą jak podzielić na strefy pożarowe tunel kolejowy?

Ruchome schody ewakuacyjne

Można by rzec, że pewne dogmaty ochrony przeciwpożarowej budynków w metrze nie obowiązują - jak na przykład przepis pochodzący z warunków technicznych dla budynków (§ 252): „schodów i pochylni ruchomych nie zalicza się do dróg ewakuacyjnych.” Otóż w podziemnych stacjach metra schody ruchome, pod pewnymi warunkami, mogą być (i zazwyczaj są) schodami ewakuacyjnymi. Pozwala na to zapis warunków technicznych obiektów metra: „Do ewakuacji z podziemnych stacji metra dopuszcza się możliwość wykorzystania schodów ruchomych, jeżeli ich ruch jest zgodny z kierunkiem ewakuacji lub następuje ich zatrzymanie oraz ich maszynownia jest zabezpieczona stałym samoczynnym urządzeniem gaśniczym.”.

Duże natężenie przepływu ludzi o charakterze ciągłym i ograniczenia wynikające z architektury stacji metra nie pozwalają na oddzielanie schodów służących ewakuacji i schodów ruchomych do obsługi ruchu pasażerów, zatem zielone strzałki w posadzce oraz podświetlane oprawy kierunkowe wskazujące drogę ewakuacji do schodów ruchomych [fot. na str.] są jak najbardziej poprawne.

Wymaganie stosowania systemu integrującego urządzenia przeciwpożarowe

Nigdzie indziej w polskich przepisach nie wymaga się stosowania takich systemów. Ich ewentualna obecność jest decyzją inwestora, a czasami rozwiązaniem zamiennym uzgodnionym w ekspertyzie stanu ochrony przeciwpożarowej obiektu. Obiektom metra postawiono wymaganie:

„Obiekty budowlane metra powinny posiadać instalację systemu integracyjnego, który powinien umożliwiać:

• sterowanie automatyczne i ręczne urządzeniami przeciwpożarowymi, przy czym możliwość sterowań ręcznych powinna być priorytetowa i przeznaczona do wykorzystywania przez jednostki ratowniczo-gaśnicze i uprawniony personel;
• weryfikację sygnału alarmu pożarowego za pomocą innych systemów bezpieczeństwa;
• monitorowanie stanu pracy urządzeń bezpieczeństwa, które muszą działać w przypadku pożaru.”.

Przeciwpożarowy wyłącznik prądu

W rozporządzeniu dotyczącym warunków technicznych obiektów metra zawarto nieco inną definicję przeciwpożarowego wyłącznika prądu niż ta powszechnie znana. Określono, że PWP „odcina dopływ energii elektrycznej do wszystkich odbiorników na stacji metra, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru i prowadzenia akcji ratowniczo-gaśniczej”. Ta definicja wydaje się być pełniejsza i logiczniejsza niż zawarta w warunkach techniczno-budowlanych.

Stosowanie systemów zabezpieczenia przed zadymieniem

Jeśli na kondygnacji podziemnej budynku występuje pomieszczenie przeznaczone dla ponad 100 osób, to warunki techniczno-budowlane wymagają stosowania urządzeń zapewniających usuwanie dymu z tego pomieszczenia i z dróg ewakuacyjnych. Trochę w analogii do tego przepisu, ale w znacznie szerszym zakresie rozporządzenie [1] nakazuje wyposażać tunele, stacje metra oraz budowle metra spełniające funkcję użytkową budynków w instalację wentylacji pożarowej, zapewniającą skuteczne usuwanie dymu w sposób zapobiegający zadymieniu stacji, wyjść ewakuacyjnych i pomieszczeń, w których znajdują się urządzenia bezpieczeństwa.

W nowo projektowanych odcinkach metra planuje się systemy wentylacji podstawowej pracujące także w trybie wentylacji pożarowej (oddymianie peronów pasażerskich oraz tuneli) oraz lokalne systemy wentylacji oddymiającej (oddymianie poziomych dróg ewakuacyjnych części technologicznych stacji). Ewakuacyjne klatki schodowe występujące w infrastrukturze metra są zabezpieczane przed zadymieniem systemami nadciśnieniowymi.

Podejście do projektowania oparte na celach funkcjonalnych

O konieczności uwzględnienia inżynierskiego podejścia do projektowania zabezpieczeń przeciwpożarowych w przepisach techniczno-budowlanych mówi się już od lat, a udało się to zrealizować jak na razie tylko w przepisach dla metra. Jest to dowód na nową jakość bezpieczeństwa pożarowego projektowanych obiektów podziemnej kolejki. Dla porównania obecne warunki techniczno-budowlane dla budynków określają nakazowo konkretne wymagania, m.in. dotyczące szerokości, długości czy stosowania rozwiązań technicznych zabezpieczających przed zadymieniem. W rozporządzeniu [1] znajdują się ważne przepisy, które wytyczają cel, jaki należy osiągnąć, projektując warunki ewakuacji w metrze.

Pierwszym krokiem w projektowaniu tych warunków jest określenie celu w postaci czasu ewakuacji.

Podziemne budowle metra projektuje się i wykonuje w sposób zapewniający spełnienie następujących wymagań: szerokości dróg komunikacyjnych stacji metra stanowiących drogi ewakuacyjne z obiektu oraz łączną szerokość drzwi stanowiących wyjścia ewakuacyjne ze stacji ustala się w ten sposób, że ewakuacja osób znajdujących się na stacji nie będzie trwała dłużej niż czas ewakuacji (…). Czas ewakuacji, wyznaczony dla osób przebywających w najdalszym miejscu peronu pasażerskiego do miejsca bezpiecznego, określono na maksymalnie 10 min.

Drugim krokiem jest określenie tzw. miejsca bezpiecznego, którego sposobu wykonania nie narzuca się, lecz pozostawia w formie celu do osiągnięcia przy stosowaniu dowolnych środków.

Miejscem bezpiecznym może być zabezpieczone przed zadymieniem wyjście ewakuacyjne, które prowadzi na drogę publiczną, inne miejsce poza terenem stacji metra lub na terenie obiektu budowlanego metra, w którym przez projektowy czas trwania pożaru nie powstanie stan krytyczny środowiska oraz toksyczność zagrażająca zdrowiu i życiu ludzi, zapewniające możliwość wyjścia z niego na poziom terenu.

Aby sprawdzić poprawność przyjętych szerokości dróg ewakuacyjnych w nowo projektowanych stacjach, przeprowadza się analizę przewidywanego czasu ewakuacji (symulację ewakuacji) przy założeniu konieczności ewakuacji z poziomu peronu łącznie 3600 osób (po 1400 osób w dwóch składach metra oraz 800 osób na peronie stacji). Projektowane scenariusze dla peronu przewidują wykorzystanie do ewakuacji schodów stałych oraz jednego ciągu schodów ruchomych. Zazwyczaj na peronie projektuje się co najmniej dwa ciągi schodów ruchomych, ale w symulacjach przyjmuje się, że jeden z nich może być niedostępny ze względów serwisowych.

Stan krytyczny środowiska

W rozporządzeniu [1] znajduje się definicja „stanu krytycznego środowiska”, znanego powszechnie w nieco zmodyfikowanej formie jako „warunki bezpiecznej ewakuacji”. Graniczne parametry temperatury, zawartości tlenu czy ograniczenia widzialności spowodowanego dymem w literaturze branżowej są powszechnie znane i stosowane. Znajdziemy je między innymi w „Procedurach organizacyjno-technicznych w sprawie spełnienia wymagań w zakresie bezpieczeństwa pożarowego w inny sposób, niż określono to w przepisach techniczno-budowlanych, w przypadkach wskazanych w tych przepisach”, opracowanych przez KG PSP. Jednak po raz pierwszy zostały przytoczone w źródle prawa stosowanego.

Przepisy przeciwpożarowe i techniczno-budowlane stosowane w obiektach metra

W odniesieniu do obiektów infrastruktury metra mają zastosowanie wymagania określone w przepisach przeciwpożarowych oraz w przepisach dotyczących warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, z zastrzeżeniem wymagań zawartych w załączniku do rozporządzenia [1].

W praktyce odniesień do tych „podstawowych” wymagań jest bardzo wiele - od klasyfikacji stref pożarowych do ZL i PM, korytarzy (w części technologicznej stacji) poprzez ustalanie klasy odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego po wymagania przepisów przeciwpożarowych dotyczących m.in. instalacji wodociągowej przeciwpożarowej (w tym parametry hydrantów, sposób określania zasięgu hydrantu wewnętrznego), a także dróg pożarowych.

Podsumowanie

Współczesny poziom bezpieczeństwa pożarowego w różnego typu obiektach jest wypadkową wniosków wyciągniętych ze zdarzeń mających miejsce w przeszłości oraz rozwoju zagrożeń wraz z możliwością ich przewidywania i zapobiegania im, przepracowanych w przepisy. Tragiczne wydarzenia z dużą liczbą ofiar zmuszają do poszukiwania odpowiedzi na pytania: dlaczego tak się stało? co zawiodło? czy można było temu zapobiec? jakie należy podjąć działania, aby nie dopuścić do podobnych sytuacji w przyszłości? Dla obiektów metra takim doświadczeniem był pożar na King’s Cross. Za poziom bezpieczeństwa, który mamy dziś, 30 lat temu zapłacono najdroższą walutą. Za to obecnie setki tysięcy ludzi codziennie docierają bezpiecznie do celu podróży, nie zastanawiając się nad zagrożeniami. O tym zawczasu pomyśleli inni ludzie.

Iza Trzeciak jest inżynierem w specjalności bezpieczeństwo pożarowe,
projektantem zabezpieczeń przeciwpożarowych jednej z wiodących inżynierskich firm projektowo-doradczych w branży transportu, energetyki, ropy i gazu, a także założycielka blog-ppoz.pl

Literatura

• [1]  Rozporządzenie ministra infrastruktury z dnia 17 czerwca 2011 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane metra i ich usytuowanie (Dz.U. nr 144, poz. 859).
• [2]  Investigation into the King's Cross Underground Fire, Desmond Fennell, Department of Transport, 1988.
• [3]  Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać linie metra i ich usytuowanie, Metro Warszawskie, Warszawa, maj 2007 r.
• [4]  Rozporządzenie ministra spraw wewnętrznych i administracji w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. z 2010 r. nr 109, poz. 719; Dz.U. z 2019 r. poz. 67).
• [5]  Rozporządzenie ministra infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2017 r. poz. 2285).
• [6]  Materiały udostępnione na stronie https://www.metro.waw.pl/.