地鐵防災系統有效性檢驗技術
——全尺寸熱煙測試技術

文·圖/黃貴彬 呂敬民 王克明 李 建

全尺寸熱煙測試技術克服傳統單體測試的局限，通過準確的定量分析，能快速高效檢驗軌道交通防災系統的有效性，已在全國75條軌道交通線路上得到應用。

站臺測試照片

作為地鐵車站內基本安全保障設施，地鐵防災系統是地鐵綜合防災能力的保證，與乘客的安全息息相關。

目前，我國地鐵技術和驗收規范體系中針對地鐵各系統的檢測大多是功能性的單體測試和綜合聯調。單體測試會根據專業劃分，有關部門及相關專業對各自負責系統組織檢測和驗收。由于地鐵各系統之間是緊密聯系的，單體測試無法對各系統之間的聯動性進行有效檢驗。而綜合聯調是指城市軌道交通新線建設過程中，為滿足試運營需要而進行的行車相關類設備、運營相關類設備等各設備系統間調試及驗證活動，并不僅僅是針對地鐵防災系統，對地鐵防災系統有效性的檢驗效果十分有限。

因此，不論是單體測試還是綜合聯調，目前都不能有效地檢驗地鐵防災系統的防災能力。中國安全生產科學研究院研發的城市軌道交通防災系統全尺寸熱煙測試技術，通過在現場模擬真實火災場景，并對相關火災參數進行采集分析，能夠有效地對地鐵防災系統的聯動情況及其聯動效果進行測試檢驗，依此評估地鐵防災系統是否有效。

全尺寸熱煙測試技術基本原理

城市軌道交通防災系統全尺寸熱煙測試，通過在地鐵車站站臺/站廳最不利位置設置火源來模擬真實火災，通過燃燒定量的燃料使火源功率達到真實火災功率。根據真實火災的發煙量，燃燒定量無毒無害煙餅來產生煙氣，并通過火源釋放的熱量加熱煙氣來模擬火災產生的熱煙氣，高度還原火災熱煙氣的流動過程，并有效觸發地鐵車站各系統的防災功能進行聯動，通過事先布置好的溫度測量串對火災溫度場進行采集，實現多方位、可視化、整體性、實尺度的測試，得到較完整的測試結果。

實驗測試了地鐵各防災系統的安全性能及聯動時間，分析了站臺門開啟條件下火災煙氣沉降高度、擴散區域、樓扶梯開口流速、可用安全疏散時間等特征，并以此為依據，對地鐵防災系統防災能力進行準確評估。

根據測試得到的聯動時間可以對防災系統各子系統之間的聯動進行評估；根據測試得到的火災煙氣沉降高度、擴散區域以及樓扶梯開口流速等結果，可以對防災系統的煙氣控制能力進行評估。測得結果中，煙氣沉降高度越高，擴散區域范圍越小，以及可用安全疏散時間越長，則說明地鐵防災系統的防災能力越強。若測試結果中各指標不滿足相關標準要求，則需對被測地鐵防災系統進行整改，以確保運營安全。

全尺寸熱煙測試技術應用實踐

目前國內廣州、北京、深圳、西安、長沙、南京、哈爾濱、鄭州、成都、蘇州、寧波、無錫、昆明、南昌等城市的地鐵均在試運營前開展了此項全尺寸熱煙測試工作，取得良好效果。以下以寧波地鐵為例，介紹城市軌道交通防災系統全尺寸熱煙測試技術的實際應用。

針對所測試的寧波地鐵某地鐵車站防災系統的特點，采用中國安全生產科學研究院研發的城市軌道交通防災系統全尺寸熱煙測試技術及設備，在站臺開展一組全尺寸火災熱煙測試實驗。火源功率為1.5MW，燃燒材料為工業甲醇（純度99.99%），火源設置在站臺層公共區中間部位。

電梯上測試照片

實驗過程中，采用熱電偶測量串來記錄站臺不同位置的豎向溫度，每組測量串上豎向布置8個溫度測量探頭，每個探頭豎向間距0.5m，最下面的溫度測量探頭距離地板1m。根據測量串的不同位置的煙氣變化來判斷煙氣層高度，當測量串某一高度的溫度測量探頭溫度升高時，說明煙氣已經下降至該高度；使用風速儀測量各樓扶梯開口處的向下流速，測點分別位于兩組樓扶梯開口的最小截面積的中心位置；通過攝像機采集火災過程的圖像和動態影響；通過車站控制室的實驗人員記錄獲得系統聯動狀況和聯動時間。

實驗測得的地鐵防災系統各子系統之間的聯動情況，可以作為防災系統防災能力的評估依據。在本例中，站臺火災熱煙測試期間，第一個感煙探測器報警時間為15s(以點火時刻為0時刻，下同)，第二個探測器報警時間為16s；同時BAS系統聯動事故風機、風閥動作，在23s時切換至站臺公共區火災模式，52s時啟動完成；其它系統自動執行站臺公共區火災聯動模式，應急電源切換、應急廣播、閘機、PIS系統在點火后16s時自動聯動，事故照明在6min16s切換成功；18s時火災確認后，人工開啟一側屏蔽門；電梯由BAS系統在點火后16s時自動聯動。除應急照明之外（設計模式為6min后啟動），探測報警時間和其它系統的聯動時間均控制在1min之內，滿足測試規范要求。

站臺火災測試時站臺層樓扶梯開口向下流速

站臺火災熱煙測試時，在點火后6min時，根據采集到的溫度參數可知，站臺火源附近的中間站臺區域有較大的溫升，說明煙氣已經沉降到危險高度。其他位置（站臺兩端及左右兩組樓扶梯）沒有沉降到危險高度。

站臺火災熱煙測試情況下，根據樓扶梯開口處的流速測量結果（如上圖）可知，當通風排煙系統啟動后樓扶梯開口處流速會有較大的升高，繼而降到較穩定的數值，最終氣流穩定以后左右兩組樓扶梯開口向下流速約為5～6 m/s（《地鐵設計規范》要求大于1.5m/s）。

采用全尺寸熱煙測試技術和設備，在寧波市軌道交通2號線一期工程典型地下二層車站開展了防災系統全尺寸熱煙測試實驗，對地鐵防災系統的安全性能進行了整體性安全測試。根據對測試結果的分析可知，該測試車站防災系統防災能力滿足相關規范要求。

城市軌道交通防災系統全尺寸熱煙測試技術在全國25個城市的75條軌道交通線路上得到應用，通過準確的定量分析和評估，能快速高效檢驗城市軌道交通防災系統的有效性，為保障地鐵開通后的安全運行和有效應急起到技術把關作用。