地鐵區(qū)間火災(zāi)工況下疏散指示聯(lián)動(dòng)方案的對(duì)比分析

孫 虹

（天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，300011，天津∥高級(jí)工程師）

地鐵區(qū)間環(huán)境復(fù)雜、空間狹窄，一旦發(fā)生火災(zāi)，具有人員疏散難、疏散時(shí)間長(zhǎng)、消防人員深入內(nèi)部救援難、排煙散熱難、通信聯(lián)絡(luò)難等影響指揮人員決策的特點(diǎn)，極易造成群死群傷的嚴(yán)重后果［1］。因此，當(dāng)?shù)罔F車(chē)輛在區(qū)間中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先應(yīng)第一時(shí)間駛?cè)胂噜徿?chē)站，在車(chē)站內(nèi)開(kāi)展疏散和救援。如車(chē)輛發(fā)生故障，停在區(qū)間內(nèi)時(shí)，如何快速、準(zhǔn)確地聯(lián)動(dòng)區(qū)間疏散指示設(shè)備，同時(shí)配合隧道風(fēng)機(jī)的排煙，以保障乘客安全撤出，已成為問(wèn)題的關(guān)鍵和研究重點(diǎn)。

1 區(qū)間疏散指示設(shè)備種類(lèi)介紹

1.1 采用單方向指示型標(biāo)志

單方向指示型標(biāo)志是一種最簡(jiǎn)單的設(shè)置方式，每個(gè)疏散指示燈只有一個(gè)箭頭指向，地下區(qū)間以區(qū)間中心里程為界，箭頭指向就近的車(chē)站或者就近的區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道，指示方向不設(shè)控制。

該方案過(guò)于簡(jiǎn)單，不靈活，目前基本沒(méi)有使用。

1.2 采用智能化控制的雙方向指示型標(biāo)志

該設(shè)置方式是在每套區(qū)間疏散指示標(biāo)志燈內(nèi)設(shè)置雙方向箭頭指示。平時(shí)箭頭方向指向就近的區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道或者車(chē)站；火災(zāi)時(shí)疏散指示等指示方向的控制由ISCS（綜合監(jiān)控系統(tǒng)）或FAS（火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)）和智能化控制設(shè)備聯(lián)合完成。智能化控制設(shè)備主要由控制主機(jī)、路由器、通信網(wǎng)絡(luò)及疏散指示燈等組成。其主要工作原理是每個(gè)疏散指示燈配置一個(gè)IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）地址，通過(guò)通信線將每個(gè)IP 地址傳送至路由器；再由路由器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給控制主機(jī)；主機(jī)與ISCS 或FAS 進(jìn)行信號(hào)配合，完成指示燈具指向的明滅。當(dāng)FAS 的感煙或感溫探頭探測(cè)到某個(gè)地點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將該地點(diǎn)的具體位置信號(hào)傳送給控制主機(jī)；主機(jī)通過(guò)判斷，確定發(fā)生火災(zāi)處燈具的IP地址，然后發(fā)出控制命令，通過(guò)路由器，再經(jīng)通信線將開(kāi)斷命令發(fā)送到指示燈具；每個(gè)燈具根據(jù)命令進(jìn)行具體方向指示箭頭的點(diǎn)亮［2］。該方案控制邏輯復(fù)雜，目前應(yīng)用較少。

1.3 采用ISCS 或FAS 控制的雙方向指示型標(biāo)志

該設(shè)置方式是在每套疏散指示燈內(nèi)設(shè)置雙方向箭頭指示。平時(shí)箭頭方向指向就近的區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道或者車(chē)站；在緊急情況時(shí)，由控制中心調(diào)度人員通過(guò)ISCS 或FAS 根據(jù)事故的地點(diǎn)來(lái)控制疏散指示的箭頭指示方向。該種疏散指示應(yīng)用較多，是目前的主流方式。本文主要對(duì)此種疏散指示在火災(zāi)工況下的綜合監(jiān)控聯(lián)動(dòng)控制方案進(jìn)行對(duì)比分析。

2 FAS 與ISCS 關(guān)系介紹

為了盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、實(shí)行消防救災(zāi)，地鐵設(shè)置了FAS。FAS 按中央、車(chē)站兩級(jí)調(diào)度管理，按中央、車(chē)站、就地三級(jí)監(jiān)控的方式設(shè)置，對(duì)地鐵全線及各建筑進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警和控制。FAS 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測(cè)及向車(chē)站級(jí)發(fā)出火災(zāi)警報(bào)，報(bào)告火災(zāi)區(qū)域，并與ISCS 及環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）配合或獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制。ISCS 是用系統(tǒng)化方法將各分散的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)軌道交通各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享，以提高各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力，高效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)，增強(qiáng)應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件的應(yīng)變能力，并提高反應(yīng)速度、增強(qiáng)災(zāi)害事故的抵御能力。目前，有FAS 中心級(jí)設(shè)備單獨(dú)設(shè)置和FAS 中心級(jí)設(shè)備由ISCS 統(tǒng)一設(shè)置兩種方式。

2.1 FAS 與ISCS 互聯(lián)

FAS 中心級(jí)設(shè)備單獨(dú)設(shè)置。FAS 在控制中心調(diào)度大廳設(shè)置中心級(jí)、冗余圖形工作站，在控制中心設(shè)置中心級(jí)火災(zāi)報(bào)警控制器；FAS 在各車(chē)站、車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)設(shè)置車(chē)站級(jí)火災(zāi)報(bào)警控制器。火災(zāi)報(bào)警控制器通過(guò)通信系統(tǒng)提供的獨(dú)立單模光纖組建光纖單環(huán)網(wǎng)。FAS 與通信系統(tǒng)的接口方式為光纖接口。各火災(zāi)報(bào)警控制器均作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)通信專(zhuān)業(yè)提供的光纖，以沿線跳接方式構(gòu)成一個(gè)對(duì)等式環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)通信中都具有同等地位，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立完成所管轄區(qū)域內(nèi)設(shè)備的控制與監(jiān)視。FAS 與ISCS 互聯(lián)的全線網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖1。

2.2 FAS 集成于ISCS

FAS 通過(guò)ISCS 中心級(jí)的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)FAS 中心級(jí)的功能。FAS 利用ISCS 的環(huán)調(diào)臺(tái)設(shè)置環(huán)調(diào)工作站進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警操作及顯示。FAS 中心級(jí)和車(chē)站級(jí)通過(guò)ISCS 的傳輸主干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在各站點(diǎn)，F(xiàn)AS 通過(guò)接入ISCS 的交換機(jī)納入到ISCS 的局域網(wǎng)。火災(zāi)報(bào)警控制器采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議與ISCS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而ISCS 的傳輸網(wǎng)絡(luò)保證FAS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先性。FAS 在車(chē)站級(jí)接入ISCS，中央級(jí)FAS 集成于ISCS，不設(shè)置FAS 主機(jī)，功能由ISCS統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)。FAS 集成于ISCS 的全線網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖2。

圖1 FAS 與ISCS 互聯(lián)的全線網(wǎng)絡(luò)圖

圖2 FAS 集成于ISCS 的全線網(wǎng)絡(luò)圖

3 區(qū)間火災(zāi)時(shí)乘客疏散流程及疏散方向分析

通過(guò)區(qū)間的手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕、軌旁電話(huà)、列車(chē)車(chē)廂煙霧探測(cè)系統(tǒng)、車(chē)廂CCTV（閉路電視）監(jiān)控系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線調(diào)度電話(huà)、感溫光纖系統(tǒng)等都可獲取火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。火災(zāi)報(bào)警信息需經(jīng)控制中心人工確認(rèn)。控制中心防災(zāi)調(diào)度人員結(jié)合圖形工作站報(bào)警信息及通信、信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)信息來(lái)確定火災(zāi)發(fā)生的位置，發(fā)出火災(zāi)模式指令，確認(rèn)人員疏散策略。相關(guān)車(chē)站的FAS 及ISCS 接收并執(zhí)行火災(zāi)模式指令。信號(hào)系統(tǒng)控制列車(chē)按照火災(zāi)模式運(yùn)行或扣車(chē)。區(qū)間隧道火災(zāi)聯(lián)動(dòng)流程圖見(jiàn)圖3。

當(dāng)列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其疏散原則是應(yīng)盡可能駛向前方車(chē)站，利用車(chē)站站臺(tái)來(lái)疏散乘客，利用車(chē)站防排煙系統(tǒng)來(lái)排除煙氣。如果列車(chē)不能駛?cè)肭胺杰?chē)站，而停在區(qū)間隧道，則必須緊急疏散乘客。車(chē)頭著火時(shí)，乘客從車(chē)尾下車(chē)后步行至后方的車(chē)站；車(chē)尾著火時(shí)，乘客從車(chē)頭下車(chē)后步行至前方車(chē)站；列車(chē)中部著火時(shí)，乘客從列車(chē)兩端下車(chē)后步行至前、后方車(chē)站。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》19.1.36 條（強(qiáng)制性條款）“當(dāng)區(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)能背著乘客疏散方向排煙，迎著乘客疏散方向送新風(fēng)”［3］，隧道通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)多數(shù)乘客疏散的相反方向送風(fēng)，送風(fēng)的強(qiáng)度和時(shí)間長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況嚴(yán)格掌握。當(dāng)同一區(qū)間的其中一條隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，另一條隧道也應(yīng)立即停止正常行車(chē)。此時(shí)隧道通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)迅速啟動(dòng)，排除煙氣，并向乘客提供必要的新鮮空氣，形成一定的迎面的風(fēng)速，以誘導(dǎo)乘客安全撤離。

圖3 區(qū)間隧道火災(zāi)聯(lián)動(dòng)流程圖

4 區(qū)間火災(zāi)工況下的疏散指示聯(lián)動(dòng)方案對(duì)比與分析

4.1 方案一

方案一為FAS 與ISCS 互聯(lián)，區(qū)間疏散指示設(shè)備與FAS 模塊箱做硬線接口。其接口界面見(jiàn)圖4，接口描述見(jiàn)表1，聯(lián)動(dòng)的示意圖見(jiàn)圖5。

當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，控制中心和車(chē)站的FAS 主機(jī)、工作站均顯示火災(zāi)報(bào)警信息。車(chē)站級(jí)管轄范圍包括車(chē)站及相鄰半個(gè)區(qū)間的消防設(shè)備，區(qū)間火災(zāi)時(shí)需相鄰兩站協(xié)同動(dòng)作。因此，如非特殊情況，應(yīng)由控制中心統(tǒng)一下發(fā)救災(zāi)指令，控制指令由控制中心火災(zāi)報(bào)警控制器傳到車(chē)站火災(zāi)報(bào)警控制器，由車(chē)站火災(zāi)報(bào)警控制器通過(guò)控制模塊控制區(qū)間疏散指示啟動(dòng)。根據(jù)GB 16806—2006《消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)》4.9.1.9 條“消防控制室圖形顯示裝置不能對(duì)控制器進(jìn)行復(fù)位、系統(tǒng)設(shè)定以及聯(lián)動(dòng)設(shè)備的啟動(dòng)和停止等控制操作［4］。”調(diào)度大廳FAS 工作站不能下發(fā)消防指令，應(yīng)由控制中心調(diào)度員在FAS 主機(jī)上下發(fā)控制消防指令，并傳至發(fā)生火災(zāi)區(qū)間相鄰兩車(chē)站的FAS，由FAS 模塊箱控制啟動(dòng)區(qū)間疏散指示，以指導(dǎo)乘客進(jìn)行疏散。

圖4 FAS 與區(qū)間疏散指示接口界面示意圖

表1 FAS 與區(qū)間疏散指示設(shè)備接口描述表

圖5 方案一聯(lián)動(dòng)示意圖

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，疏散方向應(yīng)為迎風(fēng)方向，同時(shí)控制中心調(diào)度員應(yīng)在控制大廳環(huán)調(diào)工作站上手動(dòng)下發(fā)火災(zāi)模式，啟動(dòng)兩站的隧道風(fēng)機(jī)按照區(qū)間疏散指示相反的方向進(jìn)行排煙。

此方案需調(diào)度人員分別在調(diào)度大廳的FAS 主機(jī)和工作站上分別進(jìn)行操作。出于美觀考慮，控制中心的FAS 主機(jī)往往未放置在調(diào)度大廳，而是放置在附近的機(jī)房中，而B(niǎo)AS 調(diào)度工作站位于調(diào)度大廳的調(diào)度臺(tái)上。這樣，當(dāng)區(qū)間火災(zāi)時(shí)顯然不利于調(diào)度人員同時(shí)操作FAS 主機(jī)和BAS 工作站。

4.2 方案二

方案二為FAS 與ISCS 互聯(lián)，而區(qū)間疏散指示設(shè)備與BAS 模塊箱做硬線接口。其接口界面見(jiàn)圖6，接口描述見(jiàn)表2，聯(lián)動(dòng)示意圖見(jiàn)圖7。

當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》疏散方向應(yīng)為迎風(fēng)方向。控制中心調(diào)度員應(yīng)在控制大廳環(huán)調(diào)工作站上手動(dòng)下發(fā)火災(zāi)模式：車(chē)頭火災(zāi)時(shí)，通過(guò)BAS 模塊箱控制區(qū)間疏散指示指向車(chē)尾方向，同時(shí)控制兩站的隧道風(fēng)機(jī)按照區(qū)間疏散指示相反的方向（即車(chē)尾向車(chē)頭方向）進(jìn)行排煙；車(chē)尾火災(zāi)時(shí)，通過(guò)BAS 模塊箱控制區(qū)間疏散指示指向車(chē)頭方向，同時(shí)控制兩站的隧道風(fēng)機(jī)按照區(qū)間疏散指示相反的方向（即車(chē)頭向車(chē)尾方向）進(jìn)行排煙。

圖6 BAS 與區(qū)間疏散指示設(shè)備接口界面示意圖

表2 BAS 與區(qū)間疏散指示設(shè)備接口描述表

圖7 方案二聯(lián)動(dòng)示意圖

區(qū)間火災(zāi)時(shí)，控制中心調(diào)度人員在值班操作站上確認(rèn)車(chē)頭或車(chē)尾火災(zāi)，通過(guò)一鍵模式下發(fā)，同時(shí)啟動(dòng)區(qū)間疏散指示設(shè)備和隧道風(fēng)機(jī)，完成區(qū)間火災(zāi)聯(lián)動(dòng)。

4.3 方案三

方案三為FAS 集成于ISCS，通過(guò)ISCS 主干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，區(qū)間疏散指示設(shè)備與FAS 模塊箱做硬線接口。其接口界面圖、接口描述表、聯(lián)動(dòng)示意圖（沒(méi)有中央級(jí)FAS，人工在車(chē)站級(jí)FAS 發(fā)送指令）同方案一。

由于FAS 集成于ISCS，控制中心沒(méi)有FAS 主機(jī)和FAS 工作站，其功能全部集成在控制中心的綜合監(jiān)控工作站中。根據(jù)GB 16806—2006《消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)》4.9.1.9 條文“消防控制室圖形顯示裝置不能對(duì)控制器進(jìn)行復(fù)位、系統(tǒng)設(shè)定以及聯(lián)動(dòng)設(shè)備的啟動(dòng)和停止等控制操作。”要求FAS 主機(jī)不接受外界控制指令接入，當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由控制中心調(diào)度人員確認(rèn)火情后，電話(huà)通知相鄰兩車(chē)站車(chē)控室的工作人員在FAS 主機(jī)上分別下發(fā)控制指令，啟動(dòng)2 個(gè)半?yún)^(qū)間疏散指示，指導(dǎo)乘客快速疏散；同時(shí)調(diào)度大廳工作人員在ISCS 環(huán)調(diào)工作站上下發(fā)隧道風(fēng)機(jī)控制命令，通風(fēng)排煙方向滿(mǎn)足多數(shù)乘客撤離為迎風(fēng)方向的要求，即與疏散指示方向相反。

方案三需調(diào)度人員在調(diào)度大廳的ISCS 環(huán)調(diào)工作站上進(jìn)行操作，同時(shí)電話(huà)通知火災(zāi)區(qū)間兩相鄰車(chē)站車(chē)控室值班員在FAS 主機(jī)上進(jìn)行分別操作。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，調(diào)度人員需要完成多步工作，同時(shí)需要多名人員協(xié)同工作，在發(fā)生火災(zāi)的緊急情況下，不利于快速、可靠的救災(zāi)。

4.4 方案四

方案四為FAS 集成于ISCS，通過(guò)ISCS 主干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，區(qū)間疏散指示設(shè)備與BAS 模塊箱做硬線接口。其接口界面圖、接口描述表、聯(lián)動(dòng)示意圖同方案二。

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，控制中心調(diào)度人員在綜合監(jiān)控調(diào)度工作站上啟動(dòng)區(qū)間車(chē)頭火災(zāi)模式或車(chē)尾火災(zāi)模式，通過(guò)一鍵模式下發(fā)控制指令，同時(shí)聯(lián)動(dòng)區(qū)間疏散指示設(shè)備和隧道風(fēng)機(jī)。車(chē)頭火災(zāi)時(shí)，乘客向車(chē)尾方向疏散；車(chē)尾火災(zāi)時(shí)，乘客向車(chē)頭方向疏散。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，疏散方向應(yīng)為迎風(fēng)方向，區(qū)間疏散指示方向和隧道風(fēng)機(jī)的風(fēng)向相反。

區(qū)間火災(zāi)工況下的疏散指示聯(lián)動(dòng)的4 個(gè)方案對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 區(qū)間火災(zāi)工況下的疏散指示聯(lián)動(dòng)方案對(duì)比表

5 結(jié)語(yǔ)

由上述分析可知，方案二、四和方案一、三相比，控制中心調(diào)度人員在1 臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行1 次操作即可下發(fā)整個(gè)火災(zāi)模式，完成聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，而不需要在2 個(gè)設(shè)備上分別進(jìn)行操作（尤其方案一，還存在2 個(gè)設(shè)備距離較遠(yuǎn)的問(wèn)題）。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，操作的便利性是極大的優(yōu)勢(shì)，不僅能更快地將控制指令下發(fā)，還能避免調(diào)度人員忙中出錯(cuò)，以保證整個(gè)控制指令快速、準(zhǔn)確下發(fā)，確保區(qū)間的乘客安全、迅速地進(jìn)行疏散。

綜上所述，當(dāng)FAS 與ISCS 互聯(lián)時(shí)，推薦方案二；當(dāng)FAS 集成于ISCS 時(shí)，推薦方案四。