地鐵火災自動報警系統(tǒng)的設計方案簡析

陳劍

摘要：地鐵作為城市中人們出行的主要交通工具之一，有著客流量大、車站多位于地下的特點，一旦發(fā)生火災，若不能進行有效和及時的救援與人員疏散，將造成嚴重的生命財產(chǎn)損失。因此，在地鐵工程中應設置火災自動報警系統(tǒng)，針對地鐵中復雜的機電設備系統(tǒng)，應明確消防聯(lián)動控制需求，針對不同的場所和區(qū)域，采取有效的探測手段，準確識別火災模式，從而準確啟動有效的滅火方式，提高逃生率與地鐵站應急處置能力。本文針對地鐵工程中火災自動報警系統(tǒng)的設計方案進行了分析和探討。

關鍵詞：地鐵;火災自動報警系統(tǒng);消防聯(lián)動

Abstract： As one of the main means of transportation for people in the city， subway has the characteristics of large passenger flow and underground stations. Once a fire occurs， if effective and timely rescue and personnel evacuation cannot be carried out， it will cause serious loss of life and property. Therefore， an automatic fire alarm system should be set up in the subway project. For the complex electromechanical equipment system in the subway， the fire linkage control requirements should be clearly defined， and effective detection methods should be adopted for different places and areas to accurately identify the fire mode and start accurately. Effective fire extinguishing method， improve escape rate and emergency response capability of subway station. This paper analyzes and discusses the design scheme of automatic fire alarm system in subway engineering.

Key words： Subway; automatic fire alarm system; fire linkage

近年來，國內(nèi)許多城市已建成并運營地鐵線路，線網(wǎng)規(guī)模也越來越大。地鐵車站大多位于地下，相較于地上建筑，其內(nèi)部空間相對狹窄，空氣流通及排煙通風功能對機電設備的依賴較大，且地鐵車站為人員密集場所，對人員疏散的及時性和有效性要求更高。地鐵車站內(nèi)設置有復雜的機電、弱電系統(tǒng)，當發(fā)生火災等緊急情況時，應合理、有序的控制這些系統(tǒng)設備轉(zhuǎn)入火災疏散、救援模式。因此在地鐵工程中，必須設置火災自動報警系統(tǒng)，在火災發(fā)生的初期及時進行報警，并聯(lián)動各相關機電設備完成消防動作，保證乘客安全疏散。

一、系統(tǒng)設計原則

城市軌道交通火災自動報警系統(tǒng)（Fire Alarm System，F(xiàn)AS）的設計應貫徹 “預防為主，防消結(jié)合”的方針，同一條線路按同一時間內(nèi)發(fā)生一次火災考慮;地鐵火災自動報警系統(tǒng)在控制中心和車站實現(xiàn)兩級管理，在控制中心、車站和現(xiàn)場實現(xiàn)三級控制;考慮可能發(fā)生的災害種類及其危害程度，火災自動報警系統(tǒng)設計主要針對火災;全線車站、區(qū)間隧道、主變電所、車輛段各類車庫、燃油品庫、易燃物品倉庫按一級保護對象設計火災自動報警系統(tǒng)，車輛段其余各單體建筑按二級保護對象設計火災自動報警系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

地鐵火災自動報警系統(tǒng)（FAS）的總體架構(gòu)由中心級、車站級、現(xiàn)場級設備和全線通信網(wǎng)絡組成。

（一）中心級火災自動報警系統(tǒng)

1.系統(tǒng)構(gòu)成

中心級FAS設置在線路控制中心，作為全線火災信息的集中告警平臺，與中心級綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等共同構(gòu)成全線防救災指揮管理平臺。主要由火災報警控制器和圖形工作站構(gòu)成。圖形工作站安裝在調(diào)度大廳內(nèi)，當FAS集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)時，圖形工作站由綜合監(jiān)控系統(tǒng)負責提供。圖形工作站作為全線火災集中告警和消防救災指揮的管理終端，火災報警控制器安裝于機房或調(diào)度大廳內(nèi)。

2.系統(tǒng)功能

（1）監(jiān)視功能，對全線車站、車輛段、停車場、主變電所、隧道區(qū)間的火災報警信息進行監(jiān)視和報警。監(jiān)視全線火災自動報警系統(tǒng)設備及網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。

（2）控制功能，具備對全線FAS設備的報警信息屏蔽與復位功能。

（3）管理功能，將同步時鐘下達到各站點的FAS設備，保證整個FAS系統(tǒng)的時鐘同步。提供全線火災報警信息、FAS系統(tǒng)各級設備運行狀態(tài)信息等的記錄功能，提供分類信息的實時打印、報表打印功能。對全線所有FAS控制器的配置、火災模式、聯(lián)動程序、探測器靈敏度等進行遠程維護。

（4）數(shù)據(jù)互聯(lián)功能，與線路綜合監(jiān)控系統(tǒng)、當?shù)叵谰窒揽刂浦行摹數(shù)貞敝笓]中心等上層監(jiān)控系統(tǒng)設置通信接口，發(fā)送火災信息。

（二）車站級火災自動報警系統(tǒng)

1.系統(tǒng)構(gòu)成

車站級FAS以每座車站、車輛段、停車場和主變電所為單位，實現(xiàn)對其管轄區(qū)域的火災自動報警及聯(lián)動功能。主要由火災報警控制器、消防電話主機、不間斷電源、圖形工作站等設備組成，車輛段、停車場內(nèi)FAS還需配置聯(lián)動盤、消防廣播主機等。安裝于車站車控室（兼做為車站消防控制室），車輛段、停車場及主變電所的消防控制室內(nèi)。管轄范圍一般為本站全站及相鄰區(qū)間隧道，車輛段、停車場FAS管轄范圍為車輛段、停車場內(nèi)全部區(qū)域。

2.系統(tǒng)功能

（1）報警、指揮功能

接收所管轄范圍內(nèi)的火災報警信息，實現(xiàn)火災的預期報警功能，并將報警信息報送控制中心。接收中央級指令或獨立組織、管理、指揮管轄范圍內(nèi)防救災工作。向BAS發(fā)布火災模式指令，令BAS協(xié)調(diào)控制相關機電設備轉(zhuǎn)入救災模式。

（2）監(jiān)視功能

監(jiān)視本站各保護區(qū)的火災報警信息、FAS系統(tǒng)設備及與消防相關設備的的運行狀態(tài)并進行畫面顯示和報警提示。通過消防電話主機與各區(qū)域的消防電話、消防電話插孔進行通話。

（3）控制功能

具備對管轄范圍內(nèi)設備的屏蔽與復位功能;具備對管轄范圍內(nèi)設備單控或模式控制功能，包括對消防廣播的切換、消防水泵的控制、非消防電源切除、防火卷簾門的下降，消防水系統(tǒng)閥門、消防專用防排煙設備的控制等。

（4）管理功能

提供火災報警信息、FAS系統(tǒng)各級設備運行狀態(tài)信息、故障信息等的記錄功能，同時提供分類信息的實時打印、報表打印功能;提供本站FAS設備參數(shù)管理功能，如對控制器的配置、火災模式、聯(lián)動程序、探測器靈敏度等進行維護。

（三）現(xiàn)場級火災自動報警系統(tǒng)

1.系統(tǒng)構(gòu)成

現(xiàn)場級FAS設備主要包括各類感溫、感煙探測器、聲（光）警報器、輸入輸出模塊（設置于模塊箱內(nèi)）、消防電話分機、手動火災報警按鈕（帶電話插孔）、消火栓按鈕等。FAS模塊箱分散設置于現(xiàn)場各區(qū)域，通過輸入/輸出模塊采集消防設備信息，發(fā)送消防控制命令。探測器、手報、消火栓按鈕、模塊箱等設備通過環(huán)形報警總線接入車站級火災報警控制器;消防電話分機、手報通過電話線接入消防電話主機。

2.系統(tǒng)功能

現(xiàn)場級FAS設備接受車站級FAS系統(tǒng)的控制，完成火警探測，并聯(lián)動其他系統(tǒng)設備進行現(xiàn)場滅火、阻隔火源蔓延、控制煙霧、疏散人群等功能。

（四）全線網(wǎng)絡構(gòu)成

各車站車控室、車輛段、停車場消防控制室內(nèi)的車站級FAS均作為獨立節(jié)點，通過光纖環(huán)網(wǎng)與控制中心級FAS組成全線FAS主干網(wǎng)。當環(huán)形網(wǎng)絡發(fā)生一個開路點時，不會影響整個網(wǎng)絡的正常通信。當發(fā)生2個或2個以上開路點時：與中心級火災報警控制器保持連接的節(jié)點能正常工作;脫離與中心級火災報警控制器連接的節(jié)點具備獨立降級運行的能力。在車輛段、停車場部分單體內(nèi)設置區(qū)域型FAS主機，區(qū)域型FAS主機與消防控制室內(nèi)的聯(lián)動型FAS主機組建局域環(huán)網(wǎng)，接受聯(lián)動型FAS主機的控制。

三、報警確認及聯(lián)動方式

火災自動報警系統(tǒng)在探測到火災信息后，需進行火災信息確認，只有在得到確認后，才會執(zhí)行消防聯(lián)動指令。下面以車站和區(qū)間為例，對火災報警確認及聯(lián)動控制邏輯進行說明：

（一）火災報警確認

根據(jù)現(xiàn)場報警信息級別、報警設備位置及類型的不同，火災報警確認可分為自動確認與人工確認兩種形式：

（二）消防聯(lián)動控制

受火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制的設備按系統(tǒng)可分為聯(lián)動BAS執(zhí)行部分和FAS執(zhí)行部分。

所有專用消防設備如消防泵、消防風機、門禁、閘機、電梯等的火災聯(lián)動控制由FAS 直接聯(lián)動。其他非消防專用設備，平時由BAS負責日常監(jiān)控，當發(fā)生火災時，由FAS給BAS發(fā)送火災模式指令，BAS執(zhí)行相應的控制模式。

1.車站內(nèi)火災時的消防聯(lián)動

（1）自動控制

車站火災自動報警系統(tǒng)檢測到火災信號并自動確認后，由火災自動報警系統(tǒng)自動下達火災模式控制指令給環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)自動進入模式控制程序，并將火災模式指令執(zhí)行信息反饋給綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）控制中心手動模式控制

火災自動報警系統(tǒng)檢測到火災信號并確認后，一方面給車站環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)下達火災模式控制指令，同時也將火災模式指令送中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)。中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)在接收到該信息后，控制中心的環(huán)調(diào)工作站自動彈出相應窗口，值班員確認BAS是否執(zhí)行消防聯(lián)動模式指令，如未執(zhí)行則根據(jù)接收到的火災模式信息，將通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)人工下達模式控制指令給BAS系統(tǒng)。

（3）車站手動模式控制

車站火災自動報警系統(tǒng)檢測到火災信號并經(jīng)人工確認后，車站級工作站自動彈出相應窗口，值班員根據(jù)接收到的火災模式信息，下達火災模式控制指令給BAS系統(tǒng)，BAS自動并進入模式控制程序。

（4）車站綜合后備盤手動模式控制

由控制中心授權，車站值班員可通過綜合后備盤（IBP盤）手動按鈕，下達火災模式控制指令給BAS，BAS自動進入模式控制程序，并將火災模式指令執(zhí)行信息反饋給綜合后備盤。

（5）就地點動控制

如果上述自動、手動方式均無法啟動相關的火災模式時，可由人工在環(huán)控電控柜上進行相關操作，單臺啟停控制相應救災設備。

2.隧道火災時的消防聯(lián)動控制

（1）控制中心手動模式控制

隧道火災時，由控制中心根據(jù)區(qū)間火災具體情況，人工給相應車站環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送區(qū)間火災模式指令，由車站BAS執(zhí)行控制指令。

（2）車站手動模式控制

由控制中心授權，車站值班人員可通過車站工作站給BAS下達區(qū)間火災模式控制指令，由BAS系統(tǒng)執(zhí)行控制指令。

（3）車站綜合后備盤手動模式控制

由控制中心授權，車站值班員可通過綜合后備盤手動按鈕，下達區(qū)間火災模式控制指令給環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)， 環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)自動進入?yún)^(qū)間火災模式控制程序，并將火災模式指令執(zhí)行信息反饋給綜合后備盤。

（4）就地點動控制

如果上述半手動方式均無法啟動相關的火災模式時，可由人工通過環(huán)控電控柜單臺啟停控制相應救災設備。

四、地鐵典型區(qū)域設備的布置

（一）車站

在地鐵站中，車控室兼做消防控制室，車控室內(nèi)的綜合后備盤（IBP）兼做消防多線聯(lián)動盤，F(xiàn)AS報警主機、消防電話主機、FAS后備電源等設備組柜設置于車控室內(nèi)。火災探測及報警設備在選擇和安裝時，應綜合考慮所在區(qū)域的建筑和裝修條件，所面向的報警或使用對象以及外專業(yè)設施對本專業(yè)設備可能產(chǎn)生的影響。

1.火災探測器的設置

車站范圍內(nèi)均布置火災探測器，對于設置有氣體滅火系統(tǒng)的用房，應同時設置煙感和溫感兩種不同的探測器，兩種探測器按照獨立的探測半徑布置。

在高壓開關柜室、400V配電室等存在電纜夾層的區(qū)域，夾層內(nèi)設置感溫電纜，感溫電纜沿電纜支架以水平正弦波的形式逐層敷設。

車站公共區(qū)及設備區(qū)走廊的頂部線槽、管道較多，普通的點式探測器存在易被遮擋、安裝檢修不便等問題，可選擇吸氣式火災探測器，在布置時更加靈活，其檢修位置在吸氣式探測器主機上，無需到采樣點拆裝吊頂。

對于采用鏤空吊頂?shù)能囌竟矃^(qū)，應根據(jù)防煙分區(qū)計算吊頂鏤空率，必要時應布設上下雙層探測點。

2.消防電話系統(tǒng)的設置

車站設置多線制消防專用電話系統(tǒng)，消防電話主機設置于車控室，消防電話分機設置與：消防泵房、通風空調(diào)機房、氣瓶間等消防設備較為集中的房間，綜合監(jiān)控設備間、通信設備間、 信號設備間及電源室等重要設備機房，值班室、警務室等有人值守的房間附近。

對于設置有氣體滅火系統(tǒng)的用房，由于火災發(fā)生時房間內(nèi)要進行人員疏散，形成無人區(qū)域，因此消防電話分機應設置于房間外。

消防電話插孔可單獨設置于手動報警按鈕邊上，也可選擇帶消防電話插孔的手報。

3.消防廣播及聲光報警系統(tǒng)

車站FAS不單獨設置消防廣播系統(tǒng)，與車站公共廣播系統(tǒng)合用，火災時FAS將報警信號發(fā)送給通信廣播系統(tǒng)，強制將廣播系統(tǒng)切換到消防廣播狀態(tài)。

在公共區(qū)、設備區(qū)走廊內(nèi)設置火災聲（光）報警器，該報警器與消防廣播應交替發(fā)聲，互不干擾。

公共區(qū)屬于乘客密集區(qū)域，公共區(qū)內(nèi)設置的聲（光）報警器不宜過多，以免造成人員恐慌，一般在各主要出入口附近設置，實現(xiàn)輔助報警及提示疏散的作用。

4.消防聯(lián)動系統(tǒng)

FAS主要需進行監(jiān)視和聯(lián)動的外專業(yè)設備系統(tǒng)有：通風空調(diào)系統(tǒng)包括消防排煙風機、加壓送風機、防火閥等;給排水系統(tǒng)包括消防泵、噴淋泵、穩(wěn)壓泵、電節(jié)點壓力表、水流指示器等;動力照明系統(tǒng)包括應急照明（EPS）、消防電源監(jiān)測、電氣火災監(jiān)測系統(tǒng);車站輔助設施包括門禁電磁鎖、檢票閘機、電動防火卷簾、400V開關柜切非回路，通信廣播、垂直電梯等;平級系統(tǒng)包括車站BAS、換乘站其他線路級FAS、商業(yè)/物業(yè)開發(fā)區(qū)域FAS等。

對于上述系統(tǒng)設備，F(xiàn)AS應根據(jù)其接口位置，在現(xiàn)場就近設置模塊箱，模塊箱采用壁掛式安裝，內(nèi)置輸入、輸出及通信模塊等，模塊箱經(jīng)FAS報警總線接入車控室FAS報警及聯(lián)動主機。模塊箱內(nèi)應預留一定的輸入、輸出點位，以便后期新增消防設備的接入需求。

對于部分需緊急手動控制的消防專用設備，如消防專用風機、消防水泵等，還應額外有獨立的線纜接至車控室IBP盤，當FAS消防聯(lián)動無法執(zhí)行或其他緊急情況時，可由車控室運營人員通過IBP盤上的按鈕直接手動啟動消防聯(lián)動設備。

5.FAS電源的設置

火災自動報警系統(tǒng)應具備主電源和備用電源，主電源應采用一級消防負荷，備用電源采用專用蓄電池供電，后備時間不少于3小時。車控室FAS機柜內(nèi)還應設置配電盤，除滿足柜內(nèi)設備用電外，還應為現(xiàn)場的模塊箱提供電源，為電動防火閥這類設備，提供24V消防聯(lián)動電源。為火災自動報警系統(tǒng)提供主電源的配電回路，不應設置帶漏電保護的開關。

（二） 隧道區(qū)間

在地下區(qū)間隧道內(nèi)，火災自動報警系統(tǒng)主要含三部分功能：

1.設置感溫光纖系統(tǒng)報警系統(tǒng)

隧道內(nèi)設置感溫光纖報警系統(tǒng)，對區(qū)間隧道的溫度進行監(jiān)測和報警，可定位溫度超標的區(qū)間位置。感溫光纖系統(tǒng)由感溫光纖報警主機和感溫光纖兩部分組成，其中感溫光纖報警主機設置在車站內(nèi)，接入車站FAS主機進行統(tǒng)一監(jiān)控。感溫光纖沿區(qū)間隧道，設置在隧道供電電纜支架上方。一座車站的感溫光纖系統(tǒng)所覆蓋的范圍，一般是車站相鄰的前后各半個區(qū)間隧道，但應與區(qū)間隧道消防水系統(tǒng)的覆蓋范圍相匹配。

2.在消火栓附近設置消報和手報

在區(qū)間消火栓（位于隧道外側(cè)）的附近設置消火栓按鈕和消防手報，由于地下區(qū)間隧道壁存在滲水的可能性，且隧道內(nèi)濕度較大，因此所選用的消火栓按鈕及手報應帶有防水功能。與感溫光纖系統(tǒng)一樣，在設置消報和手報時，應考慮區(qū)間消防水系統(tǒng)的供水范圍，當供水范圍是車站帶相鄰的前后各半個區(qū)間時，感溫光纖的覆蓋范圍、消報和手報的報警及聯(lián)動總線也應按此原則布置，當供水范圍是車站帶相鄰的前或后完整的一個區(qū)間時，感溫光纖、報警及聯(lián)動總線也應與之匹配。

3.在區(qū)間疏散平臺附近設置手報

區(qū)間隧道疏散平臺供乘客進行緊急疏散使用，位于隧道內(nèi)側(cè)，在疏散平臺附近的隧道壁上，設置帶電話插孔的手報。對于里程較長的單個區(qū)間， FAS報警及聯(lián)動總線中應根據(jù)產(chǎn)品性能增設中繼設備，避免信號衰減。

（三）車輛段

地鐵車輛段的建筑形式及特點與正線車站尤其是地下車站存在較大的不同，以地上建筑為主，且主要面向地鐵運營人員。車輛段內(nèi)存在如檢修庫、運用庫等面積較大且頂部較高的庫區(qū)類建筑;如食堂、易燃品庫等可能存在易燃易爆物質(zhì)的建筑;如綜合辦公樓等多層辦公樓，在設置火災自動報警系統(tǒng)時應充分考慮不同建筑單體的特點。

1.車輛段區(qū)域FAS系統(tǒng)架構(gòu)

車輛段綜合樓設置唯一的消防控制室，作為全車輛段的消防報警、聯(lián)動和指揮中心，內(nèi)設火災報警聯(lián)動型主機，消防廣播主機、消防電話主機等設備。由于車輛段各單體之間相互獨立且相距較遠，因此除綜合樓外，在其他單體建筑中，以區(qū)域為單位，選擇兩到三個區(qū)域中心單體建筑，內(nèi)設網(wǎng)絡型消防報警主機，與綜合樓內(nèi)聯(lián)動型報警主機組建車輛段范圍內(nèi)的光纖環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡型報警主機負責接入所在片區(qū)內(nèi)所有單體的報警回路，將報警信息上傳至綜合樓內(nèi)聯(lián)動型報警主機，并接受其控制指令。對于消防水泵、消防排煙風機、各單體門禁釋放按鈕等需具備手動緊急控制功能的系統(tǒng)設備，由于車輛段無IBP盤，因此FAS應在綜合樓消防控制室內(nèi)設備消防多線聯(lián)動盤，以滿足該功能需求。由于車輛段無面向乘客的公共廣播需求，因此FAS需單獨設置消防廣播系統(tǒng)，消防廣播主機設置于綜合樓消防控制室內(nèi)，在設置有區(qū)域型火災報警主機的消防值班室內(nèi)，設置消防廣播分機，負責所在區(qū)域內(nèi)的消防廣播終端的接入，各消防廣播分機統(tǒng)一接入綜合樓內(nèi)的消防廣播主機。車輛段消防電話主機只設置于綜合樓消防控制室內(nèi)，各單體的消防電話分機、消防電話插孔均按多線制接入消防電話主機。

2.各單體建筑特點分析

綜合樓是車輛段內(nèi)運營人員的主要辦公場所，通常也是車輛段各弱電系統(tǒng)的機房所在，屬于多層建筑。綜合樓內(nèi)FAS設置原則與車站類似，在走廊頂部可設置吸氣式感煙探測器。若走廊有吊頂，則吊頂上、下均應設置采樣點。對于檢修庫、運用庫等頂部較高（高于9米）的單體建筑，采用吸氣式感煙探測器沿頂部敷設，若內(nèi)部空間高于12米，則應分層設置火災探測系統(tǒng)，在距離地面6～7米的高度設置光束型火災探測系統(tǒng)作為第一層，在庫內(nèi)頂部設置吸氣式火災探測系統(tǒng)作為第二層。

在危險品庫房、易燃品庫房等場所根據(jù)實際情況應設置防爆型的可燃氣體探測器和火焰探測器。廚房、操作間等房間的能源若為天然氣，則現(xiàn)場應設置可燃氣體探測器，在消防控制室設置可燃氣體報警控制器。

五、結(jié)束語

在地鐵工程的火災自動報警系統(tǒng)設計方面，設計者應基于項目特點，結(jié)合設計規(guī)范，針對地鐵全線不同區(qū)域采取科學、合理的設計方案，充分考慮乘客、運營以及建設方的需求，優(yōu)化系統(tǒng)機構(gòu)，為地鐵系統(tǒng)提供可靠的安全保證。此外，近年來許多城市已開始探索和建設智慧地鐵，智慧地鐵的建設，提高了地鐵車站智能化、自動化水平，對火災自動報警系統(tǒng)的預警機制、聯(lián)動策略，也提出了更高的要求，在未來的火災自動報警系統(tǒng)方案設計中，應更多的關注集成化、網(wǎng)絡化、智能化，引入BIM建模、大數(shù)據(jù)分析等先進技術。

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