Systèmes de détection des incendies

Les détecteurs d'incendie et de fumée font toujours partie intégrante d'une boucle de contrôle qui comprend des capteurs, des équipements de déclenchement d'alarme, des câbles de transmission, des unités d'évaluation, etc.
Les systèmes d'alarme d'incendie et de fumée dans les tunnels routiers sont conçus pour détecter les incendies et la production de fumée le plus rapidement possible afin que les équipements et les procédures de sécurité puissent être activés sans délai. Leurs principaux objectifs devraient être les suivants :

•    informer les usagers du tunnel le plus tôt possible, afin de leur permettre d'organiser leur auto-évacuation;
•    transmettre tous les paramètres d'incendie possibles au personnel d'exploitation du tunnel afin de lui permettre de modifier l'exploitation en cours du tunnel (systèmes de contrôle du trafic et de ventilation) en fonction des procédures d'urgence (dit scénario incendie), et de faire appel aux services de secours, aux services de secours, à la police, etc.
•    pour identifier les lieux de l'incendie ou de l'incident, afin d'orienter les personnels des services de secours vers les lieux appropriés pour aider les automobilistes, par exemple.

Principes de la détection des incendies

Les principes de détection des incendies sont basés sur les paramètres perçus, c'est-à-dire la chaleur, la fumée, les radiations et la production de substances chimiques typiques. Les capteurs de détection d'incendie comprennent donc :

•    Détecteurs de chaleur : tous les matériaux dont les caractéristiques sont sensibles à une augmentation de l'énergie thermique, lorsque cela implique une hausse de la température. Il s'agit par exemple de capteurs qui mesurent des différences de température par rapport à une température de référence ou à une vitesse d'augmentation de la température, de câbles en fibre de verre dont les caractéristiques de transmission de la lumière sont fonction de la température, de câbles de capteurs linéaires avec circuits électroniques intégrés, etc ;
•    Détecteurs de flammes, basés sur leur sensibilité aux spectres de longueur d'onde infrarouge et/ou ultraviolet ;
•    Détecteurs de fumée qui mesurent l'extinction d'un faisceau de lumière infrarouge à travers les zones d'ionisation du CO et du CO2 ;
•    Détecteurs qui combinent différents types de capteurs.

Chacun de ces détecteurs a son propre domaine d'application spécifique, lié à son temps de réponse, sa robustesse, sa fiabilité, etc.

Récemment, les systèmes d'aide vidéo se sont avérés très efficaces et rapides pour détecter les incendies. Ils détectent les incidents et tout objet ou véhicule qui ne se conforme pas au flux de circulation normal prévu. Les caméras peuvent être automatiquement orientées vers la scène de l'incident, ce qui permet à l'opérateur de découvrir très tôt le début d'un incendie.
Les systèmes de détection d'incendie/de fumée sont décrits dans la section 6.3 "Détection d'incendie" du rapport 2006 05.16.B.

Exigences relatives aux systèmes de détection d'incendie

D'une manière générale, les détecteurs d'incendie dans les tunnels routiers doivent être conçus pour résister aux conditions environnementales suivantes : vitesse de l'air jusqu'à 10 m/s, visibilité réduite en raison des gaz d'échappement des moteurs diesel et de l'usure abrasive des pneus et du revêtement routier, concentrations accrues et fluctuantes à court terme de polluants (monoxyde de carbone (CO), dioxyde de carbone (CO2), oxydes d'azote et hydrocarbures), modification de l'intensité des phares, chaleur du moteur et fumées chaudes, gaz d'échappement des véhicules, interférences électromagnétiques, circulation mixte de véhicules (c'est-à-dire voitures, petits camions, camions de gros tonnage, autobus et camions-citernes) qui entraîneront une obstruction plus ou moins importante de la section transversale du tunnel.

On ne saurait trop insister sur le fait qu'ils doivent avoir un haut degré de sécurité et être capables de déterminer l'emplacement de l'incendie aussi précisément que possible. Il est conseillé que les systèmes de détection d'incendie possèdent un certain niveau d'intelligence afin d'éviter les fausses alarmes, car les rectifier pourrait entraîner des dépenses importantes et, pire encore, pourrait finalement décourager les opérateurs de prêter attention aux alarmes.

En outre, il est impératif que l'installation de détection/alarme incendie soit d'un prix raisonnable, ait des coûts de fonctionnement faibles et soit simple à entretenir : voir la section 6.3 "Détection incendie" du rapport 2006 05.16.B.

Paramètres dictés par les codes et les normes

Les paramètres suivants pour les détecteurs automatiques d'incendie sont spécifiés dans les codes et normes nationaux et internationaux : temps maximal de détection d'un incendie, détermination du lieu de l'incendie, puissance minimale d'incendie à détecter, méthodes de détection approuvées, points de connection pour les alarmes incendie, carractéristiques concernant les tunnels qui devraient être équipés d'installations automatiques d'alarme incendie (par exemple, longueur du tunnel, tunnels avec ventilation mécanique, tunnels qui ne sont pas surveillés en permanence par le personnel, tunnels courts avec des densités de trafic particulièrement élevées).

Une liste de documents de référence détaillés concernant les paramètres des détecteurs d'incendie est décrite dans les codes et se trouve dans la section 10 "Références" du rapport 2006 05.16.B.

Détecteurs d'incendie et de fumée actuellement utilisés

L'efficacité de la détection des incendies ne dépend pas seulement du type de dispositif (température, extinction du faisceau lumineux, ionisation, etc.), mais aussi de la stratégie de détection qui a été développée, qui comprend le nombre de capteurs et leur niveau de surveillance dans le tunnel.

La détection automatique des incidents, l'analyse des images vidéo, y compris les systèmes d'aide, la surveillance par caméra, les équipements tels que les décrochés d’extincteurs d'incendie, ainsi que les postes d’appel d'urgence sont généralement de bons moyens de déclencher une alarme.

De nombreux détecteurs utilisés sont basés sur la chaleur et sur le taux d'augmentation de la température. Lorsqu'il est bien calibré, ce type de système ne génère que peu de fausses alarmes, mais peut avoir une vitesse de réaction lente. Les détecteurs basés sur l'obscurcissement de la fumée donnent des signaux précoces mais ont généralement plus de fausses alarmes à cause des gaz d'échappement des véhicules diesel : voir la section VI.3.1 "Détection d'incendie" du rapport 05.05.B 1999.
L'article de Routes/Roads 2009 "Systèmes de détection des incendies dans les tunnels routiers - Leçons tirées du projet de recherche international" traite des systèmes de détection des incendies et des fumées dans les tunnels routiers, tels que la détection linéaire de la chaleur, la détection optique des flammes, la détection par imagerie vidéo, la détection localisée de la chaleur et la détection de la fumée par des systèmes d'échantillonnage de l'air. Il conclut que les capteurs atmosphériques ont de bonnes performances en termes de temps de réponse et de leur capacité à localiser et à surveiller avec précision un incendie et l'effet sur l'environnement routier, si l'on tient compte des performances globales, y compris les fausses alarmes, l'entretien et la détection des incendies. Les informations issues de cette étude peuvent être utilisées pour déterminer la technologie la plus appropriée pour la détection des incendies dans les tunnels.

Figure 1 : Capteur de température linéaire