豎井消防在智能軌道物流系統(tǒng)的設計和應用

□ 梁 林

(曼徹彼斯高新技術有限公司，廣西 南寧 530007)

智能軌道物流系統(tǒng)廣泛應用于各綜合性醫(yī)院，是醫(yī)院內醫(yī)療物品運輸專用通道，用以取代人工搬運醫(yī)院物品的智能自動化物流方式。該系統(tǒng)以金屬軌道作為運輸路徑，通過在醫(yī)院各樓層的功能科室和護士站安裝收發(fā)站點，以智能運輸車作為運輸載體，在可編程序控制下沿著運輸軌道實現(xiàn)醫(yī)療物品安全、高效、精準的傳輸，系統(tǒng)組成主要有軌道、智能小車、轉軌器、消防設備、中控系統(tǒng)、站點操控器等組成，一般運輸重量在10～30KG，容量35～65L。智能軌道物流系統(tǒng)在國內通過十幾年的發(fā)展，由于自動化程度高，適應性強，國內新建醫(yī)院逐漸接受并開始大量應用。隨著應用市場擴大，軌道物流系統(tǒng)的安全運行，特別是物流豎井消防安全越發(fā)突出，其設計是否合理和符合消防要求，影響到整個系統(tǒng)的驗收、運行及發(fā)生火災時的安全性。

1 物流豎井消防設計的重要性和必要性

1.1 物流豎井的定義

隨著中國城市化需要，現(xiàn)代醫(yī)院建筑基本向大型化、高層化發(fā)展，智能軌道物流系統(tǒng)由軌道連接各功能科室，不可避免的穿過醫(yī)院各防火分區(qū)。物流小車要到達高樓各層的功能科室站點，不能像人或推車一樣從電梯上下，只能通過一個貫穿各樓層的豎直井道，在豎井中安裝軌道和相應的設備，使小車按設定好的路線爬升，通過轉軌器到達指定的樓層站點，圖1為物流軌道專用豎井。物流軌道專用豎井根據(jù)醫(yī)院樓棟布局設置，一般有多個，矮的有兩層樓，高的有二十幾層，如住院樓。此豎井與電梯用豎井類似，不同之處是物流軌道專用豎井無需貫穿頂樓，設備均在樓內安裝。

圖1 軌道物流專用豎井俯視圖

1.2 2018年火災情況及火災原因

根據(jù)國家應急管理部消防救援局統(tǒng)計，2018年全國共接報火災23.7萬起，亡1407人，傷798人，統(tǒng)計的直接財產(chǎn)損失36.75億元，全年發(fā)生的67起較大火災中，37起為電氣引起；發(fā)生的4起龐大火災中，3起為電氣引起，全年火災原因及占比見表1。從表1中可以看出，違背電氣安裝使用規(guī)定引起火災占比最大，達34.6%，而軌道物流系統(tǒng)采用電氣驅動，物流豎井中集中有驅動電源、電氣箱、區(qū)域控制箱等，電氣相對集中，且豎井貫穿各樓層，消防設計不能掉以輕心。

表1 2018年火災原因占比情況

1.3 醫(yī)院消防特點

醫(yī)院屬于人員密集場所，各樓棟科室相通，建筑復雜，重點消防部門多，如藥房、手術室、生化檢驗室等；醫(yī)護人員病人探病人員密集，人流量大，移動不便，疏散困難；設備集中，各種高壓容器管路、化學試劑和住院被服等易燃易爆品多，一旦發(fā)生火災，易造成群死群傷和重大經(jīng)濟損失。因此，新醫(yī)院的建成，一般都要通過嚴格的消防驗收才能投入使用，而建成的醫(yī)院，需要定期進行消防檢查。

1.4 物流豎井消防設計的重要性和必要性

一方面如上所述，物流豎井中安裝有部分系統(tǒng)所需電氣件，電氣相對集中，有一定火災安全隱患；另一方面，當發(fā)生火災時，物流豎井形成“煙囪效應”，有害煙氣通過豎井迅速布滿樓層，成為火災蔓延的助推器，加劇火災的嚴重程度，故而物流專用豎井成為物流軌道系統(tǒng)消防設計的重中之重，必須設計相應設備和材料適應豎井消防要求。

2 物流豎井消防設計依據(jù)

2.1 國家相關消防設計規(guī)范

物流豎井為智能物流系統(tǒng)重要安裝場所，對于物流豎井建筑的防火要求，現(xiàn)行的國家規(guī)范沒有明確的規(guī)定。查閱行業(yè)相關規(guī)范，參考GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》中6.2“建筑構件和管道井”第6.2.9關于豎井部分條款，結合物流系統(tǒng)特征，歸納出物流豎井防火設計應滿足以下基本要求：

②井內嚴禁敷設可燃氣體和甲、乙、丙類液體管道，不應敷設與物流設備無關的電纜、電線等，設備必要的電線電纜護套材料應為低煙無鹵阻燃類型。

③井壁除設置維修門、小車通過門外，不應設置其他開口。

④井壁的耐火極限最低不應低于1小時，井壁上的門應采用乙級防火窗。

⑤豎井與其他房間、走道相連通的防火門窗孔隙應采用不低于樓板耐火極限的不燃材料或防火封堵材料封堵。

2.2 醫(yī)院建筑設計圖

醫(yī)院在招投標物流軌道系統(tǒng)時，均提供醫(yī)院建筑結構設計圖，設計圖一般有平面圖和立面圖，內容包含了樓棟布局、建筑功能布置(如醫(yī)院各科室、通道、井道等)、消防分區(qū)、標高、墻體等。物流豎井消防設計要符合醫(yī)院建筑設計圖中的消防分區(qū)要求，結合物流消防產(chǎn)品的功能和屬性，預留的豎井尺寸和軌道消防設備安裝位，及時和建筑設計方溝通，避免安裝干涉。

3 智能物流軌道豎井消防設計

物流豎井消防設計涉及的部件有防火窗、防風窗、翻軌器、控制箱等，需要結合產(chǎn)品特點和功能，根據(jù)以上消防設計依據(jù)，設計出安全可靠的軌道物流豎井控制設備，保障系統(tǒng)的順利、安全運行，其主要設計內容包括：

3.1 物流豎井設計

物流豎井由各層豎井室垂直串連而成，各層豎井室包括樓板孔、防火門窗孔洞等設計要素。與電梯井樓層垂直貼墻貫穿不同的是，物流豎井是在各個樓板中開樓板孔，沿樓板孔留站位空間圍建而成的豎井間，出軌方向的墻上預留小車通過的防火窗孔洞。

2.3 主要照顧者不同時間點SDS得分的情況 治療后，組內比較顯示各組不同時間點的兩兩比較的差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。組間兩兩比較顯示，治療1個月時，早期組和晚期組、早期組和對照組SDS得分差異比較均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)，晚期組與對照組差異無統(tǒng)計學意義；治療3個月時3組兩兩比較的差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。見表5。

如圖2如示，豎井室在設計時，寬度B要滿足醫(yī)院運輸效率的多軌道設計要求(大部分為3或4軌，特殊情況有5軌)，主要數(shù)據(jù)由軌道間距K與軌道數(shù)的乘積得出，預留各種電氣箱、控制箱的安裝空間。堅井室長L要滿足翻軌器、防火窗安裝要求，預留售后人員方便維保的工作空間，尺寸值較為固定。根據(jù)多項目的實踐，堅井室長寬度參考尺寸與軌道數(shù)量關系可參考表2。

圖2 豎井大小設計示意圖

表2 豎井室長寬參考值

3.2 軌道窗防火設計

根據(jù)GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》的要求，豎井壁孔洞門耐火1小時以上，至少用乙級防火窗，如醫(yī)院建筑設計時，將豎井位置列為甲級防火分區(qū)時，需要使用甲級防火窗。為不影響物流系統(tǒng)日常運行，物流豎井軌道防火窗門設置為常開狀態(tài)，一旦發(fā)生火災，軌道防火窗門能夠通過消防信號或自身溫感迅速自動關閉，切斷豎井與外界的連通，形成獨立分隔的防火分區(qū)，防止有害煙塵串入和火災的蔓延。

能夠適用于軌道窗的消防設施如圖3，有防火窗(平開或推拉式)和防火卷簾(金屬或無機布式)，所選的防火窗簾，必須具備溫控、電控、手動開關功能。由于防火卷簾一般采用電機升降，而防火窗采用無源閉門器，火災時關門速度比防火卷簾更快，且安裝體積更小成本更低，故而推薦使用防火窗，但在開門空間不夠或與其他設施干涉的特殊情況下可選用防火卷簾。

圖3 防火窗和防火卷簾

消防設備采用生產(chǎn)許可制度，選擇消防門簾時，一定要選用有消防資質，取得消防部門核發(fā)的驗證登錄證書及授權標識的企業(yè)產(chǎn)品，切不可選用無證生產(chǎn)、超范圍生產(chǎn)或材料不符的消防設備。安裝時消防門簾要穩(wěn)固，門框周邊要用耐火材料封堵，按使用說明連接醫(yī)院內消防系統(tǒng)和豎井消防主控，并測試開閉信號的準確性和開關門的可靠性。

3.3 翻軌器設計

軌道翻軌器是豎井消防的關鍵設備，其工作原理是發(fā)生火災時，軌道在防火窗簾處斷開，騰出防火窗簾動作空間使其順利閉合，阻斷豎井與外界的連通，起到消防作用。翻軌器為常閉設備，既要保證日常小車通過正常，噪音小，又在有火災時按邏輯控制電路完成可靠連續(xù)動作，為機電自動化部件。翻軌器和防火窗需配合使用，翻軌器翻軌到位，防火窗簾方能動作關閉，兩者缺一不可。

翻軌器根據(jù)現(xiàn)場軌道的工況和樣式設計應用不同，分為直軌翻軌器、內彎翻軌器和外彎翻軌器。

3.3.1 直軌翻軌器

直軌穿過消防分區(qū)或豎井比較長時應用到直軌翻，分為倒掛直軌翻軌器和正裝直軌翻軌器，結構上可采用直角上揚或四連桿平行上移設計，動力可采用電動推桿，其設計原理圖見圖4。

圖4 直軌翻軌器示意圖

3.3.2 內彎翻軌器

豎井內軌道沿著小車行駛面彎出樓層時應用，分為上內彎翻軌器和下內彎翻軌器。上內彎翻軌器主要用于倒掛軌道，出豎井后連接各科室軌道，一般為主要通道；下內彎翻軌器主要用于系統(tǒng)站點，出豎井后的軌道距離較短，不連接其他科室。兩種翻軌器的設計原理相近，宜采用鉸鏈式上翻結構，其設計原理圖見圖5。

圖5 內彎翻軌器示意圖

3.3.3 外彎翻軌器

豎井內軌道沿著小車行駛背面彎出樓層時應用，分為上外彎翻軌器和下外彎翻軌器。下外彎翻軌器應用與上內彎翻軌器應用類似，上外彎翻軌器與下內彎翻軌器應用類似(見圖6)，其設計結構相似。使用內彎或外彎，由軌道設計路線決定，而路線由醫(yī)院樓層的不同工況組合和運輸效率決定。

圖6 外彎翻軌器示意圖

3.4 消防動作邏輯設計

各種設備在火災前是正常運行，當意外火災發(fā)生時，要準確處理運輸小車經(jīng)過豎井時與翻軌器和防風門的關系，如先動作翻軌器，則運輸小車有可能從斷軌處跌落砸傷恐慌的人群，加劇傷亡；如翻軌器在運輸小車路過斷口處動作，翻軌器會卡死損壞，無法關閉防火窗窗；如防火窗簾先動作，翻軌器后動作，也不能可靠的關閉防火窗簾。準確的動作邏輯設計應是：當收到火災信號時，豎井消防主控通過感應器判定翻軌器上是否有運輸小車，如無小車，翻軌器動作，動作的同時通過程序通知豎井內小車停車，翻軌器動作到位時，發(fā)出信號給消防門簾迅速關閉；如有小車，要等小車駛離翻軌器后才能執(zhí)行以上動作。因此，消防主控在設計時除了設計軌道感應器和建立與小車運行程序的通訊外，還需遵從上述邏輯，方能保證火災時豎井消防設備的準確關閉。

3.5 電氣輔材選用

3.5.1 導體選用

物流豎井中安裝有系統(tǒng)控制箱、直流電源、消防電氣等設備，需沿軌道敷設通訊和電源線纜，選擇準確的導體材料，能有效的減少火災風險和火災帶來的傷害。根據(jù)GB 51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》和JGJ312-2013《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》5.5條款，豎井內的負荷供電、控制、檢測、信號回路均用銅芯線纜，電線電纜護套應為不含鹵素(F、Cl、Br、I、At)、不含鉛鎘鉻汞等環(huán)境物質的低煙無鹵阻燃類的材料，低煙無鹵線纜在燃燒時可減少有毒、腐蝕性氣體的產(chǎn)生。結合相關規(guī)范和工況，推薦選用聚乙烯包覆層的電線電纜。

3.5.2 備用電源選用

醫(yī)院發(fā)生火災時，可能會破壞醫(yī)院正常供電線路，線路被破壞后，無法保證豎井消防設備及時準確動作，因而需要設計應急備用電源。軌道物流系統(tǒng)設備采用低壓直流電源運行，所采用的應急備用電源無需逆變高壓工作，直接采用備用電源電壓。備用電源的選用應處于豎井各消防設備最大負載下仍能正常工作，所設置的電源輸出功率大于消防聯(lián)動時所要功率的120%，所選容量在火災狀態(tài)時各設備能工作半個小時以上，需有市電旁路和日常充電電路。從功能上看，UPS和EPS均能滿足消防時的應急需求，但翻軌器上設計有消防主控，同時小車程序和通訊需要在火災時供電不間斷，負載需要供電質量較高較穩(wěn)，建議優(yōu)先選用UPS。

3.5.3 其他電氣類輔件設計和選用

豎井內應設計有日常照明及消防專用照明；選用的控制箱(柜)須有3C認證，箱內電氣件安裝穩(wěn)固，標識明確，箱體接地可靠；選用的大功率交流轉直流電源，有良好的主動散熱和報警裝備。剩余的電氣件的設計、安裝和選用需符合JGJ312-2013《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》的要求。

3.6 消防聯(lián)動設計和測試

作為人員密集場所，醫(yī)院構建有完善的消防系統(tǒng)，物流豎井消防信號需要接入醫(yī)院消防系統(tǒng)中，融入醫(yī)院消防系統(tǒng)，實現(xiàn)消防系統(tǒng)的整體聯(lián)動。豎井消防主控在設計時預留對接醫(yī)院消防系統(tǒng)通訊接口和信號反饋，當非豎井位置發(fā)生火災時，接受消防聯(lián)動控制器發(fā)出的聯(lián)動控制信號，豎井消防設備按以上邏輯動作關閉防火窗簾，并將結果反饋至控制器，完成物流系統(tǒng)的消防動作；當火災發(fā)生在物流豎井時，熱敏元件達到釋放溫度，觸動豎井消防主控動作，發(fā)出信號完成以上邏輯動作，并提供反饋信號給控制室。物流豎井安裝完所有的消防結構件和控制電路后，要測試與消防系統(tǒng)的信號聯(lián)系，測試各設備動作的可靠性和設備動作先后是否符合邏輯要求，測試完成后做好標記和記錄。

4 豎井消防的維護和檢修

物流豎井設計應用于消防設備，并不能說明物流系統(tǒng)消防就高枕無憂，教訓是用血換回來的，火災中消防設施未能發(fā)揮作用而帶來的財產(chǎn)損失、人員傷亡比比皆是。物流系統(tǒng)作為醫(yī)院配套設備，設計在長達20年的時間內可靠運行，物流豎井消防設備作為系統(tǒng)的一部分，必須制定保養(yǎng)制度，每月按計劃抽樣測試部分設備，每半年進行一次全面檢查，發(fā)現(xiàn)故障及時處理，并做好詳細的檢測報告以備查詢和追溯，確保消防設備能夠長期正常運行，發(fā)揮其有效的安全功能。

5 結語

軌道物流系統(tǒng)逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)院的常用配套設備，安全、智能、高效是考驗設備的核心指標，而豎井消防安全是系統(tǒng)安全的主要表現(xiàn)，通過以上物流豎井各消防設備的設計、安裝和有效運行，將有效的減少豎井火災的發(fā)生，降低火災時豎井帶來的危害，減少醫(yī)院火災損失，保障醫(yī)院人員安全疏散。