火車站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張博超 (北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 北京 100045)

1 前言

交通建筑包括火車站、汽車交通樞紐站、地鐵軌道車站、航站樓或上述部分聯(lián)合組成的一體換乘建筑。這些建筑既要求美觀大方、使用方便，又要承擔(dān)人們對(duì)都現(xiàn)代生活的種種需求，所以比一般民用建筑內(nèi)部格局更為復(fù)雜和多變，多由大空間挑空、超大規(guī)模平面、復(fù)雜多變的裝飾形式、互通的內(nèi)部空間組成，且內(nèi)部設(shè)有各種功能復(fù)雜的電氣設(shè)備和重要機(jī)房，這就給火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了很多需要注意的問題。如何更好的在上述情況下及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，并立即有效的通過消防聯(lián)動(dòng)將火災(zāi)扼殺在初級(jí)階段，是我們?cè)O(shè)計(jì)中主要考慮的問題，下面我們將從幾個(gè)方面對(duì)火車站的上述問題進(jìn)行分析和探討。

2 高大空間的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 大空間部位火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的選擇

首先，火車站設(shè)計(jì)中遇見最多的就是大空間部位火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的選擇問題。火車站設(shè)計(jì)中采用高大空間的售票廳、候車廳等已經(jīng)成了一種必然的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，其高度少則十幾米，高的甚至幾十米，且水平距離一般均為幾十米甚至上百米，極大的考驗(yàn)了當(dāng)今報(bào)警系統(tǒng)的性能。其次，在大空間中還存在另一個(gè)特殊問題就是煙霧的分層問題。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)較低位置的火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧和氣溶膠會(huì)產(chǎn)生一定的熱能將其提升到能夠安裝感煙或光束探測(cè)器的位置。熱的煙霧在上升過程中會(huì)與上部空氣混合并消散、冷卻。煙霧會(huì)在某一點(diǎn)失去熱能不再上升，并水平擴(kuò)散，最終像較小的顆粒物質(zhì)那樣開始下降。這就是通常所說的熱對(duì)流或同溫層現(xiàn)象。 這一現(xiàn)象發(fā)生的確切高度取決于許多因素。例如在夏季很熱的時(shí)候，該空間高處的溫度很高，同溫層就會(huì)較低。夜間或冬季，同溫層會(huì)較高或不存在。通風(fēng)氣流，不論是固定的或是有壓力的，都會(huì)有影響，所以給報(bào)警器的設(shè)置高度帶來了很多問題。

2.2 大空間中常用的報(bào)警設(shè)備

現(xiàn)在對(duì)于大空間部位常用的報(bào)警設(shè)備為：早期煙霧探測(cè)器(空氣采樣)系統(tǒng)、雙波段火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、光截面火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、紅外光束系統(tǒng)。

各種探測(cè)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣如下：

1)早期煙霧探測(cè)器具有很好的抗干擾性，不用擔(dān)心被不小心遮擋而產(chǎn)生誤報(bào)警，且布置靈活，可沿屋頂結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行貼附布置，具有很好的隱蔽性，不影響建筑的整體美觀，且可以適應(yīng)各種復(fù)雜的屋頂形狀，并且維護(hù)簡(jiǎn)單方便，是目前使用最多的針對(duì)大空間部位的探測(cè)系統(tǒng)，但缺點(diǎn)是無法應(yīng)對(duì)大空間建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧上升所產(chǎn)生的分層問題。

2)雙波段火災(zāi)探測(cè)器屬于智能型火災(zāi)探測(cè)設(shè)備，它具有火焰探測(cè)功能，適用于大空間和其他特殊空間場(chǎng)所。它由紅外CCD和彩色CCD組成，可將采集到的紅外視頻圖像信號(hào)/彩色視頻圖像信號(hào)傳送給信息處理主機(jī)，使火災(zāi)探測(cè)和圖像監(jiān)控得到有機(jī)的結(jié)合。缺點(diǎn)就是抗干擾能力差，一旦探測(cè)器前方裝修過程中安裝了大型吊裝燈具等裝飾性物品，遮擋了需探測(cè)的區(qū)域，則很容易導(dǎo)致探測(cè)器失效。且如果行李車等發(fā)生早期陰燃，則無法進(jìn)行及時(shí)早期預(yù)警。

3)光截面探測(cè)器，是一種智能型感煙火災(zāi)探測(cè)器，采用光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，適用于大空間和其他特殊空間場(chǎng)所。可對(duì)被保護(hù)空間實(shí)施任意曲面式覆蓋，具有分辨發(fā)射光源與干擾光源的能力。在大空間部位一般采用雙層布置，在較低和較高位置分別布置兩層探測(cè)器，這樣可以很好的防止煙氣的分層現(xiàn)象，但缺點(diǎn)仍然是比較容易被遮擋，可是實(shí)際使用中又不可避免的經(jīng)常因?yàn)楹笃谘b修需要而造成遮擋，使其總不能達(dá)到令人滿意的效果。

4)紅外光束感煙探測(cè)器采用UV185～260nm火焰窄光譜信號(hào)軌對(duì)軌采集/全脈沖分析技術(shù)(PPW)設(shè)計(jì)，避免了傳統(tǒng)探測(cè)器易受干擾的弱點(diǎn)。采用斜率遞增信號(hào)檢測(cè)技術(shù)(PAM)對(duì)探測(cè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高了探測(cè)器的穩(wěn)定性及持續(xù)使用性。但探測(cè)高度為20m以下，超高空間中應(yīng)用較少。

5)各探測(cè)系統(tǒng)比較如表1所示.

綜合上述各探測(cè)器的特點(diǎn)，在比較復(fù)雜的大空間場(chǎng)所，單獨(dú)只采用一種探測(cè)器經(jīng)常無法滿足早期報(bào)警的需求，且誤報(bào)幾率很大。所以，為避免上述情況發(fā)生，一般在此區(qū)域采用兩種以上報(bào)警器組合布置的方式(比如采用早期煙霧探測(cè)器和雙波段探測(cè)器)來避免單一報(bào)警器自身的缺陷，以達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果，這樣就大大減少了探測(cè)器的誤報(bào)率并且能夠更加準(zhǔn)確的進(jìn)行早期火災(zāi)報(bào)警。經(jīng)過后期聯(lián)動(dòng)調(diào)試可以選擇單獨(dú)探測(cè)器報(bào)警聯(lián)動(dòng)或者兩個(gè)探測(cè)器共同報(bào)警后聯(lián)動(dòng)來減少誤動(dòng)作。

2.3 大空間吊頂設(shè)置

另外，有些大空間頂部會(huì)設(shè)置封閉吊頂，其吊頂距頂板會(huì)有幾米的距離，吊頂下方安裝有很多的燈具，所以很多照明管線和其他設(shè)備配電線路都會(huì)走在吊頂上方。一旦線路老化造成漏電火災(zāi)，由于吊頂是封閉的，人從吊頂下方根本無法察覺上方已經(jīng)著火，為了保障建筑內(nèi)乘客的安全，一定注意在此區(qū)域增設(shè)煙感等火災(zāi)報(bào)警裝置。

3 重要電氣機(jī)房的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

火車站內(nèi)很多重要的電氣機(jī)房，如火車站的信息、信號(hào)機(jī)房、通訊機(jī)械室及遠(yuǎn)動(dòng)控制室等，這些機(jī)房一旦出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響客運(yùn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成恐慌，嚴(yán)重甚至?xí)＜俺丝偷纳踩Ｓ捎谶@些機(jī)房長(zhǎng)期沒有人值班，所以機(jī)房一旦發(fā)生火災(zāi)，一般不會(huì)被人發(fā)現(xiàn)，只能依靠機(jī)房?jī)?nèi)的探測(cè)器進(jìn)行報(bào)警，一旦探測(cè)器設(shè)置不合理或安裝不到位就可能導(dǎo)致無法在火災(zāi)極早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，從而進(jìn)行及時(shí)干預(yù)。所以對(duì)這些建筑的“中樞”部位也需要進(jìn)行特別的保護(hù)，以達(dá)到早期預(yù)警，防患于未然的目的。

表1 可用于大空間建筑的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)比較

圖1 火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器布置圖

一般這些機(jī)房?jī)?nèi)都會(huì)設(shè)置大量的通訊機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜等弱電設(shè)備，這些機(jī)柜基本都是半封閉的，一般如果發(fā)生火災(zāi)，煙氣會(huì)很慢從機(jī)柜里面散發(fā)出來，直到煙氣飄到屋頂部位并達(dá)到一定濃度后頂部的煙感探測(cè)器才會(huì)報(bào)警，可是這時(shí)機(jī)器已經(jīng)被燒焦無法繼續(xù)工作。為了避免這種情況的發(fā)生，爭(zhēng)取在機(jī)器發(fā)生火災(zāi)初期就能夠進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警，需要在機(jī)體內(nèi)布置火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器。一般在機(jī)器內(nèi)用的探測(cè)器為機(jī)柜型煙霧探測(cè)器，其工作原理類似于早期煙霧報(bào)警探測(cè)器，只是其探測(cè)管直接伸入機(jī)柜內(nèi)部，可以及時(shí)探測(cè)到燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧。具體布置如圖1所示。

4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)

交通建筑中由于人員比較密集，發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防聯(lián)動(dòng)功能就變得尤為重要，火災(zāi)時(shí)的消防聯(lián)動(dòng)能否順利運(yùn)行直接關(guān)系著人員是否能夠安全疏散、火情是否可以迅速得到有效控制等。可是由于交通建筑內(nèi)部空間互通且面積較大，需要聯(lián)動(dòng)的設(shè)備種類也非常多，如未進(jìn)行充分考慮，則一旦發(fā)生火災(zāi)，可能給乘客疏散和生存都造成很大威脅，所以設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行多方面的了解，對(duì)建成后的建筑內(nèi)部系統(tǒng)有一個(gè)基本的了解，確保設(shè)計(jì)后不存在有的設(shè)備消防聯(lián)動(dòng)被遺漏。

1)應(yīng)急廣播系統(tǒng)

應(yīng)急廣播系統(tǒng)是發(fā)生火災(zāi)時(shí)第一時(shí)間通知等候乘客緊急疏散的重要系統(tǒng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，必須要保證所有等候區(qū)域的消防廣播系統(tǒng)立即進(jìn)入播放狀態(tài)，并關(guān)閉背景音樂系統(tǒng)。如有些商業(yè)區(qū)域消防廣播與背景音樂共用一套音源，則需要在功放旁邊增加消防聯(lián)動(dòng)模塊，接入消防廣播信號(hào)，保證消防時(shí)由消控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)播放消防廣播。且大空間區(qū)域的消防廣播在劃分區(qū)域時(shí)最好劃分為同一區(qū)域，以免不同層播放內(nèi)容不同而產(chǎn)生互相干擾。

2)進(jìn)站閘機(jī)和電動(dòng)格柵

進(jìn)站閘機(jī)和電動(dòng)格柵是火車站進(jìn)出站口最常見的設(shè)備，由于平時(shí)其葉片為封閉狀態(tài)，一旦發(fā)生火災(zāi)或斷電，如其葉片不能打開，就會(huì)阻礙人員的疏散，造成嚴(yán)重后果。所以需要在其旁邊安裝消防聯(lián)動(dòng)模塊，火災(zāi)時(shí)強(qiáng)制打開閘機(jī)，或要求閘機(jī)廠家將閘機(jī)設(shè)置為事故自動(dòng)開啟狀態(tài)。

3)電動(dòng)排煙窗和遮陽簾

電動(dòng)排煙窗和遮陽簾的消防聯(lián)動(dòng)也是消防聯(lián)動(dòng)的一部分，一般會(huì)為排煙窗設(shè)置消防聯(lián)動(dòng)而不考慮遮陽簾的消防聯(lián)動(dòng)，如果火災(zāi)時(shí)遮陽簾沒有聯(lián)動(dòng)打開，則即使排煙窗已經(jīng)開啟了，室內(nèi)的煙氣也會(huì)由于遮陽簾的遮擋而無法排出，極有可能會(huì)給室內(nèi)人員的生命安全造成危險(xiǎn)。另外由于火車站人員密集，所以電動(dòng)排煙窗量較大，在大空間候車廳屋頂、樓梯間、售票廳等處均會(huì)設(shè)置，設(shè)計(jì)時(shí)需要和建筑專業(yè)仔細(xì)進(jìn)行核對(duì)。

5 通訊協(xié)議和端口問題

一般設(shè)計(jì)時(shí)比較容易忽視的問題就是內(nèi)部系統(tǒng)之間的相互開放通訊協(xié)議問題。在大型的交通建筑中，由于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)功能復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)部接口、外部接口均較多，如果設(shè)計(jì)時(shí)未明確內(nèi)外部各系統(tǒng)之間開放通訊協(xié)議并預(yù)留消防通訊接口，則甲方在招標(biāo)過程中可能忽視此問題而采購(gòu)互相不兼容的消防報(bào)警設(shè)備。由于電氣設(shè)備安裝調(diào)試處在建筑快竣工的時(shí)期，所以系統(tǒng)間相互不兼容的問題往往也是在最后調(diào)試時(shí)才得以顯現(xiàn)，此時(shí)由于設(shè)備已經(jīng)加工完成并進(jìn)場(chǎng)安裝，無法進(jìn)行更換，且改造難度也很大并可能會(huì)影響工程的順利完工。為避免這種情況發(fā)生，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要在設(shè)計(jì)時(shí)或招標(biāo)時(shí)向應(yīng)標(biāo)廠家要求其產(chǎn)品應(yīng)能免費(fèi)提供系統(tǒng)的通訊協(xié)議并預(yù)留符合本工程要求的消防端口。

有些火車站分為多期建設(shè)，則后期建設(shè)部分需能夠與前期部分的報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行兼容并相互預(yù)留通訊接口，共享報(bào)警信號(hào)等信息。

大型火車站一般會(huì)與汽車站、地鐵站聯(lián)合組成大型樞紐站，不同交通系統(tǒng)一般單獨(dú)設(shè)置自己的火災(zāi)報(bào)警控制中心。這就需要建筑內(nèi)的消控中心預(yù)留與各個(gè)交通系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的通訊接口，以便及時(shí)了解各個(gè)系統(tǒng)的火災(zāi)情況。

另外大型火車站需要設(shè)置與城市消防系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的接口和軟件，可以將自身火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)故障和火災(zāi)信號(hào)、火災(zāi)位置和時(shí)間等信息送至市119消防報(bào)警中心。

一般大型交通建筑由于內(nèi)部系統(tǒng)眾多，一般會(huì)設(shè)置樓宇設(shè)備集成管理系統(tǒng)(BMS)，雖然目前的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠滿足接入BMS的條件，但由于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)關(guān)系到人員的生命安全，一旦接入BMS運(yùn)行時(shí)可能遇到誤操作，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，且火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)部子項(xiàng)已經(jīng)很多，如接入BMS也不方便其進(jìn)行控制，所以最好不要將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接入樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)。

6 報(bào)警線路距離過長(zhǎng)的問題

在一些大型的火車站中，往往消控室到末端設(shè)備的距離為幾百米，末端設(shè)備聯(lián)動(dòng)電源一般為24V直流，這么長(zhǎng)的距離會(huì)造成很大的電壓降，且一條線路上一般會(huì)連有多臺(tái)設(shè)備，火災(zāi)時(shí)這些設(shè)備同時(shí)運(yùn)行使得瞬間電壓降更為嚴(yán)重，可能造成末端設(shè)備無法正常工作。針對(duì)上述問題，解決辦法一般為加裝24V電源分區(qū)供電裝置，并在設(shè)計(jì)中根據(jù)末端負(fù)荷大小、配電半徑選擇導(dǎo)線的規(guī)格，確保最大負(fù)荷時(shí)末端電壓降≤10%。經(jīng)計(jì)算，報(bào)警/控制回路最長(zhǎng)達(dá)1 500m，在額定負(fù)載情況下，報(bào)警/控制回路雙絞線截面積應(yīng)>1.5mm 。

消防設(shè)備配電箱手動(dòng)控制線電壓采用DC24V，線路過長(zhǎng)造成的電壓降問題也會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行。為解決這個(gè)問題，可以在消防設(shè)備二次控制原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，中間繼電器選用微功耗(高電阻)型，并對(duì)回路的導(dǎo)線規(guī)格進(jìn)行校驗(yàn)，檢查電壓是否滿足要求，避免由于線路長(zhǎng)距離造成的壓降過大，手動(dòng)控制時(shí)繼電器不工作等問題。

由于距離過長(zhǎng)，消防廣播和消防電話的供電線路也需要考慮壓降和抗干擾的問題。為保證語音的清晰，廣播和消防電話線宜采用屏蔽雙絞線，距離<800m的線路截面應(yīng)>1.0mm2，超過800m的線路截面應(yīng)>1.5mm2。

7 仔細(xì)查找相關(guān)技術(shù)規(guī)范

由于鐵路系統(tǒng)、航空系統(tǒng)等在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警上有不同的特殊要求，設(shè)計(jì)時(shí)要多翻閱與其相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，如JGJ 243-2011《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》等專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范。

8 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，交通建筑的設(shè)計(jì)形式將變得更加多樣，大空間、大面積的建筑將會(huì)變得越來越多。面對(duì)這些建筑，設(shè)計(jì)人員應(yīng)主要把握以下幾個(gè)重要環(huán)節(jié)：

1)火災(zāi)探測(cè)器的正確選擇：針對(duì)大空間容易出現(xiàn)的熱障現(xiàn)象選擇適合的火災(zāi)探測(cè)器組合。對(duì)于其他特殊場(chǎng)所，根據(jù)房間內(nèi)部設(shè)備情況和空間情況選擇合適的探測(cè)設(shè)備。

2)做好消防聯(lián)動(dòng)功能的設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的區(qū)域設(shè)置合適的聯(lián)動(dòng)方案。

3)在設(shè)計(jì)中應(yīng)理順各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)、外部的接口關(guān)系，并確保相互間通訊協(xié)議的兼容性，明確各個(gè)系統(tǒng)廠家的界面關(guān)系，避免重復(fù)或漏項(xiàng)。

4)對(duì)于較長(zhǎng)距離供電的直流24V報(bào)警線路應(yīng)進(jìn)行線路壓降的校驗(yàn)，對(duì)于壓降較大的線路應(yīng)加大供電導(dǎo)線截面或加裝分區(qū)電源裝置使其壓降<10%，且能滿足末端設(shè)備需求。

5)認(rèn)真研讀相應(yīng)交通建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)其特殊的設(shè)計(jì)要求予以考慮。

6)對(duì)現(xiàn)代火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不斷發(fā)展的新技術(shù)，新設(shè)備多進(jìn)行關(guān)注和了解，在某些特殊場(chǎng)所能對(duì)這些設(shè)備加以應(yīng)用以獲得更好的設(shè)計(jì)效果。

[1]中華人民共和國(guó)公安部.GB 50116-2008火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國(guó)計(jì)劃出版社, 2008.

[2]中華人民共和國(guó)公安部.GB 50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京: 中國(guó)計(jì)劃出版社, 2006.

[3]現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.JGJ243-2011交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.