探討地鐵火災自動報警系統的設計及其應用

杜炎

（中交機電局武漢設計院，湖北武漢 430000）

0 引言

通過做好FAS的設計與應用，能夠有效提高地鐵項目運行期間的安全效果。因此，設計人員要加強對FAS設計標準與基本原理的研究，并采取針對性措施提升消防系統和火災報警系統之間的聯動控制效果，不斷提高火災發生期間的人員疏散效率，增強火災等安全事故的應急處置能力，進而為乘客提供一種更加安全、便利的通行方式。

1 概述

1.1 地鐵火災自動報警系統的設計原則分析

在開展系統設計工作時，要嚴格遵循“預防為主、防消結合”的重要原則。首先，應當將地下車站、車輛段以及停車區域等重要用房作為一級保護對象開展相關的防火設計；其次，還要針對停車場、車輛段等一般用房的特點，按照二級保護對象開展防火設計。對于火災自動報警系統而言，它不僅有著較高的可靠性與穩定性，并且組網工作相對靈活。此外，火災自動報警系統的布線方式較為簡便，有著良好的抗電磁干擾的優勢。需要注意的是，地鐵項目所采用的火災自動動報警裝置，既要獲得市級消防部門的通報認定，同時還要順利通過質量監督檢測部門的嚴格檢驗。

1.2 地鐵火災的特點分析

一方面，地鐵火災的火勢蔓延速度較快?；馂陌l生期間，可燃物通過燃燒所釋放的熱量可以按照如下的公式進行計算：Q=at2。其中：a-可燃物燃燒初期與增長期的時間常數，單位為kW/s；Q-燃燒過程釋放熱量的速率，單位為kW；t-燃燒時間。通過上述公式能夠看出，Q與t之間存在著平方關系，隨著燃燒時間的不斷推移，燃燒過程的熱量釋放速率將急劇增大，使得火勢蔓延的速度大大加快。另一方面，一旦地鐵發生火災，內部人員的逃生相對困難。地鐵地鐵是一個較為封閉的空間，人員的逃生途徑極為單一。地鐵內的人員，只能通過安全疏散通道撤離到外部空間。同時，逃生期間還可能引發踩踏事件。此外，地鐵火災的撲救難度較大。地鐵處于一個相對密閉的空間內，火災發生期間產生的大量濃煙將在短時間內充滿整個空間。在這一情況下，乘客難免出現緊張、慌亂的情緒，由于內部人員只能通過出入口逃生，消防人員也只能通過出入口進入到火災現場。因而，消防人員極有可能與逃生的乘客出現碰撞，并且很難在短時間內達到火災地點并開展有效的撲救工作。

2 地鐵火災自動報警系統的設計研究

2.1 火災探測器設計

對于火災探測器而言，它是火災自動報警系統的重要組成部分，該裝置的設計與應用對于整個系統的運行效果有著直接的影響。因而，要結合地鐵站實際運行狀況，切實做好火災探測器的設計：①設計期間要做好地鐵環境的分析[1]。比如，在對防爆區域進行火災探測器的設計時，應選擇具有防爆性能的探測器，同時還要根據實際需求進行防護等級的設計；對使用可燃氣體的房間，應增設可燃氣體探測器。②設計期間還需要根據探測區域的高度選擇不同類型的探測器。比如，針對超過12m的高大空間，應優先選用線型光束感煙火災探測器或者吸氣式感煙火災探測器。下面，就針對車站、車輛段、停車場以及地下區間的實際狀況，對探測器的選型問題做出研究。

2.1.1 車站現場探測器的選型

首先，對于設備與辦公用房而言，在進行探測器選型的期間，宜選擇感煙探測器。在風室以及洗手間等區域，由于氣流速度與相對濕度較大，因而不必設置煙霧探測器。同時，在變配電室與計算機機房，需按要求進行氣體滅火系統的設計。其次，在設備區走廊，可以選擇點式感煙探測器。但是，考慮到地鐵站的設備種類較多，并且管線分布密集，如果選用點式探測器，將增加后續維護、檢修工作的難度。因而，在設備區走廊可以選用吸氣式感煙火災探測器。這主要是由于吸氣式探測器有著較高的探測靈敏度，并且后期維護工作相對簡便。此外，在車站內的公共區應根據吊頂的鏤空率來選擇探測器的設置位置，如果公共區域的吊頂鏤空率超過了30%，那么在吊頂位置處不會出現煙氣聚集的現象，因而應當將探測器設計在吊頂的上方區域。但是，如果公共區域的吊頂鏤空率小于15%，那么應當在吊頂下方位置設置感煙探測器。對于站臺層公共區還應考慮隧道活塞風的影響。另外，對于站臺板下電纜夾層而言，這一區域相對狹長，在火災發生初期燃燒面較大，并且探測器的安裝、維修難度較大，因而設計期間可以選用纜式線型感溫探測器。

2.1.2 停車場與車輛段現場的探測器選型

由于檢修庫與段場停車庫的空間高度較大，因而不適合采用點式探測器。具體設計期間，可以根據實際情況采用以下幾種類型的探測器：①考慮到上述區域的空間較大，宜采用線型光束感煙火災探測器。這一類型的探測器能夠對發射光源和干擾光源進行有效的分辨，并且探測精度相對較高。但是，由于車庫安裝的探測器會受到車輛行駛中震動的影響，將導致探測器發生誤報等問題。②還可選用吸氣式感煙火災探測器。這一類型的探測裝置成本較高，但后期維護檢修工作較為簡便。由于空氣采樣管所使用的是PVC管材，因而運行期間不會受到電磁干擾的影響，同時對周圍環境有著較強的適應能力?，F階段，吸氣式感煙火災探測器在一些高大空間的火災報警工作中有著相對廣泛的應用。③還可以聯動閉路電視系統，對火災發生場所進行視頻監控[2]。

2.1.3 地下區間探測器的選型

首先，由于地鐵隧道區間需要安裝電線電纜、消防管網、疏散平臺等，因而探測器的安裝空間受到了一定的限制。其次，地鐵隧道區間的粉塵較多，存在著較強的電磁干擾問題，并且隧道區間的濕度大、風速高，因而一般選用感溫光纖對隧道內的動力電纜進行探測。

2.2 消防聯動控制設計

在開展消防聯動控制設計期間，應重點做好以下幾方面的工作：①要提高滅火系統的設計質量。需要注意的是，由于在車控室內監控的站務人員無法對火災現場情況有充分的了解，因此火災自動報警系統只具備啟動消防泵的能力，而不具備停止消防泵的權利。②要重點做好防排煙控制系統的設計質量。比較特殊的是，由于排風兼排煙風機在平時和火災的情況下都會使用，因此采用平時由環境與設備監控系統（BAS）監控，火災時由FAS發出指令BAS來執行的模式。③要注重機電設備的設計質量，并將防火卷簾、電梯控制、EPS應急強啟、切除非消防電源等相關設備聯動作為基本的設計內容[3]。

地鐵投入運營后，為避免出現錯誤報警問題，一般會增加站務人員或值班人員現場查看并確認的環節。當火災報警控制器處于手動狀態時，在收到兩個獨立的報警觸發裝置的報警信號后，還應由人工確認，才能向其他聯動控制設備發出火災報警信號。

3 地鐵火災自動報警系統的應用分析

通過在站廳、車輛段及停車場的不同區域安裝合適的火災探測器，能夠實現對火災的探測，及時發出警報。其中，圖1為FAS網絡拓撲結構示意圖。

圖1 FAS網絡拓撲結構

具體應用期間，首先需要對纜式線型感溫探測器、感溫光纖、吸氣式感煙火災探測器等探測器的探測溫度或探測濃度進行設定，進而實現對火災的有效預警。

為了確保消防救援過程中通信的可靠性，消防專用電話系統應采用獨立的通信網絡。在消防控制室（或車站控制室）中設置一臺可以撥打外線的消防電話主機，并在重要的設備機房設置消防電話分機，并輔用對講機通話的形式，確保消控室的指令能傳達至火災現場。這樣一來，才能合理有效的安排救災工作，避免火勢進一步的蔓延[4]。

此外，為提高人員疏散速率，還要根據車站是否屬于換乘車站等實際狀況，建立人員疏散動態模型，借助軟件模擬的方式對人員疏散工作提供相應的指導。

4 結束語

相對于其他交通工具而言，地鐵火災的控制難度較大，逃生通道極為單一。因而，要加強對火災自動報警系統的設計與應用，爭取在火災發生初期對其進行有效的消除，進而為乘客的疏散提供有利的條件，并提升地鐵通行期間的安全系數。