基于現行規范的地鐵應急照明設計探討

杜東平，陳 剗

機電工程

基于現行規范的地鐵應急照明設計探討

杜東平，陳 剗

（成都市建筑設計研究院，成都 610094）

針對應急照明現行規范在地鐵上的設計差異及爭議，通過對集中電源、區間疏散照明的配電方案進行對比分析；對電壓偏差、應急照明照度的取值、公共區備用照明、區間方向標志燈、吊裝標志燈等設置等進行分析探討，提出目前應急照明設計的一些具體方案及做法。對于集中電源的配電，建議根據消防負荷分布選擇在車站兩端設置消防小動力箱或疏散照明雙切箱；消防應急燈具端子處電壓偏差可按額定電壓的20%核算；區間疏散照明建議選用10 W燈具，按10 m間距布置；公共區備用照明和吊裝標志燈的設置，建議根據當地消防和運營要求決定；各場所的疏散照度值建議按較大值執行。

地鐵；集中電源配電；區間疏散照明；電壓偏差；備用照明；應急照明照度

《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》(GB 51309-2018)實施之前，中國沒有一本系統闡述消防應急照明和疏散指示系統設計要求的技術標準，應急照明的設計條款分散在數本規范中，產品標準GB 17945也被設計人員參照執行。前幾年廠家宣稱的智能疏散系統，雖然在一些公共建筑、地鐵車站及隧道得到應用，但在部分項目中存在控制邏輯不合理、調向時間不滿足實際要求、過度使用動態調向功能、人身安全保障低等亂象[1]。

新規GB 51309應運而生，條文覆蓋了設計、施工、調試、檢測、驗收與維護保養的全生命周期。實施后的宣貫答疑搭配發布的《應急照明設計與安裝》圖集，在民建上的設計做法已逐漸形成統一認識。在地鐵行業盡管有過宣貫，但在一些具體落地方案上存在不少差異，或執行力度不一。

1 現行規范執行探討

因地鐵車站及隧道區間的燈具安裝高度均距離地面/道床面8 m以下，應選用A型消防燈具。采用安全電壓，人身安全保障大幅提升，需要研究安全電壓燈具的長距離供電。

各相關設計院所(以下簡稱各院)設計方案差異或爭議點主要有：集中電源配電、電壓偏差值、區間疏散照明配電、公共區備用照明、疏散及備用照明照度值、區間方向標志燈、吊裝標志燈、地面標志燈的設置等；另外《地鐵設計防火標準》《交通建筑電氣設計規范》《城市軌道交通照明》部分條款與GB51309標準不一，設計時如果處理這些沖突，下面將逐一分析。

2 集中電源配電

2.1 車站集中電源配電

地鐵車站均設置了消防控制室(車控室)，應選用集中控制型；按防火分區劃分情況分散設置A型集中電源，便于維保管理和降低系統風險范圍。以標準2層地鐵站為例：設備區的每層每端各設1個集中電源，若設備區有多個防火分區，可在對應防火分區增設集中電源；公共區、出入口燈具數量較多，站廳公共區每端各設2個集中電源，站臺公共區每端各設1個集中電源。同一房間的集中電源設置1個雙切箱，因A型集中電源均為單相配電，功率小、數量多且位置較分散，全部從低壓柜饋出不合理。現有兩種方案為這些集中電源配電。

方案1的配電系統圖見圖1。即在每端設置1組消防小動力箱，一般情況下一端只設置1組。消防小動力箱視電氣房間布置及負荷分布可設置在站廳、站臺、設備層。換乘站及有外掛設備區等根據建筑布局可適當增加。從每個消防小動力箱各饋出1個回路至同端的集中電源雙切箱。另一種做法是每端設1個疏散照明雙切箱，同端的雙切箱鏈式配電，僅供疏散照明集中電源用，配電級數可減少一級。

圖1 車站及區間集中電源系統圖(方案1)

Figure 1 Station and tunnel centralizing power supply system (scheme 1)

方案2的配電系統圖見圖2。即在0.4 kV開關柜室設置2個疏散照明電源箱，負責整個車站及區間所有集中電源雙切箱的配電。嚴格按照GB50016要求，在每個防火分區設集中電源，并在末端設雙切箱[2]。

圖2 車站及區間集中電源系統圖(方案2)

Figure 2 Station and tunnel centralizing power supply system (scheme 2)

2.2 區間集中電源配電

區間集中電源的配電，對應也有兩種方案：①按GB 51309對前端電源的要求，只需從消防電源箱單回路供電至區間集中電源；②雙回路配電至區間集中電源末端處現場切換。區間集中電源與車站應急照明控制器之間采用耐火光纖環形連接。

2.3 集中電源放置位置

關于集中電源放置位置，地鐵設計防火標準GB 51298-2018第4. 1. 4 條規定“蓄電池室等火災時需運作的房間，應分別獨立設置，并應采用耐火極限不低于2.00 h 的防火隔墻和耐火極限不低于1.50 h 的樓板與其他部位分隔[3]”。規范是為了避免這些火災危險性較高的關鍵設備房與公共區等區域火災相互影響。部分線路設計時禁錮于此規定，要求所有集中電源均單獨設置房間。

因A型集中電源容量均不超過2 kVA，相比傳統EPS容量小很多，與其他配電箱放置在一起的火災隱患也小很多。只要確保照明配電室獨立設置且滿足蓄電池運行環境要求，照明配電室火災不影響公共區等區域的安全，就不用單設集中電源的房間。設計時需提資通風專業在照明配電室設空調，提資給排水設置氣體滅火。

GB 51309規定按防火分區劃分情況設置集中電源，有條件時每個防火分區單獨設置集中電源，無條件時可以放置于相鄰防火分區，配電引自同一防火分區的消防電源配電箱即可。結合電氣設備房分布情況，有EPS端的集中電源統一放置于應急照明電源室(同屬蓄電池)，無EPS端的集中電源統一放置于相應防火分區的照明配電室。

方案1公共區的集中電源統一放置于相鄰防火分區的照明配電室(或應急照明電源室)，集中電源雙切箱數量比方案2少；區間比方案2少了一根電纜。方案1在兩端各設一組消防小動力箱，減少了總箱饋線跨公共區的數量。同時消防小動力箱可以給同端除集中電源外的消防設備供電：如氣體滅火、防火卷簾、消防電動蝶閥等。方案2公共區的雙切箱及集中電源需放置于公共區，如果箱體直接暗裝于公共區側墻，不滿足GB51309要求，若單獨設置配電間，則建筑很難找到合適的位置布置。綜上所述，集中電源配電建議按方案1設計，根據消防負荷分布情況選擇設置消防小動力箱或疏散照明雙切箱。

3 電壓偏差

現在的消防應急照明燈均采用LED光源，不同于傳統的光源，很多廠家的燈具采用恒功率的工作方式，以保證燈具在允許的波動范圍內均能保持照度、表面亮度等產品性能指標。考慮到實際工程應用中長距離燈具的壓降損耗，結合現在LED技術條件，GB 51309- 2018第3.3.6 條規定“任一配電回路配接燈具的額定功率總和不應大于配電回路額定功率的80%[4]，”新修訂的產品標準GB 17945規定燈具端子處的最低運行工作電壓為額定工作電壓的80%[5]，兩個標準均限制為額定電壓的80%，避免燈具和集中電源過載工作。

根據應急照明設計與安裝圖集19D702-7，電壓偏差有2種計算方法，簡算公式為負載等效集中設置到線路末端的理想狀態；詳算公式為負載沿線路均勻布置且為恒電流工作方式。消防燈具為恒功率工作方式時，線路末端燈具的工作電壓降數值大于詳算值并小于簡算值，詳算值大約為簡算值的51%～60%。故選用主流廠家消防燈具，按20%的電壓降簡算公式計算，燈具端子處的實際電壓偏差值也小于20%。

GB 50034-2013第7.1.4規定“應急照明和用安全特低電壓(SELV)供電的照明不宜低于其額定電壓的90%[6]”，GB 50052-2009第5.0.4規定“應急照明燈具端子處電壓偏差允許值為-10%額定電壓[7]”。有的線路設計時受制于當前工程系列規范條款，要求按10%核算消防燈具的電壓降。注意兩條款是依據以前的光源特性及技術條件編制，LED技術發展日新月異，設計可依據最新修訂的GB17945和應急照明圖集，按20%簡算公式核算線路的末端壓降。特別是隧道區間，燈具帶載距離可顯著延長。

4 區間疏散照明配電

區間燈具可采用集中電源或自帶蓄電池供電，兩種方式各有優劣。集中電源便于維護更換，系統風險范圍相對較大，自帶蓄電池反之。現以集中電源方式討論。

按GB 51298規定，兩條單線載客運營地下區間之間應設置聯絡通道，相鄰兩條聯絡通道之間的最小水平距離不大于600 m。利用這些區間聯絡通道和車站端的照明配電室放置區間集中電源，每個集中電源的最大配電半徑一般不超過340 m。如果站內有超長的配線段區間，可在配線區間端頭處增設集中電源。

根據GB 51309對回路電流、功率的限制條件，每個回路(DC 36 V)所帶燈具總功率不應超過172.8 W。方向標志燈功率不超過2 W，疏散照明燈功率均大于5 W，設計時先核算疏散照度，滿足“地下區間道床面疏散照明的最低水平照度不應小于3 lx”的要求，然后根據聯絡通道分布情況及區間長度核算線路電壓降后選擇導線截面。區間工作照明一般為間隔10 m布置一盞。疏散照明布置及配電現有2種方案。

方案1：疏散照明燈選用10 W，間距跟工作照明一致，10 m布置一盞(340 m長度每個回路的燈具間距為20 m)，按第3節所述的20%簡算公式核算線路的末端壓降，340 m區間應選擇2×10截面導線。方案1的區間照明布置及配電示意圖見圖3。

方案2：疏散照明燈選用6 W，間距7 m布置一盞(340 m長度每個回路的燈具間距為14 m)，按第3節所述的10%簡算公式核算線路的末端壓降，340 m區間應選擇2×16截面導線[8]。方案2的區間照明布置及配電示意圖見圖4。

兩種方案的電壓降計算結果見表1，配電半徑170 m的站內配線區間采用單回路配電，配電半徑340 m以內的正線隧道區間采用雙回路交叉配電。其中工作電壓降為估算值，與回路實際功率、供電距離相關。

方案1按10 m間距，工作照明與疏散照明間隔5 m布置，便于安裝定位。方案2按7 m間距，存在與工作照明燈具安裝位置沖突的情形，且安裝定位時不太方便。相比方案1，其電壓降按10%控制，過于保守，導線截面比方案1大一個規格；疏散照度也略低于方案1；同時燈具數量增加，帶來的T接線點故障隱患也增加。綜合考慮建議按方案1設計。

圖3 區間照明布置及配電示意圖(方案1)

Figure 3 Tunnel lighting arrangement and distribution (scheme 1)

圖4 區間照明布置及配電示意圖(方案2)

Figure 4 Tunnel lighting arrangement and distribution (scheme 2)

5 公共區備用照明

關于備用照明設置場所，按照GB 51298-2018中規定限定為“火災時仍需堅持工作的房間”，主要包括車控室、站長室，消防泵房、氣瓶間，隧道風機房、防排煙機房，變電所、環控電控室、配電室，通信、信號機房，站臺門控制室等設備管理房，部分運營公司會要求站務室、會議室、票務管理室也設50%的備用照明。對于公共區只要求設疏散照明。

GB 51309實施之前，車站公共區一般是選取工作照明燈具的10%～25%作為應急照明燈具，公共區備用照明與疏散照明實際是合在一起的。因城市軌道交通照明GB/T 16275-2008規定非24 h連續運營的城市軌交公共場所應設值班照明，照度不低于正常照度標準值的10%，故之前設計時一般將此應急照明燈具設置為常亮，兼做值班照明。

按照GB 51309第3.8.1條規定“避難間(層)及配電室、消防控制室、自備發電機房等發生火災時仍需工作、值守的區域應同時設置備用照明、疏散照明和疏散指示標志。”備用照明與疏散照明需嚴格區分開。公共區是否屬于仍需工作值守的區域存在爭議。

表1 區間線路電壓降

不單設公共區備用照明的觀點認為，公共區沒有安裝不能中斷運行和工作的設備，火災時不需工作值守，且公共區正常照明通過設2個照明總箱交叉配電，各帶50%正常照明燈具，總箱電源分別由變電所不同低壓母線段供電，可兼做備用照明。選取10%的正常照明燈具單獨控制(通過智能照明控制系統實現)，作為非運營期的值班照明。

單設公共區備用照明的觀點認為公共區發生火災時，工作人員需要值守不能撤離，屬于仍需工作值守的區域。按照交通建筑電氣設計規范JGJ243-2011表8.3.2規定“備用照明設置部位中包含站廳”，強條8.4.2規定“應急照明的配電應接相應建筑的最高級別負荷電源供給，且應能自動投入[9]”。故公共區應設置備用照明，且應按特級負荷配置EPS。另外疏散照明照度值僅為5 lx，設置備用照明后較高的照度可提升疏散效率和滅火救援條件。即選取≥10%的普通照明燈具作為備用照明兼值班照明，燈具不需消防認證。公共區備用照明按以前的雙電源+EPS配電，EPS蓄電池的持續供電時間選用60 min即可。

公共區設備是否用照明，建議與當地消防部門溝通，明確驗收要求，消防部門無硬性要求的情況下，再征求業主，特別是運營的需求來決定。

6 應急照度值

關于各場所的疏散照度值，GB 51298-2018第11.2.4條規定“車站疏散照明的地面最低水平照度不應小于3 lx，樓梯或扶梯、疏散通道轉角處的照度不應低于5 lx”；JGJ 243-2011第11.2.4條規定“疏散通道的疏散照明地面最低照度值不應低于2 1x，且主要出入口、樓梯間及人員密集場所內的疏散照明地面最低照度值不應低于5 1x”；GBT 16275-2008(城市軌道交通照明)第6.1.1條規定“車站疏散照明照度不小于5 1x[10]”，按照GB51309中各場所地面最低照度表，設備區疏散走道不應低于1 lx；地鐵車站公共區域(除樓扶梯外)不應低于3 lx；公共區樓梯及扶梯屬于人員密集場所，不應低于10 lx。

梳理這4本規范，建議各場所疏散照度值按較大值執行，提升疏散條件。即車站設備區疏散走道不應低于3 lx，設備區樓梯間不應低于5 lx；公共區域(除樓扶梯外)不應低于5 lx，公共樓扶梯不應低于10 lx。另外疏散照度是指地面水平最低照度，不能采用一般照明的平均照度進行計算。期望軟件廠商開發配套的疏散照度計算程序，解決目前驗證疏散照度困難的窘境。

關于備用照度值，JGJ243-2011第8.5.2條中規定“備用照明的照度值不應低于該場所一般照明正常照度值的20%”，GB51298-2018第11.2.4中規定“不低于正常照度值的10%”。因設置備用照明的場所均已同時設置疏散照明，且備用照明可靠性低于疏散照明，最小備用照度值可按10% 執行，減小EPS容量。

7 方向標志燈

關于帶米標的方向標志燈，GB 51309規定“地鐵隧道宜選擇帶有米標的方向標志燈”。GB 51298-2018第5.6.6條規定“地下區間縱向疏散平臺上應設置疏散指示標志和與疏散出口的距離標識”。部分線路并未選用帶米標的標志燈，認為5.6.6條并未明確規定標志燈必須自帶米標，可另行貼附距離標識，遵循后實施的專業規范GB 51309可不選用。

區間環境惡劣且距離較長，逃生時心情緊張、缺乏安全感，標示出當前位置與前方聯絡通道或安全出口的距離，讓乘客明確與安全出口的距離。條款編制是為了提高疏散效率、加強疏散信心。建議設計從嚴執行，選用帶米標的方向標志燈。

關于吊裝的方向標志燈，GB 51298-2018第5.6.2及5.6.4條規定“在這些標志相對應位置的吊頂下宜增設疏散指示標志”。即在墻面疏散指示燈對應吊頂位置增設高位疏散指示燈，此條各院執行不一。

不支持增設的觀點認為墻面和地面均已設置，已有兩條疏散指示路線，吊裝的疏散指示燈容易被相鄰的導向牌遮擋視線。GB 51298給了選擇權可以不增設吊裝，只需按GB 51309在疏散出口附近增設多信息復合標志燈。

支持增設的觀點認為人員在車站內疏散時比較擁擠，墻面及地面低位安裝的疏散指示標志只能指示前面的疏散人員，難以指示后方的人員，高位吊裝方向標志燈可提升后方人員疏散效率。吊裝標志燈對實際疏散有多大提升尚無數據，關于此條，建議設計總體會同業主根據當地消防部門驗收要求和運營需求來決定執行與否。如果增設應注意吊裝高度處于儲煙倉以下，避免被煙霧遮擋。

關于地面方向標志燈，GB 51309規定間距不應大于3 m，此條在800 mm模數的地面上安裝稍顯不便。標志燈不能在瓷磚中間安裝會影響美觀，適當放寬至3.2 m可更方便施工。另外壁裝和吊裝的方向標志燈安裝是按規格區分的間距，地面標志燈是否也按規格提出不同間距更合理？

8 結語

對于集中電源的配電，建議根據消防負荷分布情況選擇在車站兩端設置消防小動力箱或疏散照明雙切箱。公共區及區間的集中電源可不在末端設雙切箱；區間集中電源只需從消防電源箱單回路供電；集中電源統一放置于照明配電室或應急照明電源室，不用單設蓄電池間。消防應急燈具端子處電壓偏差允許值可按額定電壓的20%簡算公式核算。對于區間疏散照明，建議選用10 W燈具，按10 m間距布置；配電半徑170 m的站內配線區間采用單回路配電，配電半徑340 m的正線隧道區間采用雙回路交叉配電。

對于公共區備用照明和吊裝標志燈設置，根據當地消防部門驗收要求和運營需求而定。各場所的疏散照度值建議按較大值執行；最小備用照度值可按正常照明的10%執行。區間方向標志燈應選用帶米標、可調向的標志燈。

因新系統在地鐵尚無成熟方案可借鑒，各院對規范未明確之處仁者見仁、智者見智。期待地鐵相關的圖集盡快發布，為規范落地執行提供指引。期望《城市軌道交通照明》《建筑照明設計標準》《供配電系統設計規范》應急照明相應條款根據技術發展及時修訂，與GB51309等其他標準協調一致。

[1] 丁宏軍, 鄭慶軍, 劉凱. 消防應急照明和疏散指示系統[M].成都: 四川科學技術出版社, 2019.DING Hongjun, ZHENG Qingjun, LIU Kai. Fire emergency lighting and evacuate indicating system[M]. Chengdu: Science and Technology of Sichuan Press, 2019.

[2] 建筑設計防火規范: GB 50016-2014[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2013. Code for fire protection design of buildings: GB 50016- 2014[S]. Beijing: China Planning Press, 2018.

[3] 地鐵設計防火標準: GB 51298-2018[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2018. Standard for fire protection design of metro: GB 51298- 2018[S]. Beijing: China Planning Press, 2018.

[4] 消防應急照明和疏散指示系統技術標準: GB 51309- 2018[S].北京: 中國計劃出版社, 2018. Technical Standard for fire emergency lighting and eva-cuate indicating system: GB 51309-2018[S]. Beijing: China Planning Press, 2018.

[5] 消防應急照明和疏散指示系統: GB 17945-2010[S]. 北京: 中國標準出版社, 2011. Fire emergency lighting and evacuate indicating system: GB 17945-2010[S]. Beijing: China Standard Press, 2011.

[6] 建筑照明設計標準: GB 50034-2013[S]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2013.Standard for lighting design of buildings: GB 50034-2013[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2013.

[7] 供配電系統設計規范: GB 50052-2009[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2010.Code for design electric power supply systems: GB 50052- 2009[S]. Beijing: China Planning Press, 2010.

[8] 中國中鐵二院工程集團有限公司. 成都軌道交通30號線一期工程初步設計動力照明設計細則[A]. 成都, 2019: 39.

[9] 交通建筑電氣設計規范: JGJ 243-2011[S]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2011. Code for electrical design of transportation buildings: JGJ 243-2011[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2011.

[10] 城市軌道交通照明: GB/T 16275-2008[S]. 北京: 中國標準出版社, 2009. Urban rail transit lighting: GB/T 16275-2008[S]. Beijing: China Standard Press, 2010.

Design of Emergency Lighting for Metro Based on Current Code

DU Dongping, CHEN Chan

(Chengdu Architectural Design and Research Institute, Chengdu 610094)

With the design difference of new code for emergency lighting on a metro vehicle, via comparison and analysis of the distribution scheme of a centralized power supply and tunnel evacuation lighting, voltage deviation, emergency lighting illumination value, public area standby lighting, tunnel direction marker lamp, and hoisting marker lamp setting are analyzed and discussed. Some concrete schemes and practices of a current emergency lighting design are put forward. For the distribution of centralized power supply, it is suggested that, according to the distribution of fire load, a small fire power box or a power switch box for evacuation lighting should be set up at both ends of the station. The voltage deviation at the terminal of the fire emergency lamp can be calculated at 20% of the rated voltage. Tunnel evacuation lighting suggests the usage of 10-W lamps, in accordance with 10-m spacing. The setting of the public area standby lighting and hoisting of marker lights should be determined according to the local fire department and operational requirements. The evacuation illumination of each site is designed according to the larger value.

metro; centralized power distribution; tunnel evacuation lighting; voltage deviation; standby lighting; emergency lighting illuminance

U231

A

1672-6073(2021)02-0123-07

10.3969/j.issn.1672-6073.2021.02.020

2020-01-17

2020-04-16

杜東平，男，本科，高級工程師，從事軌道交通低壓配電與照明的設計研究，392059843@qq.com

杜東平，陳剗. 基于現行規范的地鐵應急照明設計探討[J]. 都市快軌交通，2021，34(2)：123-129.

DU Dongping, CHEN Chan. Design of emergency lighting for metro based on current code[J]. Urban rapid rail transit, 2021, 34(2): 123-129.

（編輯：王艷菊）