Тоннель Готарда пролегает под Готардской горной грядой в Швейцарии и является самым длинным железнодорожным тоннелем в мире. Он на 6 км длиннее Евротоннеля, проходящего под Ла-Маншем, и тянется от города Эрстфельд (кантон Ури на севере) до города Бодио (кантон Тичино на юго-востоке). Общая протяжённость тоннеля, включая две ветки и переходы между ними, составляет 153,5 км. Строительство длилось 17 лет. Было извлечено 28,2 млн м3 скальных пород, которые могли бы заполнить грузовой поезд длиной 7100 км, что равносильно расстоянию между Цюрихом и Чикаго. Тоннель был открыт в декабре 2016 года. Ожидается, что к 2020 году сквозь него ежедневно будут проходить 260 грузовых и 65 пассажирских поездов. Готардский тоннель связывает север и юг Европы и выводит торговлю и туризм европейских стран на новый уровень.
В тоннеле создана уникальная 32-километровая система вентиляции (общая длина вентиляционных шахт) — самая большая из всех когда-либо построенных в мире. Эта система должна обеспечить максимальную безопасность людей в случае пожара. Для этого в тоннели, многочисленные переходы и технические помещения должно поступать достаточно свежего воздуха во время аварийных остановок поезда. Кроме того, вентиляция должна эффективно отводить дым.
Безопасность превыше всего
В случае пожара температура в тоннеле очень быстро достигнет отметки 1200 °C и выше. Вот почему необходимо предпринимать особые противопожарные меры, которые должны обеспечивать безотказную работу всех защитных устройств и позволить людям максимально быстро переместиться в безопасное место.
Для тестирования работы противопожарной системы было инициировано открытое горение. Испытания учитывали, что в экстренных случаях будет необходимо эвакуировать поезд с 800 пассажирами, в соответствии с разработанным планом.
Для аварийных остановок, а также для смены колеи в случае ремонтных работ в тоннеле оборудованы две многофункциональные станции — «Седрун» на 16-м километре и «Файдо» на 30-м. На обеих станциях проложены пути, по которым поезда могут переходить с одного путепровода на другой — для этого открывают массивные двери между путями. В остальное время двери закрыты для поддержания необходимых параметров вентиляции и кондиционирования воздуха в каждой отдельной ветке. В случае пожара двери не позволят дыму распространиться на другой путь и обеспечат вентиляцию под давлением в безопасной части тоннеля, а на станции в достаточном количестве будет поступать свежий воздух. Аварийные выходы откроются автоматически с помощью дистанционного управления, и горячий дым будет отводиться наружу с помощью вентиляторов дымоудаления. Во время пожара вторая ветка будет работать как эвакуационная зона, где пассажиры будут ожидать спасательный поезд. Вентиляционные системы будут поддерживать в этой зоне необходимый для нормального дыхания воздух с положительным давлением 20 кПа и не позволят проникнуть дыму.
Принцип функционирования системы является обратным принципу поддержания избыточного давления.
Тестирование вентиляторов на практике
В тоннеле Готарда установлены 356 осевых вентиляторов из нержавеющей стали и 68 тоннельных клапанов производства TROX, с помощью которых происходит постоянный контроль за любыми изменениями параметров воздуха между двумя путепроводами. Кроме того, тоннель оборудован и другими компонентами TROX: регуляторами расхода воздуха, наружными жалюзийными решётками, огнезадерживающими клапанами и клапанами дымоудаления, необходимыми для безопасности пассажиров в тоннеле. Специальные тоннельные клапаны типа JFM способны продолжительное время выдерживать не только высокое давление, но и действие огня.
Вследствие того, что тоннель проходит на рекордной глубине, а также из-за тепла, выделяемого поездами при движении, температура в тоннеле может подниматься до 50 °C. Когда поезда проходят через тоннель со скоростью 250 км/ч, воздух впереди поезда сжимается, то есть происходит массивное нарастание давления, как при движении поршня в цилиндре, в то время как за хвостом поезда создаётся высокое давление всасывания (разрежение). Такие нагрузки могут легко повредить детали систем вентиляции и кондиционирования, поэтому обеспечение их бесперебойной работы является одной из основных задач. Вентиляция поперечных переходов между ветками осуществляется с помощью небольших прочных вентиляторов, которые выдерживают постоянные колебания давления без механических повреждений. Продолжительность работы оборудования рассчитана на 25 лет.
Несмотря на высокую проходимость Готардского тоннеля, на протяжении всего жизненного цикла вентиляторы способны выдерживать ударную волну с давлением до ± 10 кПа. Чтобы убедиться в этом, была построена камера повышенного давления размерами 20 × 10 м, в которой были созданы условия, схожие с условиями в тоннеле. Процедура испытаний состояла в том, чтобы непрерывный шум в камере каждые шесть секунд нарушался ударом, который имитировал проходящий поезд.
В процессе тестирования вентиляторы TROX подвергались воздействиям таких ударов не менее 250 тыс. раз и доказали свою прочность и надёжность.
Наши технологии спасают жизни
В декабре 2015 года в тоннеле под Эльбой в Гамбурге у грузового автомобиля внезапно лопнула покрышка и машина загорелась. Водителю пришлось оставить автомобиль у обочины и бежать к выходу, который находился в 150 м от места происшествия. Благодаря системе противопожарной и противодымной защиты TROX, установленной в тоннеле двумя годами ранее, удалось быстро избавиться от дыма. Это позволило другим водителям эвакуироваться, а пожарной бригаде приступить к тушению. «Несмотря на пожар, в тоннеле практически не было дыма, и мы немедленно смогли добраться до цели», — сказал после инцидента пресс-секретарь противопожарной службы.
Россия также удивляет ростом объёмов подземного строительства. Возводятся новые станции метрополитена, автодорожные и железнодорожные тоннели, многие объекты социальной инфраструктуры уходят под землю.
В Москве идёт строительство одновременно восьми новых тоннелей в рамках строительства Третьего пересадочного комплекса, активное развитие с открытием новых станций метрополитена также заметно и в Санкт-Петербурге. Строительство метрополитена планируется в Севастополе, Красноярске, расширение метрополитена намечается в Самаре.
В рамках модернизации железнодорожной инфраструктуры уже начато строительство нового Байкальского тоннеля Восточно-Сибирской железной дороги, длина которого составит 6682 м. Байкало-Амурская магистраль — одна из крупнейших железнодорожных магистралей в мире. Общая длина магистрали составляет 3509 км, а общая длина тоннелей равняется 34 344 м.
И, разумеется, для нормальной работы тоннелей немаловажное значение имеет вентиляция, которая должна обеспечивать безопасную эксплуатацию сооружения в рабочем и в аварийном режимах. Все российские нормативные документы предъявляют особые требования к вентоборудованию, устанавливаемому в тоннелях. Оно должно обеспечивать перемещение больших объёмов воздуха при небольших статических давлениях. Вентиляторы должны работать на прямом и на реверсном режимах, при неизменном коэффициенте полезного действия. Аэродинамическая характеристика вентиляторов должна обеспечивать одновременную работу двух и более вентиляторов. Последние должны иметь минимальные габариты и массовые характеристики и при работе обеспечивать минимальные уровни шума и вибрации. Оборудование должно быть надёжным, долговечным, с высокой коррозионной устойчивостью и с простым техническим обслуживанием.
Данным требованиям больше всего соответствуют струйные вентиляторы, разработанные для тоннелей и метро. И оборудование, применённое для вентиляции тоннеля Готарда, отвечает требованиям как европейских, так и российских нормативных документов. Струйные вентиляторы TROX имеют пожарные сертификаты Российской Федерации, что позволяет их использовать как при строительстве объектов транспортной инфраструктуры, так и для вентиляции подземных автомобильных стоянок.
