Positionering av människor vid tunnelbränder

Figur 1: Om en brand inträffar i en vägtunnel är det inte osannolikt att människor kan tvingas att utrymma i tät rök, med endast någon meters siktsträcka.

Artikelförfattare: Karl Fridolf, WSP Sverige AB, Håkan Frantzich, Lunds tekniska högskola och Staffan Liljestrand, Bumbee Labs AB

I väg- och järnvägstunnlar är det, i jämförelse med byggnader ovan mark, mycket besvärligt att tillgodose och skapa möjligheter för människor att självutrymma eller på annat sätt sätta sig i säkerhet om en brand uppstår. Det är dessutom en svår insatsmiljö för räddningstjänsten att utföra effektiva räddningsinsatser med tillfredsställande säkerhet. Många av de vanligast förekommande säkerhetsstödjande systemen i dessa byggnadsverk (såsom brandlarm, automatiska släcksystem samt trygg- och säkerhetskameror) är dessutom utformade på sådant sätt att de i huvudsak kan bidra med information om branden. Samtidigt är information om huruvida det finns personer kvar i väg- eller järnvägstunneln, och i så fall var, faktorer som kan förväntas ha ett avgörande inflytande på hur räddningsinsatsen utvecklas, och i förlängningen räddningstjänstens möjligheter att assistera utrymningen. Ett system för positionering av utrymmande människor bedöms därför vara en teknisk installation som i stor utsträckning skulle kunna bidra till att öka säkerheten i undermarksanläggningar för väg- och järnvägstrafik. I ett nyligen initierat forskningsprojekt finansierat av insamlingsstiftelsen Brandforsk kommer ett sådant system, som bygger på positionering med hjälp av smarta telefoners Wi-Fi-funktion, att testas under brandlika förhållanden.

Säkerhet i undermarksanläggningar för väg- och järnvägstrafik, det vill säga väg- och järnvägstunnlar, är i stor utsträckning förknippad med vilka tekniska egenskaper dessa byggnadsverk har med avseende på säkerhet i händelse av brand. Det gäller i synnerhet de tekniska egenskaper som påverkar dels vilka möjligheter människor som vistas i dessa anläggningar har att utrymma på egen hand eller på annat sätta sig i säkerhet, dels vilka möjligheter räddningstjänsten har att utföra effektiva räddningsinsatser med tillfredsställande säkerhet. Att tillgodose och skapa dessa möjligheter är dock, i förhållande till vanliga byggnader ovan mark, i många avseenden besvärligare. I huvudsak beror det på att bränder i väg- och järnvägstunnlar kan förväntas att både utvecklas snabbare och bli större än i vanliga byggnader ovan mark [1]. Vid en inträffad brand i en väg- eller järnvägstunnel är det dessutom sannolikt att rök snabbt sprids i stora delar av tunnelsystemet. Därtill är det troligt att den typ av skiktning som normalt uppstår i vanliga byggnader (med en rökfylld zon överst, och en rökfri zon nederst) inte sker i en tunnel på grund av att röken snabbt kyls ned mot tunnelns omslutande konstruktion.

Tunnelbrandens konsekvens för utrymning och räddningsinsats

En konsekvens av detta är att människor som vistas i väg- och järnvägstunnlar kan tvingas att utrymma under mycket svåra förhållanden, till exempel i tät rök med endast någon meters siktsträcka [2], se figur 1. Ytterligare försvårande omständigheter är dessutom att väg- eller järnvägstunnelmiljön är mer eller mindre okänd för den som utrymmer till fots, att belysningsförhållandena kan vara dåliga (eller i en rökfylld miljö i det närmaste obefintliga), att avståndet till närmaste utrymningsväg kan vara långt och att det samtidigt kan vistas många andra personer i väg- eller järnvägstunneln. I förhållande till vanliga byggnader ovan mark är behovet av hjälp under utrymningen således ofta större.

Behovet av hjälp vid utrymning av väg- och järnvägstunnlar tillgodoses till viss del av den rekommenderade taktiska inriktningen vid räddningsinsatser i den-na typ av byggnadsverk [3]. Problemet är dock att även räddningstjänstens insats är förknippad med stora svårigheter. Bortsett från bristen på erfarenheter av att genomföra insatser i väg- och järnvägstunnlar (och de konsekvenser det innebär för val av taktik och metodik vid insats), utgörs den mest centrala av det faktum att väg- och järnvägstunnlar nästan uteslutande döljs under marken, med ett begränsat antal tillträdes- och angreppsvägar. Räddningstjänsten kom-mer således att sakna en fullständig överblick över olycksplatsen, liksom in-formation att basera taktiska beslut på, i synnerhet i de inledande skedena av insatsen. I detta avseende har brist på information om vad det är som brinner, var det brinner, huruvida det finns personer kvar i byggnadsverket, och i så fall var, pekats ut som särskilda skadeplatsfaktorer i genomförda forskningsinsatser [4].

Särskilda skadeplatsfaktorer är faktorer som kan ha ett avgörande inflytande på hur räddningsinsatsen utvecklas. I många fall kan information om dessa delges räddningstjänsten av en trafik-/drifteldningscentral som med hjälp av olika tekniska system kan tillgodogöra sig fakta om den inträffade händelsen baserat på underlag och signaler från till exempel brandlarm, automatiska släcksystem och trygg- och säkerhetskameror (ibland kallade CCTV-system). Många av dessa system är dock utformade på sådant sätt att de i huvudsak kan bidra med information om branden. Trygg- och säkerhetskameror kan förvisso förväntas bistå en trafik- eller driftledare med värdefull information om utrymningsförloppet, dock endast i de inledande skedena av en brand och därefter endast i de delar av en väg- eller järnvägstunnel som inte är påverkad av brandrök. Mot denna bakgrund, och att en av de mest prioriterade uppgifterna att fastställa när beslut tas om hur en räddningsinsats ska utformas är huruvida personer fortfarande befinner sig inne i väg- eller järnvägstunnel (och vilka resurser som behövs för att försöka att undsätta dessa personer), förefaller förekomsten av ett system för positionering av utrymmande människor vara en teknisk installation som i stor utsträckning skulle kunna bidra till att öka såväl människors möjlighet att sätta sig i säkerhet som möjligheten för räddningstjänsten att bedriva en effektiv insats.

Positionering av människor

Det finns idag en rad, mer eller mindre utvecklade, tekniker för att identifiera människors position och deras förflyttning såväl utomhus som inomhus under normala förhållanden. GPS-tekniken är den mest vanligt förekommande i utomhusmiljöer, men kan endast i begränsad omfattning utnyttjas vid positionering av människor inomhus och behöver då kompletteras med andra tekniker. För att fastställa en persons position i olika typer av inomhusmiljöer används därför vanligen andra tekniker än GPS.

Positionering med hjälp av RFID, Bluetooth och Wi-Fi är i detta sammanhang exempel på tekniska lösningar med förhållandevis hög teknologimognadsgrad avseende positionering av människor under normala förhållanden. RFID-tekniken har till exempel under längre tid tillämpats i gruvindustrin för att övervaka gruvarbetares position i de många gånger långa och djupa nätverken av tunnlar som förekommer i denna typ av verksamheter. Gruvarbetaren måste i detta fall bära med sig en så kallad RFID-tagg.

Figur 2: Accesspunkter som nyttjas vid positionering av människor kan ta förhållandevis liten plats och kan på olika sätt integreras i den byggda miljön.

Ett system för att positionera ut-rymmande personer i väg- och järnvägstunnlar i händelse av brand kan dock inte bygga på att de utrymmande själva eller räddningstjänsten under pågående räddningsinsats ska bygga en temporär infrastruktur för positioneringssystemet. Det kan heller inte förutsätta att den som behöver positioneras på förhand aktivt ska ha aktiverat eller anslutit sig till en redan existerande infrastruktur. En grundläggande, hållbar utgångspunkt för ett fungerande positioneringssystem i en väg- och järnvägstunnel är istället att den byggda miljön och infrastrukturen på förhand har anpassats för användaren och de särskilda behov och förutsättningar som kommer att råda i en utrymningssituation. Det är därför en fördel om positioneringen kan utnyttja befintlig konsumentteknik (under förutsättning att den är vedertagen och allmänt tillgänglig), såsom smarta mobiltelefoner.

Idag äger 90 procent av befolkningen över 12 år i Sverige en smart telefon [5]. En positioneringsteknik som bygger på Wi-Fi och som utnyttjar varje enhets (smarta telefons) unika identifikationsnummer (MAC-adress) och signalstyrka (RSSI) för att beräkna enhetens ungefärliga avstånd från en mottagare är således en teknik med stor potential att fungera i ett utrymningsförloppsscenario i en väg- eller järnvägstunnel. Det eftersom majoriteten av de utrymmande redan kan förväntas bära med sig en del av den tekniska utrustning som behövs för själva positioneringen. Datainsamlingen är så kallad passiv. Därtill finns inget behov av förinstallerade applikationer eller motsvarande. Positionering av människor med hjälp av smarta telefoners Wi-Fi-funktion är idag dessutom en verifierad och validerad datainsamlingsteknik som bland annat tillämpas i kommersiella sammanhang för att till exempel beskriva hur många besökare som tar sig till en viss del i ett köpcentrum, hur länge de stannar där och vilka som är de vanligaste gångstråken. Den bygger på och utnyttjar att smarta telefoner kontinuerligt skick-ar signaler till omgivande nätverk (accesspunkter, se figur 2) som de är eller inte är anslutna till; signaler med information om enheten och signalstyrka som genom triangulering fastställer dess position. Det finns även statistiskt säkerställda metoder för att uppskatta bortfallet, det vill säga det antal personer som kan förväntas ha stängt av Wi-Fi-funktionen, och därtill funktioner för att ”tvätta” data från randomiserade MAC-adresser och annat brus.

Tillämpning i säkerhetssammanhang

I syfte att undersöka vilka förutsättningar ett positioneringssystem som utnyttjar smarta telefoners Wi-Fi-funktion har att fungera för att positionera personer i en vägtunnel både vid normal drift och vid utrymning (till exempel i händelse av brand) kommer en fallstudie att genomföras i samband med en planerad övning i en vägtunnel i Göteborg. Målet är i första hand att utreda om positioneringssystemet i framtida praktiska tillämpningssammanhang kan an-vändas som underlag för beslut dels av trafik-/driftledningscentraler (såväl vid normal drift som i en nödsituation), dels av räddningstjänsten vid insats. Målet är vidare att utreda om, och i så fall under vilka omständigheter, samma positioneringssystem kan utnyttjas som datainsamlingsteknik i framtida forskningssammanhang för att både underlätta och effektivisera samt öka noggrannheten vid empiriska studier av människors förflyttning.

Resultaten från denna fallstudie kommer även att sättas i relation till de erfarenheter som kunnat dras i en mindre omvärldsbevakning som genomförts under våren. Den visar bland annat att behoven av och kraven på positionering av människor varierar beroende på för vilket ändamål den görs. Vilken teknik som är lämpligast att använda i en viss tillämpning beror bland annat på behovet av detaljeringsgrad, precision, räckvidd, responstid och tillförlitlighet. Positionering av utrymmande personer ställer till exempel andra krav på vilken teknik som bör tillämpas, och hur, i förhållande till positionering av räddningspersonal vid räddningsinsatser. Arbetet med fallstudien förväntas vara avslutat i början av 2021 då redovisningen sker.

I det aktuella forskningsprojektet kommer i huvudsak positionering av utrymmande personer att studeras. Sam-tidigt kan det konstateras att samma grundläggande data som används för positioneringen lika väl skulle kunna användas av den utrymmande själv, till exempel för att underlätta orientering och förflyttning. I en sådan tillämpning är dock applikationer med integrerad information om byggnadsverket i sig, till exempel från en byggnadsinformationsmodell, en förutsättning. Dess-värre har den begränsade forskningen inom området i huvudsak varit teoretiskt inriktad och endast i undantagsfall testats i verkligheten, och då oftast under väldigt kontrollerade former. Det finns med andra ord stor potential för framtida utveckling i takt med den förväntat ökande graden av digitalisering och automatisering av såväl byggnadsinformationssystem och säkerhetssystem.

Ytterligare information:

• Är du intresserad av att veta mer om det aktuella forskningsprojektet är du välkommen att kontakta Karl Fridolf (karl.fridolf@wsp.com).
• Mer information om projektet och insamlingsstiftelsen Brandforsk finns att läsa på Brandforsks hemsida (www.brandforsk.se/).
• Den positioneringsteknik som kom-mer att utvärderas inom ramen för projektet baseras på den tillämpning som används och utvecklats av Bumbee Labs AB (www.bumbeelabs.com/sv). Vill du veta mer om den är du välkommen att ta kontakt med Staffan Liljestrand.

Referenser

[1] H. Ingason, Y. Li och A. Lönnermark, Tunnel Fire Dynamics, New York: Springer, 2015.
[2] K. Fridolf, Rail Tunnel Evacuation, Lunds universitet, Lund, 2015
[3] A. Lönnermark, L. Vylund, H. Ingason, A. Palm, K. Palmkvist, M. Kumm, H. Frantzich och K. Fridolf, Rekommendationer för räddningsinsatser i undermarksanläggningar, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Borås, 2015.
[4] A. Palm, Taktik och ledning vid brand i undermarksanläggningar: Analys av fullskaleförsök och tre verkliga händelser, Mälardalens Högskola, Västerås, 2014.
[5] Internetstiftelsen, Svenskarna och internet – 2018, Internetstiftelsen i Sverige, Stockholm, 2018. Såväl byggnadsinformationssystem och säkerhetssystem.