火災探測器在鐵路站房高大空間的應用分析

侯博文

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

0 引言

隨著我國經濟的不斷發展，高鐵建設規模也日益龐大，旅客站房作為鐵路交通與城市的交匯點，既是城市門戶工程，也是實現人員流動及文化交流的關鍵。國內高鐵站房的候車廳及進站廳多為高大空間，整體結構形式復雜，裝修風格具有鮮明當地文化特色，為旅客營造出空闊舒適的環境。高鐵站房的候車廳及進站廳人員密集，流線復雜，環境陌生，一旦發生火災，當發生初期沒有及時準確的預警，高大空間煙霧不容易排除，火災不受限制就會迅速蔓延，嚴重威脅人民生命、財產安全。以昭通東站設計為例，分析旅客站房內高大空間可能發生火災的種類及位置，介紹設計中選擇的火災探測器的特點，闡述高大空間的火災自動報警系統多種探測器的結合使用，最終實現火災快速準確的探測與報警。

1 高鐵站房高大空間可能發生的火災分析

乘坐高鐵攜帶物品有嚴格規定，旅客站房候車廳等高大空間內一般可能會發生A 類火災和E 類火災。A 類火災是指固體物質火災，這種物質具有有機物質性質，在燃燒時，能夠產生灼熱的余燼，比如說紙張、煤炭、塑料、木材、毛、干草、棉、麻等火災。E 類火災是指電氣火災。

A 類火災發生初期，通常表現為陰燃。當起火點發生在高大空間的底部時，火災煙氣會迅速擴散、上升；發煙量小的陰燃物產生的煙氣上升至一定高度，煙氣的浮力與重力達到平衡，煙氣不再上升，煙氣達不到頂部，就開始出現沉降的現象，發煙量大的陰燃物產生的煙氣會迅速上升至頂棚，并形成穩定的煙氣層。

高鐵站房候車廳為高大空間，頂部較高，候車廳吊頂內電氣管線較多，存在很大的電氣火災隱患。

2 設計相關規定及依據

《火災自動報警系統設計規范》（GB 50116—2013）第12.4 章規定：

12.4.1 高度大于12m 的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數的火災探測器。

12.4.2 火災初期產生大量煙的場所，應選擇線型光束感煙火災探測器、管路吸氣式感煙火災探測器或圖像型感煙火災探測器。

12.4.3 線型光束感煙火災探測器的設置應符合下列要求：

1.探測器應設置在建筑頂部。

2.探測器宜采用分層組網的探測方式。

3.建筑高度不超過16m 時，宜在6～7m 增設一層探測器。

4.建筑高度超過16m 但不超過26m 時，在6～7m和11～12m 處各增設一層探測器。

5.由開窗或通風空調形成的對流層為7～13m時，可將增設的一層探測器設置在對流層下面1m 處。

6.分層設置的探測器保護面積可按常規計算，并宜與下層探測器交錯布置。

12.4.6 電氣線路應設置電氣火災監控探測器，照明線路上應設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器。

3 火災探測器介紹

3.1 點型感煙火災探測器

點型感煙火災探測器是以煙霧為主要探測對象，吸頂安裝在建筑頂棚上，適用于火災初期有陰燃階段，煙氣可以聚集到建筑頂棚處的空間。

3.2 紅外對射線型光束感煙火災探測器

紅外對射線型光束感煙火災探測器由光束發射器和光電接收器兩部分組成，采用煙減光法原理，利用煙減少紅外發光器發射到紅外收光器的光束光量來判定火災。紅外對射線型光束感煙火災探測器安裝方便，探測器反應迅速且價格合理，適用于無遮擋的高大空間。

3.3 圖像型火災探測器

圖像型火災探測器的原理是利用彩色CCD 攝像頭和紅外CCD 攝像頭進行監控，將獲得的視頻圖像信息發送至圖像型火災探測系統主機，采用計算機模式識別技術，以軟件方式識別視頻中的火焰和煙霧的視頻圖像特征，從而進行火災判定。圖像型火災探測器可以使工作人員通過監控錄像直接確認火災是否發生，不用耗費人力、物力進行現場確認，在管理上具有顯著優勢。

4 工程實踐

4.1 建筑概況

昭通東站站房總建筑面積31998.13m，主體為地上二層（局部夾層），地下一層，屋面為金屬坡屋面，建筑總高度32.00m（屋面最高點）。其中站臺層為首層，標高±0.000，主要為進站廳，進站廳為兩層通高；高架候車層為二層，標高9.900m，主要為候車廳，高架候車局部設置夾層標高18.000m，層高5.000m，主要功能是商業及設備用房。高架候車廳吊頂為波浪形，最高點高度為26.8m，最低點高度為23.6m，吊頂鏤空率為43.25%。候車廳吊頂內高度為5.1～6.8m。候車廳寬度106.5m，長度128.0m。建筑空間關系見圖1。

圖1 建筑剖面圖

4.2 設計思路

該建筑根據各空間高度不同，進站廳（位于首層），吊頂下高度為23.6～26.8m，候車廳（位于二層），吊頂下高度為13.9～16.9m，候車廳夾層部分吊頂下高度為5m。進站廳和候車廳空間高度超過12m，按照規范宜選擇2 種火災參數的火災探測器。進站廳及候車廳建筑上部寬闊無遮擋，正常情況下無粉塵、水霧或油霧等滯留。建筑結構穩定，不會產生較大位移，符合線型光束感煙火災探測器的使用條件，故在這些場所其中一種火災探測器選擇紅外對射線型光束感煙火災探測器。進站廳大部分區域高度超過16m 沒有超過26m，設置3 層火災探測器，交錯布置；候車廳大部分區域高度不超過16m，設置2 層火災探測器，交錯布置。紅外對射線型光束感煙火災探測器布置在該建筑標高7.0m、標高13.5m 和頂部吊頂下0.3m 的位置，詳見圖2、圖3。

圖2 紅外對射線型光束感煙火災探測器首層布置

圖3 紅外對射線型光束感煙火災探測器二層布置

高鐵站房作為重要的交通運輸建筑，及時發現火災至關重要。同時當火災自動報警系統誤報時，能及時確認是否發生火災，確保旅客正常候車也至關重要。因此進站廳和候車廳的第二種火災探測器選擇火焰/煙霧圖像型火災探測器，在火災發生初期煙霧為上升至6m 位置或有明火火災時，圖像型火災探測器能及時發現火情。當系統誤報時，工作人員第一時間查看監控視頻，解除誤報。根據高鐵站房可能發生火災情形的分析，圖像型火災探測器設置在標高17.9m 的位置，安裝高度距進站廳地面17.9m，距候車廳地面8m，攝像機角度設置保證距地2m 以內無盲區，火災探測器布置及保護范圍見圖4。

圖4 圖像型火災探測器布置圖

該工程采用兩種可視圖像火災探測器參數見表1。

表1 圖像型火災探測器參數表

高架候車廳夾層區域吊頂下高度5m，吊頂鏤空率43.25%，不滿足吊頂下安裝點型感煙火災探測器的條件。屋面至高架候車廳夾層地面高度為10.5m，滿足點型感煙火災探測器的安裝條件，故此區域采取在吊頂內金屬屋面上安裝點型感煙火災探測器的方式。進站廳和候車廳吊頂內高度為5～8m，吊頂內設有檢修馬道，且電氣管線較為密集，在進站廳和候車廳區域上方的吊頂內金屬屋面上安裝點型感煙火災探測器來保護這些高大空間上部吊頂內區域。

同時，根據規范要求，所有經過進站廳及候車廳上方的電氣回路都設置電氣火災監控探測器，進站廳及候車廳區域的照明回路設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器。

4.3 總結

該工程進站廳、候車廳及候車廳夾層的吊頂是完整的一片區域，根據不同功能區域的層高特點，分區域設置不同的探測器種類，采用了點型感煙火災探測器、紅外對射線型光束感煙火災探測器及火焰/煙霧圖像型火災探測器。

5 結語

隨著社會經濟和技術的發展，高鐵站房的候車廳及進站廳等空間越來越高大復雜，如何實現快速準確的火災探測在火災自動報警系統的設計中尤為重要。昭通東站通過將不同火災探測器結合使用，借助先進的計算機技術、火災自動報警系統主機對采集的不同可疑火災參數進行綜合分析判斷，可在第一時間對火災作出響應，挽救人民生命財產安全。