2.10 Развитие пожаров на железнодорожном транспорте

При пожарах в вагонах с волокнистыми материалами возможно:

- быстрое распространение огня по всей поверхности горючего материала;

- выделение значительного количества тепла и дыма;

- тление горючего материала в глубине тюков, кип.

Ориентировочное время полного охвата вагона пламенем со­ставляет: для открытых платформ – 10 – 15 мин; для закрытых грузовых вагонов – 15 – 20 мин.

Вода, имея высокий коэффициент поверхностного натяжения, плохо смачивает волокнистые материалы и недоста­точно проникает внутрь спрессованных кип, тюков. Это обуслов­ливает необходимость применения смачивающих добавок к воде для тушения волокнистых материалов.

При пожарах в пассажирских вагонах возможно:

- возникновение угрозы для жизни людей;

- быстрое распространение пожара, особенно по коридорам, проходам, в надпотолочном пространстве, по системе вентиляции или кондиционирования воздуха;

- быстрое и сильное задымление помещений вагона;

- быстрое повышение температуры;

- скрытое распространение огня по пустотам между конструкциями вагона и обшивкой;

- высокая плотность теплового потока при развившемся пожаре.

При пожаре цистерн с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями возможно:

- образование и взрыв паровоздушной смеси внутри котла цистерны и вне ее при утечке жидкости или выходе пара;

- взрыв цистерны при воздействии на нее открытого пламени и теплового излучения;

- утечка жидкости через неисправности нижнего сливного прибора или трещины и пробоины в котле;

- увеличение площади пожара при взрыве цистерны и утечке жидкости (до 1500 м2 при разрушении одной цистерны);

- попадание ЛВЖ и ГЖ в ливневую канализацию или в сточные канавы и распространение горения на значительные рас­стояния (до 1 км);

- факельное горение паров жидкости над горловиной цис­терны и предохранительно-впускными клапанами;

- воспламенение промасленного слоя на поверхности котла;

- высокое тепловое излучение пламени.

При возникновении аварий в железнодорожных цис­тернах могут образоваться пробоины или срыв патрубков универ­сальных сливных устройств. Расход и время истечения ЛВЖ из аварийной цистерны зависит от площади пробоины и размеров универсального сливного устройства.

Площадь разлива от одной цистерны зависит от ме­теоусловий, состояния балласта и уклона путей, рельефа местно­сти и составляет 150 – 300 м2. При этом скорость распространения пламени по разлитому продукту составляет 15 – 25 м/мин и может возрасти в отдельных случаях до 40 м/мин.

При разливе ЛВЖ из железнодорожных цистерн в результате аварии, столкновения и крушения общая площадь пожара может достигнуть 10÷35 тыс. м2. По разлитому нефтепродукту горение распространяется не только на соседние поезда, но и на ближай­шие здания, а при попадании горящего нефтепродукта в канали­зацию или сточные канавы – на объекты, расположенные на расстоянии до 1 км.

Если орошение водяными стволами не осуществляется, то разрушение цистерны с ЛВЖ и ГЖ происходит, как правило, че­рез 15 – 25 мин. после начала воздействия на нее открытого факе­ла пламени. Высота факела при разрушении цистерны достигает 50 м. При этом площадь пожара от одной цистерны может увели­читься до 1500 м².

Площадь разлива ЛВЖ и ГЖ на станциях зависит также от места аварии и количества цистерн, получивших повре­ждения. Для наиболее неблагоприятных сценариев аварии пло­щади разливов могут быть: для станций, на которых осуществля­ется накопление и транспортировка жидкостей, – 3000 м²; для остальных станций – 1500 м².

При пожаре вагонов и цистерн со сжиженными га­зами возможно:

- утечка сжиженного газа при нарушении герметичности запорной арматуры и наличии пробоин с образованием струйного факела пламени;

- образование газовоздушной смеси вне цистерны при утечке газа, при этом зона загазованности может достигать площади 2500 м² и иметь протяженность до 250 м;

- взрыв газовоздушной смеси;

- взрыв цистерны при воздействии на нее открытого пламени и теплового излучения;

- высокое тепловое излучение пламени.

Высокая испаряемость и парообразующая способность газов обусловливает большую скорость их выгорания и значительные размеры пламени. Высота струи газового факела достигает 35 м, а длина – 50 м. Пламя факела может иметь температуру до 1500 °С. При значительных повреждениях цистерн выходя­щий жидкий газ не успевает сгорать в факеле и растекается на грунте. Под действием пламени растекающегося жидкого газа и факелов интенсивно нагреваются соседние объекты и подвижной состав, что приводит к увеличению зоны горения.

Сжиженные газы имеют большой коэффициент объемного расширения. Поэтому при нагреве котлов цистерн в них быстро растет давление и возникает угроза взрыва, так как предо­хранительные клапаны не успевают выпускать пары в атмосферу. В котлах цистерн торцевые стенки наиболее слабые места для разрыва.

При разрыве торцевых стенок и выходе из котла жидкого га­за образуется реактивная сила, которая способна переместить цистерну или отбросить ее на значительное рaccтояние.

При авариях с СУГ площадь зоны загазованности при разгерметизации одной цистерны СУГ дости­гает 2500 м² и может иметь протяженность до 250 м. При попада­нии цистерны, заполненной СУГ, в факел пламени в ней резко повышается давление, предохранительные клапаны не успевают стравливать газ и через 15 – 25 мин цистерна разрушается со взрывом, выбросом пламени на высоту до 150 м и образованием новых очагов горения на расстоянии до 150 м. При этом образу­ется огненный шар диаметром до 120 м. Осколки взорвавшейся цистерны разбрасываются на расстояние до 150 м, в отдельных случаях - до 450 м. Иногда взрыв срывает цистерну с рамы и отбрасывает ее на расстояние до 80 м.

Взрыв одной железнодорожной цистерны с СУГ способствует проливу СУГ в зависимости от состояния балласта железнодорож­ных путей и рельефа местности и увеличению площади пожара.

Быстрее всего пожар развивается при разливе СУГ из желез­нодорожных цистерн в результате аварий, столкновения или крушения поездов. При этом цистерны опрокидываются и по­вреждаются, вследствие чего площадь пожара может достигать 10 тыс. м². По разлитому продукту горение распространяется не только на ближайшие поезда, но и на соседние складские, производственные здания.

На сети железных дорог России имеются также сор­тировочные станции с иными схемами расположения приемных, отправочных, сортировочных и приемоотправочных парков.

При ширине односторонней станции 350 – 450 м и двусто­ронней 600 – 700 м будет загазована большая ее часть на глубину до 250 м при скорости ветра 0,5 м/с, в зависимости от места рас­положения аварийной цистерны (на крайних путях или в центре станции). При этом в зону загазованности попадает весь подвижной состав, находящийся на соседних путях с аварийной цистерной. В условиях аварийной ситуации близкой к чрезвычайной до ликвидации утечки газа должны быть прекращены маневровые работы и движение поездов в зоне загазованности, устранены все возможные источники огня и проведена эвакуация персонала станции за пределы опасной зоны в наветренную сторону. Доступ посторонних лиц на территорию станции должен быть исключен. На сортировочной станции возможно столкновение цистерн с образованием пробоин в нижней части котла и истече­нием горящего СУГ, что может привести к взрыву цистерны че­рез 15 – 25 мин после начала воздействия пламени. В этом случае происходит выброс СУГ с образованием огненного шара. Опас­ные расстояния от поражения тепловым излучением огненного шара достигают: для людей – 300 м; для зданий и сооружений – 100 м. Опасная зона разлета осколков (обломков) при взрыве цистерны достигает 150 – 450 м, что превышает опасную зону воз­действия теплового излучения. Поэтому за безопасную зону эва­куации персонала станции следует принимать 450 м. Тушение пожара, возникшего от теплового излучения огненного шара, по­требует значительного количества сил и средств на площади круга с радиусом, равным радиусу опасной зоны теплового воздействия огненного шара.

При взрыве ТВС, образующейся при мгновенной разгерметизации стандартной цистерны с СУГ емкостью 54 м³, безопасное расстояние от центра взрыва для людей составляет 1500 м. Поэтому при разрушении цистерны и разливе СУГ необ­ходимо немедленно эвакуировать персонал станции в безопасную зону за пределы станции.

При аварийных ситуациях на станциях по сливу и наливу нефтепродуктов возможны разлив или утечка горючих жидкостей из цистерн и трубопроводов с последующим воспламенением паров на площади пролива и образования зоны воздействия критических тепловых потоков на эстакады и цистерны, находящиеся под сливом или наливом нефтепродуктов. Через 15 – 20 мин цистерны с СУГ, попавшие в зону горения, способны взрываться с образованием огненного шара. При этом зона воздействия тепловых потоков увеличивается.

По разлитому нефтепродукту горение распространяется на соседние сооружения и подвижной состав, а при попадании горящего нефтепродукта в лотки и сточные канавы или в канализацию – на объекты, расположенные на расстоянии до 1 км.

При отсутствии источника воспламенения при разливе СУГ и ЛВЖ может образоваться зона ТВС, что может привести к взрыву с образованием зоны избыточного давления, превышающего допустимое для человека.

Характерной особенностью рассматриваемых пожаров является значительная скорость роста площади горения обычно она составляет около 330 м²/мин, а иногда достигает 1000 м²/мин. если в результате аварии цистерн СУГ растекается без горения, то при воспламенении предварительно разлитой жидкости рост площади пожара будет характеризоваться скоростью распространения пламени по поверхности продукта, которая определяется его физико-химическими свойствами.

Большую опасность для людей и зданий представляют пожары и взрывы перевозимых в вагонах различных взрывчатых веществ и изделий.

Попытки эвакуации поврежденной или прогретой укупорки из зоны пожара, а также просыпей ИВВ с места крушения могут с высокой степенью вероятности вызывать детонацию ИВВ и по­этому требуют принятия специальных мер защиты и применения соответствующей техники.

БВВ отличаются от ИВВ значительно меньшей чувствитель­ностью, однако обладают большей мощностью. Практика показы­вает, что характерным видом взрывчатого превращения БВВ в условиях пожара является детонация, независимо от подкласса опасности груза. Наличие упаковки, индивидуальная чувстви­тельность веществ, их размещение в изделиях, тип упаковки груза и конструкции вагона влияют лишь на время свободного горения до момента взрыва.

При перевозке индивидуальных БВВ (в мешках или деревян­ной таре), относящихся в подавляющем числе случаев к подклассу 1.1 (приложение 1), загрузка вагона по взрывчатому веществу может достигать 20 тонн. В условиях пожара все мешки с БВВ, как правило, дето­нируют одновременно и поэтому данные грузы являются наиболее опасными по своим разрушительным последствиям. Тепловой прогрев БВВ в условиях пожара увеличивает вероятность перехо­да горения в детонацию, и в практической деятельности пожар­ные и аварийные службы должны принимать ее равной единице даже для малочувствительных промышленных ВВ, если в аварий­ной карточке на данный груз нет специальных оговорок о невоз­можности перехода горения в детонацию.

Характерным видом взрывчатого превращения пороха и твердого ракетного топлива является горение. Скорость горения может быть весьма высокой (особенно, если порох предваритель­но прогрет). Внешний эффект такого горения может выглядеть как взрыв, сопровождающийся разрушением укупорки, вагона и разбросом отдельных обломков на значительное расстояние. Разброс горящих частиц пороха и обломков деревянной укупорки создает зону сплошного пожара.

Заряды из твердого ракетного топлива способны к разлету на значительное расстояние (до нескольких километров) и при этом образуют отдельные очаги пожара. Кроме того, горение пороха и ракетного топлива сопровождается выделением больших коли­честв ядовитых газов и дыма.

При горении пиротехнических составов выделяется наи­большее количество тепла. Это способствует быстрому разруше­нию защитных контейнеров, огнепреграждающих перегородок и распространению пожара на соседние вагоны или складские по­мещения. Детонация при этом, как правило, отсутствует.

Изделия, содержащие ВВ, включают в себя все виды боепри­пасов, то есть бомбы, фанаты, мины, снаряды, подрывные заря­ды и шнуры, а также реактивные изделия, специальные (освети­тельные, зажигательные и другие) заряды и заряды из промыш­ленных ВВ для гражданского применения.

Поведение изделий при пожаре определяется, в ос­новном, их назначением. Авиационные и артиллерийские снаря­ды в начале пожара взрываются по одному, а после прогрева сна­чала группами, а затем и в виде массового взрыва. Бомбы, мор­ские мины и торпеды детонируют практически одновременно. При наличии метательного заряда (порох в гильзе и патроне) в первую очередь срабатывает пороховой заряд и ракетное топливо, что вызывает разброс боевых частей. Изделия, снаряженные воспламенительными, дымовыми и другими составами, при попада­нии в зону пожара срабатывают в соответствии со своим назна­чением, образуя дополнительные многочисленные зоны пожара. Наличие защитной укупорки, предохранительных механизмов, прочного корпуса не исключает возможности взрыва, а только увеличивает время до его возникновения.

Как правило, в вагон загружаются взрывоопасные грузы, относящиеся к одной группе совместимости, для их тушения применяется один тип огнетушащего вещества. Однако при крушении или при попада­нии в зону пожара состава с несколькими вагонами с грузами 1-го класса опасности особое внимание следует уделить уточне­нию групп совместимости грузов, находящихся в соседних ваго­нах, для того чтобы определить допустимость тушения или охла­ждения одновременно нескольких этих вагонов одним типом ог­нетушащего вещества (приложение 2). При пожаре с присутствием груза ВМ, кроме опас­ных факторов, действующих на людей в условиях обычного по­жара (высокая температура и тепловое излучение нагретых газов, сильное задымление), проявляются специфические опасные фак­торы, связанные с наличием ВМ:

- избыточное давление, образующееся во фронте воздушной ударной волны;

- осколки и обломки изделий, упаковки, вагонов и строительных конструкций, образующихся при взрыве ВМ;

- форс пламени в виде узкого высокоскоростного потока или направленного во все стороны (огненный шар) потока про­дуктов сгорания с температурой 2500 – 3000 оС, образующегося при горении порохов и пиротехнических составов и срабатывании изделий, имеющихся в их составе;

- сильнодействующие ядовитые газы, образующиеся при горении или взрыве ВМ.

При взрыве ВМ одновременно действуют три опас­ных фактора: избыточное давление во фронте ударной воздушной волны, осколки и тепловое излучение. Формулы для определения безопасных расстояний для данных опасных факторов и таблица безопасных расстояний для человека определенных для наиболее мощного фактора осколков, приводятся в аварийной карточке на дан­ный груз.

Возможность использования строительных конст­рукций в качестве укрытия от осколков ограничена из-за их раз­рушения под воздействием воздушной ударной волны и образо­вания осколков остекления и обломков зданий. Расстояния по разрушительному воздействию ударной волны при взрывах заря­дов ВВ весом более 5 тонн на обычные здания в несколько раз превышают безопасные расстояния по воздействию осколков на человека.

При горении ВМ одновременно действуют два опас­ных фактора: динамическое воздействие форса пламени, обра­зующегося при горении изделий из ракетного топлива, пороха или пиротехнических составов и ракетных двигателей в сборе, и тепловое излучение (особенно при горении пиротехнических составов). Безопасные расстояния по действию форса пламени на человека даны в аварийной карточке на груз.

В связи с наличием указанных опасных факторов на пожарах при наличии ВМ следует выделять две зоны:

- аварийная зона – вагон, группа вагонов (или часть площад­ки для погрузочно-разгрузочных работ), где наблюдается пожар;

- опасная зона – пространство вокруг аварийной зоны, в котором действуют или могут проявиться в процессе пожара специфи­ческие опасные факторы, связанные с горением или взрывом ВМ.

Принимается, что опасная зона имеет форму круга с цен­тром, расположенным в эпицентре пожара. Размер опасной зоны определяется:

- при взрыве – безопасным расстоянием, определяемым по действию осколков на человека. Остальные опасные факторы действуют на меньшем расстоянии;

- при горении – безопасным расстоянием, определенным по действию форса пламени на человека.

Время существования опасной зоны определяется временами возникновения и исчезновения угрозы взрыва, то есть она возни­кает при загорании ВВ или его прогреве до критической темпера­туры 180 °С и исчезает после взрыва или сгорания ВВ или после его охлаждения ниже критической. На практике за время возник­новения опасной зоны принимается минимальное время, за которое может возникнуть угроза взрыва при попадании груза (упа­ковки) в зону обычного пожара. Поэтому для взрывчатых ве­ществ, перевозимых без деревянной или специальной теплоза­щитной упаковки (например, в бумажных мешках), и для бое­припасов, перевозимых в обрешетке и без нее (например, авиа­ционные бомбы и снаряды крупного калибра), для которых это время составляет несколько минут и сравнимо со временем обна­ружения пожара, время возникновения опасной зоны принимает­ся равным нулю, то есть она существует с момента возникнове­ния пожара.

Нахождение людей внутри опасной зоны может привести к их травмированию и гибели, поэтому работа пожарных подразде­лений в опасной зоне запрещается.

Развитие аварийной ситуации на подвижном составе при перевозке взрывчатых материалов зависит от характеристики начальной стадии возникновения пожара. В связи с этим пожары, связанные с наличием ВМ, условно можно разделить на две группы.

К первой группе относятся пожары, связанные не­посредственно с горением ВМ. Они возникают, как правило, при авариях, связанных с нарушениями регламента погрузочно-разгрузочных работ, режима хранения и транспортировки ВМ и при крушениях составов с ВМ. При этом взрыв или загорание ВМ происходит из-за разрушения укупорки и недопустимо высокого уровня механического воздействия непосредственно на от­крытые ВВ (просыпи) или изделия, их содержащие.

При массовом разрушении укупорки грузов подклассов 1.2, 1.3, 1.4 (например, при крушении) возникает опасность массового взрыва груза, упоминание о котором в аварийной карточке на этот груз отсутствует.

Пожары первой группы характеризуются высокой вероятно­стью перехода горения ВМ во взрыв (взрывное горение или дето­нацию) и непредсказуемостью времени его наступления, хотя на­чавшееся горение ВМ может в некоторых случаях закончиться полным его выгоранием без взрыва.

К первой группе относятся пожары внутри вагонов с ВМ, пожары рядом с ними при открытых дверях вагонов с ВМ, если они не находятся в исправной деревянной укупорке или термо­стойких контейнерах, а также пожары на месте крушения или аварии состава с ВМ.

Ко второй группе относятся пожары, которые начи­наются с горения обычных горючих материалов. При этом ВМ находится в исправной упаковке, а размещение груза в вагоне, как правило, не нарушено. В этом случае загорание или взрыв ВМ происходит не сразу, а через некоторое время, необходимое для прогрева или прогара стенок вагона и укупорки и величину которого можно заранее рассчитать. Оно зависит от расстояния от очага пожара до места расположения ВМ и от свойств укупорки.

Время возникновения опасной зоны для пожаров второй груп­пы с достаточной для практики точностью определяется расчетом.

Ко второй группе относятся любые пожары на площадках по­грузки и выгрузки, если ВМ находятся в закрытой исправной уку­порке, а также пожары на станциях, где находятся вагоны с ВМ.