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伦敦地铁火灾,蔓延速度匪夷所思,科学家:英国人不作不死

BBC报道:2021年6月28日下午,位于英国伦敦南部的象堡(Elephant and Castle)地铁站出现爆轰性大火,从围观群众拍摄的画面中可以看到,一个火球从建筑物内部突然冒出,腾空而起,空中拍摄的画面中,地面浓烟滚滚,数公里外都能见到!

具体原因仍然在调查中,但这个场面让人想起了当年伦敦地铁国王十字圣潘可拉斯站内的超级火灾,因为这起火灾从起火到蔓延只有短短的几十秒,比浇汽油点燃速度都还要快,科学家百思不得其解,最后求助超级计算机才找到了根源!

伦敦国王十字地铁站的超级火灾:蔓延速度匪夷所思

1987年11月18日下午7点半左右,伦敦地铁的晚高峰已经过去,但国王十字地铁站从站台到出站口这段路程中仍然熙熙攘攘,只是人流量密度没有那么高而已!

从潘可拉斯站的站台到位于地下一层的售票大厅,有一段长达42米的自动扶梯,19点34分,有旅客在途径自动扶梯时报告闻到一股焦糊味,透过扶梯的缝隙向下张望时已经可以看到明火,有人通知了地铁值班人员,在19点36分时报警!

行动迅速的伦敦消防队在6分钟内赶到了现场,在晚高峰刚过的伦敦大街上,6分钟内赶到现场,他们没有什么可以被指责的!

消防队员发现,自动扶梯下根本就算不上什么火灾,充其量就是个小火苗,但位于自动扶梯下方,灭火比较困难,但火势并不大,还有时间考虑对策,不过出乎意料的是3分钟后,消防队员亲眼见证了匪夷所思的事件!

那团火苗突然变成了一道长长的火焰,就像军队里的火焰喷射器一样,从扶梯中部快速向上蔓延,短短数十秒内就直接冲过40多米长的扶梯,到了顶端的售票大厅里,尽管已经过了晚高峰,但大厅内仍然人头攒动,突然发生的烟雾和随之而来的大火,让民众十分恐慌,踩踏事件随之发生!

而此时小火苗早已变成了吞噬一切的巨大火焰,烟囱效应的火舌疯狂地舔噬着所能遭遇的一切可燃物,而来自潘可拉斯站的站台下方涌入的新鲜空气,让国王十字车站大厅成了一个巨大的火化炉!

150名消防队员参与了救援,但由于地铁内通风系统非常发达,通风管效应下售票大厅的火焰犹如火箭炉,扑火非常困难,甚至英国运输大臣Paul Channon也亲临现场指挥救灾,但大火依然肆虐到了第二天凌晨一点半才被扑灭。

售票大厅

大火造成31人死亡,100多人受伤,其中还包括一名消防员!很多尸体都烧成了焦炭,国王十字地铁站大火之惨烈震惊了全世界!

究竟是怎么起得火?为什么蔓延速度那么快?

摆在英国顶尖消防专家面前的问题有两个,一个是究竟是怎么起火的?还有一个问题是蔓延速度为何如此之快?

第一个问题似乎很好回答

不要看英国绅士们衣着光鲜靓丽,但上班族依然行色匆匆,而等待自动扶梯上下就成了难得的闲暇时刻,而且两侧的缝隙成了丢弃垃圾最隐蔽的区域,因此运行几十年的自动扶梯下方堆积了大量垃圾,其中就包括可燃性很强的各种食品包装等。

但垃圾显然无法出现爆燃,毕竟这不是爆炸物,因此也有专家怀疑是自动扶梯下方的润滑油堆积,这木质扶手以及上下的扶梯都需要润滑油辅助,否则容易摩擦卡死,因此累积的润滑脂润滑油流到下方变成了可燃物;

最后只需要一个烟头,当时地铁并没有禁烟,因此上下扶梯时抽完的烟蒂随手就丢入了扶梯下方的空隙,当然究竟是烟头还是其他因素引起火灾,一直也没有定论,因为当时大火烧掉了一切,也没有现在那么多监控录像,这起火原因就成了一个悬案!

蔓延速度为什么那么快?

这个问题让英国消防专家差点崩溃,因为无论是垃圾还是润滑油也只会形成小范围的火灾,而据消防队员称,从他们赶到现场火灾区域还只有小纸箱那么大,而短短3分钟不到,火苗已经冲过40多米长的扶梯,冲进了售票大厅,就算是浇汽油也就这个速度了吧,所以有人就怀疑是纵火火灾恐怖袭击,但却没有任何证据表明这两点。

有专家提出了可能是属于闪燃,就是半封闭状态下火焰不然全燃烧形成的可燃性气体聚集快速燃烧,但由于比较开放,爆炸效果不明显,会导致火灾快速扩散!

远离火焰位置的可燃性气体积聚后突然发生燃烧

但要在长达42米的扶梯下方形成可燃性气体聚集,仅凭小纸箱大的火焰在数分钟内达到闪燃的条件是远远不够的,因此一个无解的难题摆在了顶级消防专家面前!

因此只能求助于剑桥大学的英国原子能科学研究院(AERE)燃烧动力专家,他们利用当时欧洲算力最强的超级计算机Cray-2模拟提出了一个沟槽效应的全新的概念,火焰会沿着扶梯快速推进,形成迅速蔓延的效果,那么究竟是不是这样呢,科学家们搭建了一个1:3的伦敦国王十字地铁站自动扶梯的模型!

1:3比例的模型中,1分11秒后出现了沟槽效应。

然后在扶梯上放了一把火,结果在起火后约1分11秒内本来是向上的火焰突然转向与扶梯平行,并且沿着扶梯快速蔓延,其速度超过每秒10米!这个惊人的速度直接让科学家们懵逼了!

那么问题来了,火焰为什么会倾斜着快速蔓延呢?

对比产生的烟尘轨迹,燃烧动力学的专家们发现,其实这个所谓的沟槽效应不过是早就已经发现的烟囱效应和康达效应叠加后的产物!

烟囱效应我们都比较容易理解,就是燃烧后的高温气体有出路时构成的快速气流通道能为火焰补充新鲜空气,助燃效果极佳,比如我们熟悉的火箭炉就是烟囱效应最典型产物。

但康达效应又是怎样的呢?其实这个效应更常见,即流体会沿着物体表面粘滞一段时间再脱离,就像热水瓶或者杯子倒水时经常淅淅沥沥地从屁股后流出,或者高压锅放气时的放鸡蛋一直能顶着不掉落。

这燃烧的火焰特性其实和气体是一样的,只是它还具有了高温可以引燃其他可燃物的特性,因此火焰在烟囱效应和康达效应的综合下,贴着自动扶梯快速蔓延也就有了科学理论基础!

而现代火灾中也有很多大火都是由于沟槽效应扩大的,比如山沟斜坡中的森林大火,倾斜隧道中的大火(2000年11月11日奥地利登山缆车大火)等等,遭遇火灾时一定要反向顺坡而下逃生,如果是山坡上起火,那么横向一定距离后再向下逃生!

超级计算机解决了火焰蔓延问题,却无法解决英国人的素质

这起火灾的真正原因是自动扶梯下的可燃物堆积,很有可能是烟头,但也不能排除是摩擦引起自燃,或者电路短路的火花,而这些可燃物堆积最大的可能是英国绅士们几十年如一日的在扶梯缝里丢垃圾,导致火焰快速蔓延时有了可燃物!

而在火灾后的调查中,发现扶梯下方有多处陈旧着火后自己熄灭的痕迹,而这次只不过着火后可燃物比较多蔓延了而已,所以这次大火是偶然中的必然,终有一次会遇到你!

国王十字地铁站火灾发生后,比如禁止随意丢弃垃圾的标语普及,地铁站禁止吸烟以及更换易燃的木制扶手、加装灭火器与增加警报设施等等,也给全球地铁防火提出了改进意见,只是这代价实在有点惨痛!