虹橋動車所檢修庫性能化防火的消防設置

韓 芳 上海鐵路局滬杭鐵路客運專線股份有限公司

由于動車組列車檢修的特殊性，其檢修的工作場所（動車檢修庫）多為高大空間結構，龐大、開敞的功能要求易使其防火分區面積過大，出現與我國現行建筑防火設計及鐵路相關規范不相符的情況。

新建上海至杭州鐵路客運專線虹橋動車所檢修庫工程結合火災發展特性運用了消防性能化設計，對防火分區過大進行功能優化。以下對虹橋動車所檢修庫消防設置進行系統的梳理和概述。

1 工程概況

新建上海至杭州鐵路客運專線虹橋動車所檢修庫建筑面積為21729m2，其中鋼結構主庫（單層）建筑面積為16 256 m2，邊跨車間部分（單層）建筑面積為3 148 m2，邊跨辦公部分（兩層）建筑面積為2 324 m2，建筑高度為12 m，庫內設置25 kV架空接觸導線，庫內作業人員為200人，加上1.5倍保險系數最終人員為300人。

2 防火分區的確定

根據《鐵路工程設計防火規范》（TB10063-2007）規定:檢修庫及附跨車間建筑耐火等級為二級，建筑火災危險性類別為丙類。檢修庫及附跨車間面積大于16 000 m2，根據規范需設置防火墻進行分隔。

但庫房內防火分區間設置防火墻，難以滿足工藝和采光通風等要求，考慮到動車組以電力為動力，動力源的危險環境分區低于以燃煤為動力的蒸汽機車和以燃油為動力的內燃機車和普通客車，在滿足功能、使用的前提下，按三個防火分區設防，在重點區域加強消防措施進行處理。

檢查庫防火分區布置詳見圖1。

圖1 防火分區布置

3 主要給水系統的設置

消防給水系統的水源來自室外消防水池。消防泵房設在檢修庫的邊跨中，內設消火栓消防泵組、消防水炮泵組各1套，消防泵組直接從室外消防水池自灌式吸水，泵房內消防水泵保證虹橋動車運用所建筑區其它房屋的消防水壓、水量。

3.1 消防栓系統

3.1.1 布置原則

消火栓系統水平成環，消火栓的布置保證每個防火分區同層有兩支水槍的充實水柱同時到達任何部位，消火栓為單栓，栓口距地面或樓面1.1 m，且每隔兩條檢修線在股道間設置單口直徑65 mm的落地式消火栓箱，其間距不超過50 m，

3.1.2 配置及工作機制

檢修庫內消火栓系統為臨時高壓制，用水量為11.4 L/s、充實水柱為13 m、計算消防壓力0.40 MPa，設兩路消防供水引管，消防水壓、水量由消防泵房內消火栓消防水泵保證，室外設水泵接合器二套。按同一時間發生一次火災設計，火災持續時間為2 h。

消防加壓泵的控制分為消防控制室控制、消防泵房就地控制、消火栓箱消防按鈕聯動控制三種方式。消防控制室和消防泵房均可直接開啟和停止消防加壓泵運行，消火栓箱處設置的消防按鈕可遠程啟動消防水泵。

3.2 消防水炮系統

3.2.1 布置原則

根據《鐵路工程設計防火規范》（TB10063-2007），動車段內檢修庫應設置自動噴水滅火系統，其它的防火分區面積大于8 000 m2丙類廠房應設置自動滅火設施。由于檢修庫建筑高度為12 m，自動噴水滅火系統不能滿足要求，因此檢修庫自動滅火設施采用消防水炮滅火系統，消防水炮的布置保證每一防火分區同層有2門水炮同時到達保護部位。

3.2.2 配置及工作機制

檢修庫內消防水炮系統采用穩高壓系統，系統設計流量60 L/s，計算壓力1.48 MPa。消防水壓、水量由消防泵房內消防泵組保證，室外設置消防水泵接合器四套，火災延續時間1h。

消防加壓泵的控制分為消防控制室控制、消防泵房就地控制、消防穩壓泵壓力聯動裝置啟動、消防水炮控制盤就地啟動四種方式。消防控制室和消防泵房均可直接開啟和停止消防加壓泵運行。消防水炮泵組出口的管網處設壓力開關，平時探測管網壓力，當管網壓力小于1.53 MPa時，開啟水炮穩壓泵，當管網壓力達到1.58 MPa時，停止水炮穩壓泵。失火時，消防水炮啟用引起管網壓力下降，當管網壓力低于1.48MPa時，壓力開關聯動開啟消防水炮加壓泵，穩壓泵停止運行。消防水泵出口設置泄壓閥，當系統壓力達到1.6 MPa時泄壓閥開啟泄壓，當系統壓力降低至1.48 MPa時泄壓閥關閉。

4 通風及防排煙等設施的設置

4.1 通風及防排煙設計

檢修庫內通風方式為兩側靠外窗工作區域采用自然通風，中間檢修地溝之間工作區采用機械通風方式，中間管溝兩端設置混流式風機和濕簾，通過綜合管溝送新風，并在各分支風管端部設置玻璃鋼軸流風機，以便各作業點均勻送風。附跨作業車間設置玻璃鋼屋頂風機進行機械排風，變電所內設置智能溫控玻璃鋼屋頂風機，當室內溫度達到38℃時風機自動啟動，室內溫度為35℃時風機自動關閉。

庫內及各房間采用自然排煙，頂窗與側窗排煙凈面積之和不小于防火分區面積8%，當庫內任意兩個感煙報警點報警時，排煙窗打開。邊跨局部二層走廊設置機械排煙方式，屋面設排煙風機，一、二層走廊側壁上方設常閉板式排煙風口。失火時，打開當層排煙風口，排煙風口與屋頂排煙風機連鎖，排煙風口開啟連鎖排煙風機開啟。

4.2 無管網氣體滅火裝置

調度控制室（含安全監控、信息化等）、機房設置無管網七氟丙烷氣體滅火裝置，氣體滅火系統由煙感、溫感、門燈、緊急啟停按鈕、聲光報警器、氣體滅火鋼瓶及主機組成。氣體滅火系統作為一個相對獨立的系統，單獨配置自動控制所需的火災探測器，可獨立完成整個滅火過程，同時具有手動控制及應急操作功能。

消防控制室能接收氣體滅火系統的有關報警、故障信息，能在氣體滅火系統報警、噴射各階段有相應的聲光信號，并關閉相應的防火門、窗，停止相關的通風空調系統，關閉有關部位的防火閥。

5 消防電氣

5.1 消防控制室

消防聯動控制系統終端（聯動控制臺）設置在消防控制室，在消防控制室內可聯動控制所有與消防有關的設備。消防控制室設在檢查庫邊跨，室內設有FAS工作站、火災報警控制器、消防聯動控制臺、應急廣播設備、消防專用電話總機及UPS電源設備等，可接收感煙、感溫、火焰、空氣采樣早期煙霧等探測器的火災報警信號及各類閥、手動報警按鈕、消火栓按鈕的動作信號，可顯示消防水池、消防水箱水位以及消防水泵的電源及運行狀況。

5.2 消防電源

消防水泵、消防控制室、消防電梯及應急照明等消防用電設備的配電裝置均采用接于不同變壓器低壓側的專用回路雙電源供電，并在末端配電裝置處設置自動切換裝置。火災報警控制器配備UPS作為備用電源，保證應急供電1 h。應急照明采用EPS集中供電，火災時由消防控制室自動控制強制點亮全部應急照明燈，保證應急供電1 h。

6 先進技術運用

鑒于虹橋動車運用所檢修庫的整體結構及高度，結合火災源識別分析，檢修庫內可能發生的火災主要為列車電氣火災和殘留火種產生的火災。此類火災在發生初期有陰燃階段，可能產生大量的煙和少量的熱。為了能發現火災極早報警，庫內消防電控除采用線型光束感煙火災探測器接收器、線型光束感煙、火災探測器發射器、及主機等系統組成外，還采用了在消防領域先進的雙波段圖像火災探測器、光截面火災探測器以及CAN總線技術。

6.1 雙波段圖像型火災探測技術

針對大空間建筑火災中普遍存在的技術難題，即火災的誤報、漏報和報警延誤，以及火災的空間準確定位，雙波段圖像型火災探測技術通過對火災的熱、色、形、光譜及運動特性的研究，在色度模型、穩定性模型、增長趨勢模型的基礎上，發展了紋理模型、立體視角模型、基于紅外影像的頻域紋理模型、閃爍模型，提出了基于彩色影像和紅外影像的雙波段火災識別模型，采用了圖像處理、計算機視覺、人工智能等多項高新技術，實現了大空間建筑早期火災的探測和空間定位。雙波段探測器的保護范圍見圖2。

圖2 雙波段探測器保護區域示意圖

雙波段圖像型火災探測技術特點：

（1）雙波段圖像型火災探測器防護罩利用高科技合成材料，采用“三防”（防塵、防潮、防腐）處理，可使用于環境惡劣的工業場所；

（2）采用CCD攝像機作為探測系統的前端，可實現防火、防盜和圖像監控三位一體；

（3）采用防火并行處理器，能同時對多只雙波段攝像機獲取的信息進行處理；

（4）監控距離遠（0.5～100 m），適合大空間建筑的防火監測；

（5）報警確認簡單、迅速、直觀；

（6）能對監控現場進行實時錄像，保留現場的第一手資料，為事后分析、處理提供依據；

（7）具有聯動控制功能，將火災損失降低到最低限度。

6.2 光截面圖像感煙火災探測技術

光截面圖像感煙火災探測利用主動紅外光源作為目標，結合紅外攝像機形成多光束紅外光截面，通過成像的方式和利用圖像處理的方法，測量煙霧穿過紅外光截面對光的散射，反射及吸收情況，利用模式識別、持續趨勢、雙向預測算法實現對早期火災的識別與判斷。光截面探測器的保護范圍見圖 3。

圖3光截面探測器保護區域示意圖

光截面圖像感煙火災探測技術的特點：

（1）由多光束組成光截面，對被保護空間實施任意曲面覆蓋，擴大了快速響應區域的面積。

（2）對光截面中相鄰光束的相關分析，克服了單光束火災報警由于系統偶然因素而引起的誤報。

（3）自動檢測和跟蹤由灰塵積累而引起的工作狀態漂移，當漂移超出給定范圍時，自動發出故障信號，同時跟蹤環境變化自動調節探測器的工作參數

（4）面成像自動跟蹤定點監測，可以避免由于安裝移動而造成的誤報。

（5）面成像的使用，使得光截面圖像感煙在空間具有分辨發射光源和干擾光源的能力，提高了系統抗干擾性能，擴大了系統的應用范圍。

6.3 CAN總線技術

Can-Bus總線技術是“控制器局域網總線技術”的簡稱，它具有極強的抗干擾和糾錯能力，最早被用于飛機、坦克等武器電子系統的通訊聯絡上。CAN總線技術具有如下的特點：

（1）國際標準的工業級現場總線，傳輸可靠，實時性高；

（2）傳輸距離遠（無中繼最遠10 Km），傳輸速率快（最高1 Mbps）；

（3）單條總線最多可接110個節點，并可方便的擴充節點數；

（4）總線上各節點的地位平等，不分主從，突發數據可實時傳輸；

（5）非破壞總線仲裁技術，可多節點同時向總線發數據，總線利用率高；

（6）出錯的CAN節點會自動關閉并切斷和總線的聯系，不影響總線的通訊；

（7）報文為短幀結構并有硬件CRC校驗，受干擾概率小，數據出錯率極低；

（8）對未成功發送的報文，硬件有自動發送功能，傳輸可靠性很高；

（9）具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協議編制；

（10）通訊介質可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等。

7 結束語

虹橋動車所檢修庫運用了性能化防火設計，依據檢修庫可能發生火災發展的特性來決定其防火的需要，最終確定消防系統方案及布置。隨著我國經濟的飛速發展，建筑物的功能越來越多樣化，建筑物的設計越來越趨于概念化，大量新理論、新技術、新材料、新工藝及新設計理念在建筑消防設計中被廣泛應用。因此，完全套用指令性規范已不能較好地滿足目前的建筑設計要求，尤其對一些大型的大空間建筑物，性能化消防防火設計必將成為未來發展趨勢之一。