地鐵車站消火栓系統控制模式優化

尉銘強， 黃云峰， 殷曉妮， 楊曉娟， 岳 辰

(北京城建設計發展集團股份有限公司， 北京 100037)

地鐵車站消火栓系統控制模式優化

尉銘強， 黃云峰， 殷曉妮， 楊曉娟， 岳 辰

(北京城建設計發展集團股份有限公司， 北京 100037)

闡述地鐵車站消火栓系統的控制模式，并分析消火栓系統的操作模式，對手動啟泵控制模式和自動啟泵控制模式進行詳細分析，從啟動時間、運營管理、經濟性等方面進行對比，得出手動控制模式在啟動時間上具有優勢，但存在人為誤操作的可能；自動控制模式比手動操作模式增加了壓力開關(流量開關)控制系統，投資會有所增加。優化兩種控制模式，在設計手動啟泵控制模式時增加自動巡檢或其他線路故障報警功能，在設計自動啟泵控制模式時，增設低流量或者低壓力報警的流量開關或者壓力開關，在消火栓系統出現小流量泄漏時，能及時報警，及時維修，避免消防泵在非消防狀態下的錯誤啟動。

地鐵車站； 消火栓系統； 控制模式； 優化

1 概述

地鐵是現代城市交通系統的重要組成部分，車站是地鐵系統中人員最為密集的場所，而消火栓系統是火災防控的有力保障。常高壓系統由消火栓、管道系統等組成；臨時高壓系統由消火栓、管道系統、水泵和控制系統組成[1]。

車站消火栓系統要發揮其作用，除合理布置消火栓，切實保證兩股水柱保護整座車站外，還 需 注 意 臨時高壓消火栓系統的控制模式[2]。長期以來，地鐵車站消火栓系統的 控 制 模 式 存在多種方式并存的現狀，從本質上分為兩類：手動控制模式和自動控制模式。手動控制模式有兩種基本做法：以北京為代表的控制室確認模式和以廣州、深圳等為代表的直接啟泵模式。自動控制模式分為壓力開關控制、流量開關控制和同時控制等模式。

依據《地鐵設計規范》(GB 50157—2013)，車站消火栓系統的啟動方式需要設置消防泵房就地啟動、車站控制室按鈕啟動和消火栓箱按鈕啟動等3種啟動模式。無論是手動或是自動控制模式都需具備以上控制方式，而自動控制模式是在系統中增加了壓力開關或流量開關，依據系統中壓力或者流量的變化自動啟泵[3-4]。

2014年1月發布的《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB 50947—2014)首次提出了消火栓系統自動控制的概念，進一步豐富了消火栓系統的控制模式[5-6]。

本文在總結消火栓系統上述控制模式的基礎上，研究并完善了手動控制模式和自動控制模式。通過比較兩種控制模式的優劣，研究總結其適用條件，并結合地鐵車站的工程實際，有針對性地提出了地鐵車站消火栓系統的優化控制模式。

2 控制模式的比較與選擇

2.1 消火栓系統的操作模式分析

室內消火栓系統末端接有兩種設備，一種是從DN65室內消火栓接口接出的水龍帶和水槍，另一種是DN25自救式消防卷盤。前者供專業消防隊員使用，后者供非專業消防人員使用。兩種末端設備前均設有常閉閥門，平時關閉，火災時打開，利用水槍手動滅火。

從實際操作方式可以得出初步結論：室內消火栓系統是一種手動的水滅火設備，離開消防隊員手持水槍或非專業人員手持自救式消防卷盤，系統是無法有效滅火的。

室內消火栓系統基本的操作步驟：發現火災；人員抵達室內消火栓；接入消防水龍帶和水槍準備就緒；啟動消火栓系統水泵；打開栓口閥門，噴水滅火[7-8]。

2.2 兩種控制模式及其比較

由于消火栓系統操作模式和運營需求的不同，地鐵車站消火栓系統分為手動控制模式和自動控制模式。

2.2.1 手動啟泵控制模式

如果采用手動啟泵控制模式，在執行人員抵達室內消火栓箱時，可以首先按下室內消火栓啟泵按鈕，啟泵時間基本與準備水龍帶、水槍、開啟閥門、持槍人員到達操作地點等時間相吻合，保證及時出水滅火。“消防水泵應在火災后30 s內啟動”這一要求是與傳統的手動操作模式相匹配的。

手動控制模式是一種主動啟泵模式。

2.2.2 自動啟泵控制模式

如果采用自動啟泵控制模式，開閥后，設在管路系統中的壓力開關或流量開關感知管路中壓力或流量變化，當變化達到設定值時，壓力開關或者流量開關向控制系統發出啟泵信號，啟動室內消火栓主泵，消防隊員利用室內消防栓水槍噴水滅火。

《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB 50974—2014)第11.0.3條：消防水泵應確保從接到啟泵信號到水泵正常運轉的自動啟動時間不應大于2 min。根據這一要求，采用自動操作模式后，啟泵時間比手動控制模式有所增加。

自動控制模式是一種被動啟泵模式[9-11]。

2.2.3 控制模式比較

車站消火栓系統的兩種控制模式各有其特點，為了更好地選擇符合工程實際的消火栓系統控制模式，對其從啟動時間、運營管理、經濟性等幾個方面進行比較。

1) 從啟動時間上比較，手動控制模式在一定程度上更占據優勢。

2) 從日常運營維護管理角度比較，采用自動控制模式，由于是依據壓力開關或者流量開關感知水壓或者水流量的變化，無法感知是正常使用消火栓造成的水力因素變化，還是非正常因素造成的變化。當室內消火栓管網在非火災情況下發生漏水時，自動控制模式可能會自動啟動室內消火栓主泵，使水漬損失更加嚴重。而手動控制模式存在人為誤操作的可能。

3) 經濟性比較。系統組件的主要區別在于手動控制模式的啟泵按鈕和自動控制模式的壓力開關(或者流量開關)。

由于在自動控制模式中，消火栓按鈕依然存在，只是功能不同而已。根據《消防給水及室內消火栓系統技術規范》第11.0.19條“在自動控制模式中，消火栓按鈕不宜作為直接啟動信號，但可作為報警信號的開關……”。也就是說，在自動控制模式中，啟泵按鈕并沒有取消，而是功能發生了變化，由原來的啟泵功能變為報警功能。

通過以上說明可知，自動控制模式比手動操作模式增加了壓力開關(或流量開關)控制系統，投資會有所增加。

表1 手動與自動控制模式比較

2.3 選擇消火栓系統控制模式的原則

1) 充分依據室內消火栓系統的實際操作方式，合理確定控制模式。

2) 控制模式應能保證當發生火災時，系統及時投入使用，并保證系統的安全性。

3) 在不影響使用的及時性和安全性的前提下，盡量減少和避免不必要的水漬損失。

4) 控制模式的選擇應充分考慮FAS(火災報警系統)的完善程度及消防控制室值班制度和管理水平的高低。

3 控制模式的優化

消火栓系統手動啟泵控制模式和自動啟泵控制模式適用的場所特點不同，并均有一定的不足和局限性。為此，有必要對兩種控制模式進行優化。

3.1 手動啟泵控制模式的優化

在手動啟泵控制模式的實際運行中，有時會出現啟泵按鈕控制線路斷路，維護不到位等問題，為解決這些問題，需優化控制模式設計，增加自動巡檢或其他線路故障報警功能。在啟泵按鈕控制線路出現斷路等故障時能及時向控制中心報警，并明確出現故障的線路編號，便于維護人員及時對故障線路進行維修，保證控制系統的安全可靠。手動啟泵控制模式優化控制框圖見圖1。

圖1 手動啟泵控制模式優化控制框圖Fig.1 Optimized control diagram of manual fire pump startup control mode

3.2 自動啟泵控制模式的優化

為解決“消火栓系統出現泄漏時，系統無法識別是正常消防用水還是非正常用水，自動啟泵控制模式的消火栓系統出現的錯誤啟泵，使水漬損失不斷擴大”等問題，需優化自動啟泵控制模式的設置。在設置啟泵的流量開關或壓力開關的同時，增設低流量或低壓力報警的流量開關或壓力開關，在消火栓系統出現小流量泄漏時，能及時報警，及時維修，避免消防泵在非消防狀態下的錯誤啟動。

優化后的自動啟泵控制模式分為3種工況：正常(狀態Ⅰ)、漏水(狀態Ⅱ)、火災(狀態Ⅲ)。自動啟泵控制模式優化控制框圖見圖2。

圖2 自動啟泵控制模式優化控制框圖Fig.2 Optimized control diagram of automatic fire pump startup control mode

4 結論與建議

地鐵車站消火栓系統的本質決定了其實際操作方式為消防隊員(或其他人員)的手動操作。手動控制模式和自動控制模式均可實現消火栓系統的功能，然而兩種控制模式都有一定的局限性。

自動控制模式是一種非常重要且應用廣泛的模式，在自動噴水及其他自動滅火系統中得到了廣泛的應用。但是，由于控制模式與系統本身的基本操作方式不相適應，在室內消火栓系統中采用自動控制模式，有時會存在一些問題，尤其是在地鐵工程中，需要杜絕水漬損失對行車的影響。

在消火栓系統設計中，無論采用哪一種控制模式，均應根據工程的實際需求，對消火栓系統的控制模式進行優化。本文的優化方案只是眾多優化方案中的一種，希望與同行們一起分享討論。

建議根據不同工程的建設和運營實際，因地制宜、合理選擇和優化消火栓系統的控制模式，兼顧平時的安全性與火災的及時性。

[1] 建筑設計防火規范：GB 50016—2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

Code for fire protection design of buildings： GB 50016—2014[S].Beijing: China Plan Publishing Company, 2014.

[2] 尉銘強.室內消火栓布置探討[J].給水排水,2007,33(3):125-126.

YU Mingqiang.Discussion for indoor hydrant layout[J].Water & wastewater engineering, 2007, 33(3): 125-126.

[3] 地鐵設計規范：GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

Code for design of metro： GB 50157—2013[S].Beijing: China Architecture & Building Press, 2013.

[4] 城市軌道交通技術規范：GB 50490—2009[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

Technical code of urban rail transit： GB 50490—2009[S].Beijing: China Architecture & Building Press, 2009.

[5] 消防給水及消火栓系統技術規范：GB 50974—2014[S].北京：中國計劃出版社，2014.

Technical code for fire protection water supply and hydrant systems：GB 50974—2014[S].Beijing: China Planning Press, 2014.

[6] 15S909消防給水及消火栓系統技術規范圖示[S].北京：中國計劃出版社，2014.

15S909 Diagram of technical code for fire protection water supply and hydrant systems[S].Beijing: China Planning Press, 2013.

[7] 消火栓箱：GB 14561—2003[S].北京：中國標準出版社，2003.

Fire hydrant box： GB 14561—2003[S].Beijing: China Standards Press, 2003.

[8] 消防軟管卷盤：GB 15090—2005[S].北京：中國標準出版社，2005.

Fire hose reel： GB 15090—2005[S].Beijing: China Standards Press, 2005.

[9] 自動火災報警設計規范：GB 50116—2013[S].北京：中國計劃出版社，2013.

Code for design of automatic fire alarm system： GB 50116—2013[S].Beijing: China Planning Press, 2013.

[10] 梁莉霞.《火災自動報警系統設計規范》2013版在地鐵設計中的應用[J].都市快軌交通，2016，29(4)：125-127.

LIANG Lixia.Application ofcodefordesignofautomaticfirealarmsystemGB50116—2013 in metro FAS design[J].Urban rapid rail transit, 2016, 29(4): 125-127.

[11] 自動火災報警設計規范圖示:14X505-1[S].北京：中國計劃出版社，2014.

Diagram of code for design of automatic fire alarm system: 14X505-1[S].Beijing: China Planning Press, 2014.

(編輯：王艷菊)

Optimization of Control Modes of Fire Hydrant System in Subway Station

YU Mingqiang, HUANG Yunfeng, YIN Xiaoni, YANG Xiaojuan, YUE Chen

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

The control mode of the fire hydrant system in the subway station is elaborated and the operation mode of the fire hydrant system is analyzed. The manual control mode and the automatic pump control mode are analyzed in detail. Judging from the perspective of starting time, operation management and economic performance, we come to the conclusion that manual control mode has an advantage in starting time, but there are the possibilities of human errors. The automatic control mode increases the pressure switch (flow switch) control system; therefore, the investment will be increased. Optimization of the two control modes is also discussed. In the design of manual pump control mode, the automatic inspection should be increased or alarm function for other lines should be added. In the design of automatic pump control mode, the addition of low flow or low pressure alarm flow switch or pressure switch in the fire hydrant system is necessary. When small leakage happens, the system is supposed to alarm and get repaired in time, avoiding the fire pump mistakenly started in the non-fire state.

subway station; fire hydrant system; control mode; optimization

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.01.021

2016-02-14

2016-12-11

尉銘強，男，高級工程師，從事給排水及消防設計工作，yumingqiang2008@126.com

U231.4

A

1672-6073(2017)01-0102-04