軌道交通建筑消防電氣設計中應注意的問題分析

李鵬亮

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

我國屬于能源消耗大國，近些年我國不斷出臺各種降低能耗的法規，由此也對軌道交通建筑消防工程中的電氣設計提出了更高的設計要求，并且我國各地區正如火如荼地建設各種地鐵工程，所以在消防電氣設計方面必須滿足車站的照明要求，還應使其供配電系統達到經濟實用性要求，這樣才能推動未來的城市軌道交通消防電氣設計領域的進步。

1 軌道交通建筑的主要構成情況

我國軌道交通建筑主要由地面車站、地下車站以及高架車站所構成。建筑的主體、風亭、通風道、出入口及其各種附屬建筑共同組建城市軌道交通系統。車站的空間大體分成兩個部分：（1）乘客使用區域。這部分區域主要包括：檢票處、天橋、售票處、扶梯、各種通道、站臺、售票廳、檢票處、樓梯、進車站大廳等區域，商用區域包括：公用電話、超市以及銀行等。（2）車站用房主要設計輔助類用房、設備用房、運營管理區域三個部分。比如，保衛室、廣播室、業務室、會議室等，其能為軌道交通提供正常的運作保障。設備用房對車站起到優化車站環境，保障列車安全的作用，其中是設備用房主要涉及了配電室、空調用房、變電所、信號通信室、通風用房、自動售票房等區域。（3）為了給車站工作人員提供辦公和休息的區域，軌道交通建筑中還配置了輔助性用房，比如，休息室、衛生間、茶水間、更衣室等，會依照實際運營管理情況配置不同功能的輔助性用房，這些軌道交通建筑各個區域都需要科學地設計消防電氣工程。

2 軌道交通建筑消防電氣設計安裝應注意的主要問題

軌道交通建筑中的消防電氣系統簡稱為FAS系統，這種高新技術現已經被廣泛地應用于軌道交通工程建設過程當中，主要是基于我國所提出的各項環保節能政策來實施應用的，能夠有效地降低城市軌道交通建筑各個區域的電力能源消耗問題，還能有效提高整個電氣設備的實際運行效率，有效地維護了軌道交通建筑工程中的安全運行效率，為有關企業節省大量的生產成本，還能為有關企業帶來較高的經濟效益。實際設計FAS 系統期間必須注意到所選用的各種消防設備質量是否合格，還應注意到所聘用的安裝技術人員的專業能力和綜合素質，真正施工期間，還應關注到能否按照統一化標準設計和按照電源插座以及不同的接線盒，并且還應注意到水泥砂漿的質量情況，線材的選用應注意其牌號和質量情況，是否為防火電纜或者屏蔽電纜，所使用的焊絲也應注意是否涂刷防火涂料，并注意導線的直徑和根數問題，決不能讓導線的根數超出線管直徑的三分之二。同時還應注意到所采用的焊接技術和防腐處理情況，必須嚴格參照消防建筑統一化標準來進行施工。針對軌道交通電氣設計的能耗問題重視起來，其中車站的真正用電負荷通常維持在2400～3000kVA 范圍內，車站站廳、設備房以及站臺等公共區域的消防用電必須達到正常照明狀態，還應涉及對應的應急照明裝置，如此各個軌道交通建筑區域實際的用電量依然比較龐大，必須注意到其中的FAS系統的用電設計過程中的各類問題，這樣才能使每個軌道交通建筑區域得以常態化、安全化地運行。同時軌道交通建筑中經常會產生火災問題，其主要由于其中的電氣設備用電量大，極容易產生各種電氣故障事故，或者隧道施工人員違章操作也會引發各種火災事故，如果軌道交通建筑內部產生有毒氣體，其中的消防用電設備出現故障問題，會很容易造成人員傷亡事故和經濟方面的損失，尤其像那些深埋車站會給消防工作開展帶來極大的困難。

3 軌道交通建筑消防電氣的有效設計策略

3.1 優化消防設備供配電系統

軌道交通用電負荷等級需要按照三級配電原則，使其消防設備的配電按照一級負荷來進行配電，應按照《地鐵設計規范》中的要求設計雙電源雙回路的供電系統[1]，還應在一級負荷當中增添應急電源，按照所有軌道的交通情況進行集中式供電，還應當按照線路的長度設計適宜的主變電所，應使兩路電源的安裝具有獨立性特點，并使其負荷一級負荷要求，同時應在消防設備當中的末級配電箱處進行降壓，在兩段400V母線出分別進行取電，同時應在備用電源尤為重要的負荷中的應急照明和消防負荷處設置EPS 電源屏，火災報警等各種弱電系統處設置UPS 當作備用電源。其中軌道交通建筑中的火災自動報警系統當中還應設置消防電話、智能化感煙探測器、FAS 主機。手動報警按鈕等等，安裝調試期間還應對線路的地面安裝絕緣電阻，在乘客使用區域、走廊、公共活動區域、人流量大的區域安裝手動報警按鈕，安裝高度小于等于1.5m。按照《地鐵設計規范》中要求，應使軌道交通的配電呈現放射式、樹干式配電樣貌，應在其防火用電設備當中采用專屬的供電回路。軌道交通建筑中的供電系統應設計共同的變壓器，這種變壓器專供火災發生期間的消防設備來進行使用。同時還應在配電箱處留出回路搭接的電源，可在軌道交通建筑內部的配電室中設計動力小的配電箱，在非消防負荷斷路器當中安裝分勵脫扣器，這樣就會在火災期間讓FAS 系統來加以切除。針對軌道交通建筑中的消防控制室、防煙排煙機房、消防水泵房等設備用房處設計供電裝置時，應在其配電線路中的最末端一級配電箱處設計自動切換設備。還應在消防栓系統、消防水泵系統、噴淋系統都設置獨立的控制箱，其中不同的配電箱處安裝雙電源切換設備，進線時用兩路電纜。由于其中的消防設備種類都各有不同，所設計的末級切換箱布設情況也都各有不同。針對消防類風機應集中設計環控柜在其末級進行風機用電的切換。

3.2 電纜的選用方式

《地鐵設計規范》當中也對電纜的應用提出了要求標準，因為整個軌道交通建筑內部的車站所使用的電纜照明設備投資量較高，必須使其消防電氣的設計在發生火災后不能產生有毒煙氣，必須使用低煙無鹵的電纜材料，同時針對供電所使用的線路也提出了要求，必須選用耐火電纜或者礦物絕緣類電纜，這期間就需要考慮電纜產品的設計特性。耐火電纜在750℃下能在90min 內使線路比較完好，能使其供電維持到1.5h。而礦物類電纜能在950℃ 下能在180min 中使線路比較完整，并且其供電能維持在3h 左右。按照其結構和材料情況來看，礦物電纜要優于耐火電纜。按照《地鐵規范》和當中的要求可知，火災發生時地鐵的工作運行不能少于2h，所需要在設計消防各系統和消防泵系統期間使用礦物絕緣電纜，應按照《火規》中的要求對FAS 系統中的電源選用礦物絕緣類電纜。針對地下站中的消防類型的風機應選用耐火電纜，保證其在750℃下能持續運作1.5h，針對那些重要的風機供電設備的電纜應選擇礦物絕緣類電纜。軌道交通建筑中的車站，比如自動售票檢票系統、站臺門系統以及信號系統，在發生火災時只需一次動作，就可提供良好的疏通條件，像這種短暫的運作系統，可選用耐火電纜來提供用電需求。

3.3 應急照明的設計要求

軌道交通建筑內部消防電氣中還應按照實際情況安裝應急照明裝置，所使用的應急照明主要以備用照明和疏散照明為主，其中疏散照明主要包括出口的標志燈、疏散照明燈組以及指向標志燈所構成。在設計軌道交通車站中的應急照明期間，必須按照《城市軌道交通照明》中的要求來設計照度值[2]，應使疏散照明的照度高于5lx，針對工作場所當中的備用照明應高于正常照明本身照度的10%，針對消防應急區域和設備場地所配置的備用照明應高于正常照明本身照度的50%。針對軌道交通建筑中的車站在設計疏散指示照明時，應按照規范要求合理設計疏散指示照明間距不能超過20m，軌道的照明不能超過10m，同時應在車站內部通道每隔20m 處設計一盞標志燈，應使其距離地面不超過1m，還應在地下區每隔10m 處設計一套疏散照明裝置，消防應急照明必須按照最高要求來進行設計。軌道交通建筑中的區間通道由于產生的火災位置各有不同，人員的疏散方向也都各有不同，所以在其區間設計可操控方向的雙向疏散指示標志燈標志，同時還可參照公路隧道消防電氣設計要求每隔50m 處設計一個疏散指示燈標志，箭頭上方應顯示出左右兩側的安全出口距離，為了延長應急照明系統的使用壽命，還可使用一些節能技術來優化應急照明系統，這樣能讓現場疏散人員真正了解到大致的安全地點距離。針對電梯、水泵、排煙風機卷簾門中的應急照明裝置，應使用EPS 照明設備，EPS 的臺數可按照車站的規模和配電負荷容量情況來進行設計，同時應在站廳站臺兩端分別設置EPS 電源柜，應使用兩路獨立的電源線路來進行供電，同時還應設計雙電源自動化切換設備。

3.4 電氣火災監控系統

軌道交通建筑當中的火災發生大多數與電氣火災有關，有時是因為電路出現老化，或者絕緣類物體遭到破壞產生了漏電現象[3]。所以在設計軌道交通建筑內部的電氣系統時還應引入電氣火災類監控系統，其中有些相關規范當中會提出一些建議性的設計要求，《火規》當中就提出了這樣的設計要求。所以，在建設軌道交通建筑期間，可在兩路口中的控制中心處設計電氣火災監控系統，可在其中安裝監控主機和監控分級，測溫式的電氣火災探測器，數據傳輸的總線和系統軟件，其中各個監控分機和探測器用硬線來進行連接，還可使用藍牙技術來獲取和交換數據，要使藍牙的傳輸覆蓋到整個區域范圍。通常情況下所設計的電氣火災監控系統中的監控主機和區域分機都是由485 總線來進行連接，其中區域的分機或者組合式的探測器都使用CAN 總線來進行連接；同時應在每個車站處接入ISCS 系統，這樣能使監測和報警過程中顯示出全部狀態信息，其中的供配電系統當中應選用TN-S 接地型式，其中的PE 線、N 線的設計必須是獨立的，絕對不能混接或者并接。在設計其中的測溫式探測器時，應在每個低壓開關柜內部安裝一到兩個測溫式電氣火災類監控探測器，在設置剩余電流類電氣火災監控探測器時，將其設置到第一級配電柜中的出線端，當漏電電流超過500mA 時，應在下一級配電柜處進行設計，同時決不能在此設計IT 系統。

3.5 非消防負荷的切除設計

當前軌道交通建筑內部還應設計能夠切斷有關區域的非消防電源，應使主要切除點設計在變電所400V中的開關柜處，或者按照防火分區情況設計非消防負荷的切除系統，對此還需要嚴格要求其配電專業，必須嚴格按照分區方式來進行配電。針對那些零星區域還可在配電室處設計動力小的切除裝置，主要設置的區域有站臺門，應使用系統自帶UPS 來切除非消防電源。還可按照《火規》修編中的要求設計延時切除裝置，或者只考慮切除三級負荷區域，這樣并不會直接影響地鐵的正常運行方式，切除的位置可在降壓變電處反饋到回路的下端，針對自動扶梯應通過設計遠程視頻監控來切除非消防電源停止扶梯的運行。針對自動售票和檢票系統、門禁系統、屏蔽門系統等這些非消防負荷區域，一旦發生火災不應考慮其切除電源。針對車站中的通風空調機械設備啟動火災模式，應使處在二級負荷的通風空調在環控電控室處設計總開關，統一切除其非消防電源。切除非消防負荷電源所設計的接線方式，需要在其回路設計分勵脫扣器和手動開關以及智能化斷路器會為繼電器，還可通過設計智能化的配電系統來切除非消防電源裝置，并不需額外增設其他類型的設備或者接口。同時按照防火分區來切除非消防負荷設施，針對其中的水系統裝置如果不能引發觸電事故可不進行切除，這樣能為逃生爭取大量時間。

3.6 深埋地鐵車站的消防電氣設計

當軌道交通建設地下入口長度大于100m 時屬于深埋地鐵車站，針對深埋地鐵車站在設計消防電氣系統時，可按照民用建筑中的高度的不同或者一類和二類民用建筑的分類情況，設計消防電氣系統，針對電氣系統，應在出入口處使用礦物絕緣類電纜。由于發生火災期間其出入口通到地面的通道過長，所以應設計一些高位水箱，供配電應在重要的消防用電區域設計一級供配電和使用礦物絕緣電纜，應按照消防設計標準來進行合理設計，以此使其消防電氣系統符合規格。

4 結語

總之，在設計軌道交通建筑中的消防電氣系統時，一定要注意其防火要求和供配電設計要求，選用合適的電纜和應急照明裝置，優化設計電氣火災監控系統和非消防負荷的切除以及深埋地鐵車站消防電氣系統，這樣才能構建出完善的軌道交通消防電氣系統。