Пожар, который не смогли объяснить: King's Cross, 1987, и эффект траншеи

За две минуты до катастрофы двое опытных пожарных стояли над эскалатором станции King’s Cross и смотрели на огонь. Один из них потом скажет следствию: «совсем не большой пожар», примерно как горящая большая картонная коробка. Дым пах садовым костром. В 19:45 огонь вырвался из шахты эскалатора в подземный билетный зал так, что выжить в зале было почти невозможно. Погиб 31 человек.

Самое странное в этой истории — не то, что пожар случился. Странно, что лучшие специалисты по пожарам в Британии полгода не могли объяснить, как небольшой огонь за две минуты стал огненным шаром. Ответ пришлось открывать заново.

Деревянная лестница под землёй

King’s Cross St Pancras — одна из самых загруженных станций лондонского метро. От линии Пикадилли в билетный зал вели три эскалатора, установленные в 1939 году: наклон 30 градусов, подъём больше 17 метров. Балюстрады, боковые щиты, настил, ступени и подступенки у них были деревянными, балюстрады покрыты яхтенным лаком. Под ступенями по ходовым дорожкам бегут колёса и цепи, их смазывают.

Среда, 18 ноября 1987 года, вечер после часа пик. Около 19:25 под эскалатором № 4, примерно у 48-й ступени, загорается смазка на ходовой дорожке. Эскалатор едет, и огонь переносится выше.

Около 19:30 пассажир замечает огонь и поднимает тревогу. Сотрудник, которого послали посмотреть, работал не на этой станции и не проходил пожарной подготовки: он не сообщил ни начальнику станции, ни диспетчеру линии. Плана эвакуации у метро не было. По случайности на станции оказались двое полицейских, но их рации под землёй не работали, и один побежал наверх звонить пожарным. Было 19:34. Полиция начала выводить пассажиров через соседние эскалаторы и тот самый билетный зал — других путей они не знали.

Первые пожарные спустились в зал около 19:43. До 19:45 на огонь не попало ни капли воды: установку водяного распыления под эскалатором так и не запустили. Среди погибших — начальник пожарного караула Таунсли, который первым пошёл смотреть на огонь.

Загадка двух минут

Следствие вёл адвокат Десмонд Феннелл, при нём работал научный комитет. Как огонь начался, выяснили быстро. Как он превратился во вспышку — нет.

Обычная картина пожара на наклонной лестнице выглядела так: пламя поднимается вертикально, упирается в потолок шахты, по потолку горячие газы идут вверх. Под эту картину эксперты и строили версии, и ни одна не сходилась со свидетелями.

Одни считали, что балюстрады загорались одна от другой и огонь нарастал постепенно. Но тогда большой пожар увидели бы те самые пожарные в 19:43, а они видели «коробку». Эксперты метрополитена искали виновника на потолке: в шахте нашли до двадцати слоёв краски, и версия была в том, что пламя побежало по краске со скоростью около двух метров в секунду. Такой скорости распространения пламени по потолку наука не знала, а опыты с образцами той же краски самоподдерживающегося горения не показали. Даже двое экспертов метрополитена не смогли договориться между собой.

Компьютер показал то, чего никто не ждал

В декабре 1987 года лабораторию Harwell попросили посчитать на компьютере, как в шахте текут горячие газы. Задачу пришлось сильно упростить, первые результаты пришли только в мае. И они противоречили всем версиям: горячий поток не поднимался к потолку. Он прижимался к ступеням и шёл вверх по жёлобу, который образуют две балюстрады и лестница, — по «траншее».

Дугал Драйсдейл из Эдинбургского университета напомнил, что пламя на наклонной поверхности вообще прижимается к ней — это было известно. Неизвестно было, что в жёлобе с горящими стенками это превращает пожар в совсем другой.

Проверяли опытами. Лаборатория Управления по охране труда (HSE) в Бакстоне жгла шесть полноразмерных ступеней эскалатора, потом модели жёлоба в масштабе 1:10. На видео пламя лежало на дне жёлоба и в конце вылетало струёй. Но огонь плохо масштабируется, и по совету консультантов из Кембриджа построили модель 1:3 — шахту с эскалатором и билетный зал, с датчиками. Летом 1988 года её подожгли дважды, второй раз при научном комитете. Картина повторилась: пламя легло в жёлоб, побежало вверх и ворвалось в зал.

Консультант метрополитена, чьи эксперты до последнего защищали версию с краской, написал в итоговом заключении, что это новое явление, не описанное ни в одном прежнем пожаре и не предвиденное даже специалистами.

Что такое эффект траншеи

Пока горит одна балюстрада, пламя ведёт себя как обычно: поднимается почти вертикально из жёлоба и уходит в общий поток воздуха. Сбоку к нему свободно подтекает холодный воздух.

Когда загораются обе балюстрады и пол жёлоба — ступени, — воздуху неоткуда подойти к пламени с верхней стороны. Пламя ложится в жёлоб и вытягивается вдоль него. Горячие газы идут не вверх, а вдоль ступеней и прогревают дерево впереди себя намного сильнее, чем раньше. Нагретое дерево вспыхивает быстрее, пламя удлиняется, прогревает следующий участок — и огонь разгоняется вверх по наклону.

Есть и коварная деталь: легшее пламя горит чище, и дыма становится меньше, хотя горит быстрее. Люди наверху видели светлый дым и слабый огонь как раз в тот момент, когда пожар набирал скорость. Чёрный дым дала уже краска: ближе к верху часть потока выходит из жёлоба, спиралью заворачивает на потолок шахты и поджигает его. Возможно, процесс подтолкнули поезда: по расчёту метрополитена поток воздуха в шахте между 19:41 и 19:45 сменил направление с нисходящего на восходящий.

Позже в Эдинбурге эффект изучали отдельно и назвали четыре условия, от которых он зависит: наклон жёлоба, форма его сечения, материал стенок и источник зажигания.

Спичка, а не сигарета

Самая живучая версия причины — окурок. Её проверили опытом и не подтвердили.

8 января 1988 года на уцелевшей части того же эскалатора № 4 три раза бросали в зазор между ступенями и боковым щитом тлеющую сигарету. Смазка не загорелась ни разу. Первая же горящая спичка подожгла её. Огонь рос с момента зажигания, через две с лишним минуты свечение было видно сверху, на девятой минуте опыт потушили, пока не загорелась балюстрада.

Другие опыты показали, почему спичка находила дорогу вниз. Смазка сама по себе поджигается плохо, но на дорожках годами копились пыль, волокна и мусор, и вместе со смазкой они работали как фитиль. Примерно каждая двенадцатая брошенная в сторону спичка проваливалась в зазор шириной 10 миллиметров. За две недели до пожара на этом эскалаторе заметили щели между ступенями и щитом, а 30 процентов противопожарных гребёнок на ступенях, которые должны были закрывать зазор, отсутствовали. На обгоревшем боковом щите нашли следы множества прежних возгораний — те просто гасли сами.

Курить в метро запретили в феврале 1985 года, после пожара на станции Оксфорд-Серкус. Но пассажиры закуривали на эскалаторе, поднимаясь к выходу. Следствию показали 46 пожаров на эскалаторах с 1956 по 1988 год; в 32 из них причиной назвали курильщиков.

Пожар, который называли тлением

Почему к такому эскалатору относились спокойно? Доклад отвечает прямо: на эскалаторах метро горело постоянно, и никто от этого ещё не погиб. За 1958–1987 годы набралось больше четырёхсот «пожаров и так называемых тлений». Руководство метрополитена требовало, чтобы огонь на эскалаторе называли не пожаром, а «тлением» (smouldering). Министр транспорта потом признал в парламенте, что пожарных вызывали, только если движение вставало примерно на полчаса.

Что изменилось

Доклад Феннелла представили парламенту 10 ноября 1988 года. В нём 157 рекомендаций, 33 из них помечены как самые важные. Среди них:

• дерево — металлом. Деревянные боковые щиты, балюстрады, настил и рекламные панели всех эскалаторов заменить металлом к июлю 1989 года, деревянные подступенки — как можно скорее, прямо со ссылкой на эффект траншеи;
• извещатели там, куда никто не смотрит. В фермах эскалаторов — линейные тепловые извещатели, в машинных залах — дымовые, с выходом на тревогу и на установки водяного распыления;
• уборка по графику. Чистить ходовые дорожки и цепи, найти негорючую смазку, перестать пропитывать деревянные ступени маслом, вернуть недостающие гребёнки;
• курение. Запрет — на все подземные части станций, включая служебные помещения и магазины, а продажу сигарет и спичек на станциях — прекратить;
• люди и связь. Регулярное обучение персонала пожарной безопасности, знакомство с планировкой станции до первой смены, рации полиции, совместимые с рациями пожарных, инструкции станции на случай пожара, согласованные с пожарной охраной; пожарных вызывают сразу, а не после получаса простоя.

Главный вывод доклада — не про дерево. Метрополитен считал пожары неизбежными для самой старой подземки мира, и Феннелл назвал этот подход ошибочным в самой основе.

Что от этой истории осталось в здании вокруг вас

В торговом центре, на вокзале, в бизнес-центре с атриумом вы едете по эскалатору из металла и стекла, и почти никто не задумывается почему. Российские нормы писались не по King’s Cross, но отвечают на те же вопросы.

Из чего сделана отделка. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, 123-ФЗ (ст. 134, ч. 6, и таблицы 28 и 29), ограничивает материалы для стен, потолков и полов на путях эвакуации: горючесть, воспламеняемость, дымообразование, токсичность продуктов горения и для покрытий пола — распространение пламени. В вестибюлях и на лестницах требования строже, чем в коридорах, а в высоких зданиях отделка вестибюлей и лестничных клеток должна быть негорючей. Каркасы подвесных потолков на путях эвакуации — тоже только негорючие (ч. 5 той же статьи). Деревянный эскалатор с лаком — ровно то, что эти таблицы не пускают на путь, по которому выходят люди.

Куда уходит дым. Свод правил СП 7.13130.2013 (п. 7.2) требует дымоудалениеПДВ — противодымная вентиляцияСистема, которая при пожаре вытягивает дым с путей эвакуации и подаёт воздух в лестничные клетки типа Н2, шахты лифтов и тамбур-шлюзы, чтобы дым туда не зашёл. Требования к ней стоят в СП 7, своде по отоплению и вентиляции, а автоматику запуска задаёт СП 484.СП 7.13130.2013 из атриумов и пассажей, а также из коридоров и пешеходных тоннелей подвальных этажей, куда выходят помещения с людьми. Атриум с эскалаторами между этажами — родственник шахты King’s Cross: это объём, который соединяет уровни и по которому горячие газы пойдут туда, куда им удобно. Как устроена такая система и где она обязательна, разобрано в статье о дымоудалении, проект и монтаж — на странице услуги.

Извещатели в технических пространствах. Огонь на King’s Cross двадцать минут жил под ступенями, где его никто не видел. Сегодняшний аналог — пространство за подвесным потолком и под фальшполом, где идут кабели: при определённом объёме горючей массы кабеля оно защищается отдельно (СП 486, таблица 2, п. 10). Подробности — в статье о расстановке извещателей.

Уборка — это пожарная мера. Правила противопожарного режима (п. 43) требуют очищать вентиляционные камеры, фильтры и воздуховоды от горючих отходов и отложений не реже раза в год и оформлять это актом. Жирная пыль в воздуховоде кухни — тот же фитиль, что смазка с волокнами под ступенями.

Курение. Те же Правила (п. 11) запрещают курить на объектах транспорта, торговли, образования, здравоохранения, на складах — кроме специально отведённых мест.

Люди, которые знают, что делать. Сотрудник, не знавший, кому звонить, и полицейские, не знавшие другого выхода, — не редкость и сегодня. Ответ тот же, что в 1988 году: обучение и тренировки по эвакуации, на которых выясняется, что рация не ловит, а дверь заперта, — до пожара, а не во время.

На эскалаторе King’s Cross ничего не случилось впервые. Горело и раньше — просто это называли тлением.

Источники

• Investigation into the King’s Cross Underground Fire, Desmond Fennell OBE QC, HMSO, 1988 — The Railways Archive
• Полный текст доклада Феннелла, PDF — The Railways Archive
• Simcox S., Wilkes N. S., Jones I. P. Computer simulation of the flows of hot gases from the fire at King’s Cross Underground station. Fire Safety Journal, 1992, vol. 18, no. 1 — ScienceDirect
• Drysdale D. D., Macmillan A. J. R., Shilitto D. The King’s Cross fire: experimental verification of the «trench effect». Fire Safety Journal, 1992, vol. 18, no. 1 — ScienceDirect
• Wu Y., Drysdale D. D. Study of upward flame spread on inclined surfaces. HSE Contract Research Report 122/1996 — The Railways Archive
• King’s Cross Fire (Fennell Report), Палата общин, 10 ноября 1988 года — Hansard
• King’s Cross (Fire), Палата общин, 19 ноября 1987 года — Hansard
• King’s Cross Underground Fire, Палата лордов, 12 декабря 1988 года — Hansard
• Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», ст. 134 — КонсультантПлюс
• СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» — Росстандарт
• Правила противопожарного режима в Российской Федерации, постановление Правительства № 1479 — МЧС России