智能應急疏散照明系統在火車站房設計中的應用

吳建云 / 都志強

1.中鐵第五勘察設計院集團有限公司建筑設計院， 北京 102600

2.中國建筑設計研究院， 北京 100044

前言

近年來，隨著我國鐵路運輸事業的快速發展，特別是高速鐵路的跨越式發展，我國迎來了鐵路站房建設的高潮。鐵路站房作為鐵路車站的核心部分，具有人員密集、空間高大、功能復雜的特點。站房內乘客大多對站房內部結構都不了解，因此在火災發生時人員疏散的難度非常大。智能應急疏散照明系統具有動態指示、能在火災發生時合理地指引人們疏散，很好地解決了這個難題。本文針對這一問題闡述了筆者的設計思想和觀點，希望對同行及專家在指導和建設智能疏散照明系統時有一定的參考價值。

1 應急疏散照明系統的結構

1.1 應急疏散照明系統

隨著我國經濟建設的進一步發展，改革開放的深入，社會各項事業全面發展，現代建筑而言，越來越趨向于高層化、大型化、復雜化及多功能化。無形中加大了消防安全疏散的難度。我們都意識到了火災自動報警系統在現代智能建筑中所起到的重要安全保障作用，當前火災自動報警系統已經發展到了相當高的水平，可以靈敏地探測到火災，并且本身具有防災和滅火的功能。但是單有火災自動報警系統的設置還不夠完整。隨著人們對自身安全意識的加強，對安全的關注不再僅僅停留在借助外力的防災和滅火上，除此之外，在火災現場能進行能動逃生的恰恰是逃生者本人。然而，火災現場環境惡劣，煙、霧、火以及逃生者自身的恐慌心理等眾多因素都有可能在最后一刻使逃生者錯失逃生的機會。就目前來說，發生火災時，建筑物的逃生僅僅停留在獨立型應急疏散標志燈上。怎樣根據現場火警信息，把應急疏散標志燈作為一個整體輔助人們逃生的工具是一個值得思考的問題，卻一直沒有得到足夠的重視。設計過程中，不僅往往缺乏完善的整體疏散概念，幾乎也完全忽略了現代智能建筑對智能疏散照明系統可能的改造與提升。怎樣在火災發生時使逃生更安全、更準確、更迅速，這是時代對人性化、智能化建筑提出的新課題。

建筑物的應急照明及疏散指示的設置區域，應按照建筑物的特點，劃分為水平疏散區域、垂直疏散區域和發生火災時仍需工作的工作區域。其中水平疏散區域包括：建筑(含交通隧道)中的疏散走道、疏散路徑；防煙樓梯間前室、消防電梯前室及合用前室；避難層；以及直升機停機坪等。垂直疏散區域包括以下場所：樓梯間(含敞開樓梯間、封閉樓梯間、防煙樓梯間)和室外樓梯等。建筑物內發生火災時仍需消防作業的工作區域包括以下場所：消防控制室、消防水泵房、有人值班的總配電室、變電所；自備發電機房和為消防系統供電的蓄電池室。疏散照明照度要求建筑內消防應急照明燈具的照度應符合下列規定：照明區域內地面中心線水平照度不應低于1.0lx，照明區域邊緣的水平照度不應低于0.5lx；樓梯間內的地面中心線水平照度不應低于5.0lx。

1.2 傳統消防應急照明存在的問題

1)疏散指示方向固定，容易把人員引向火場。現代建筑防火分區設置復雜，建筑功能多樣，建筑走道更是復雜，各個防火分區之間互相使用疏散口。火災發生時由于煙霧、各種障礙物的影響，被疏散的人們不能準確的判斷出火災的具體發生位置。傳統的疏散指示標志在設計施工中已經確定了指向方向，因此在火災發生時無法根據火災發生的位置來合理的調整疏散方向，甚至還有可能把被困人員引向火場，造成更嚴重的后果。

2)電壓為220V，火災時消防水四溢，容易傷及消防人員。現代建筑滅火的形式主要還是以水為主。大型建筑設計中，自動噴淋系統、消火栓系統都是必不可少的。火災發生時這些系統發揮作用的同時也會產生大量的流水。再加上消防人員自帶的消防車內的水，滅火時建筑內消防水四溢。火災發生時，火災自動報警系統會強制切除非消防電源，但消防應急疏散照明系統作為火災時仍需堅持工作的系統，不能被切除。傳統的消防疏散指示照明系統電壓220V，水又是電的優良導體，因此對消防人員造成潛在的危險。

3)疏散指示標志燈的透光性在煙霧狀態下有較大影響。傳統的消防安全疏散標志燈使用的是傳統光源，標志燈表面的平均照度為10～34cd/m2。火災發生時會產生大量的煙霧，傳統光源的透光性不高，距離疏散標志燈遠一點的地方就有可能看不清疏散指示標志的方向。

4)疏散指示燈故障情況下無檢修提示。目前電光源型消防安全疏散指示標志安裝驗收合格后，一般要求每月做一次視覺檢查。現代建筑規模大、功能復雜，疏散指示燈具數量龐大，傳統的消防疏散指示標志燈采用一般的電氣回路連接，所有燈具都需要用肉眼去仔細檢查。不能保證火災發生時每個疏散指示標志都能起作用，影響火災時消防疏散。

5)系統不節能。傳統疏散指示燈具的光源為傳統光源，達不到綠色照明的標準，不節能。

2 e-bus/10智能應急疏散照明系統

2.1 系統的組成

智能應急疏散照明指示系統主要由以下幾個方面組成：

1)智能監控主站，由監控主機、消防聯動控制及返回信號轉換箱、計算機(終端顯示監控器)及通訊模塊組成；

2)智能電池主站，給各個分區的控制器分機提供備用電源及電池電源；

3)智能點式控制器分機，設于防火分區內作為通信及配電設備給末端燈具供電；

4)安全電壓類標志、照明燈，集中電源、點式監控型標志燈本體由微處理器(包括算術邏輯部件、寄存器、控制電路、時鐘發出器、存儲器、輸入/輸出模塊、輔助電路及內部總線)、電子變壓恒流控制器、LED光源及傳感器組成。

2.2 系統主要功能特性

1)日常OFF/ON程序預設管理及手動管理：本系統可編程實現預設開、關機功能，例如可對系統預設早上8:00開機，下午5:00關機。本系統也可實現手動管理功能，可在任意時間對系統開、關機狀態設定。

2)運行狀態監視：本系統能自動的對(直流)電池主站、控制器分機運行狀態的監視；能自動監視所有燈具的工作運行狀態。

3)定期測試計劃程序：本系統具有可編程序測試功能：系統能夠設置自動測試功能，任意指定定期時間(時間間隔為天、周、月)或臨時性測試計劃，對系統進行動態功能性測驗，給出故障報警記錄；系統具有可編程序電池應急持續時間測試計劃：系統能夠設置自動啟動電池持續時間測試(時間間隔為年、月、日或任意指定)或臨時性測試計劃；測試結束后可給出報告，自動復位。

4)故障報警：故障監控包括對通信故障、(直流)電池主站、控制器分機及燈具故障的監控；故障報警型式為聲光報警，聲報警可手動消除、光報警保存到故障消除；本系統具有黑匣子記錄功能，自動存儲5 000～10 000條主要信息。

5)消防聯控：火災發生時，消防信號可經一點送入，就可強制點亮全系統的燈具；停電時可自動進入應急點亮狀態。

6)可靠性的保證：本系統能確保在災難發生前100%的燈具是無任何故障的，在關鍵時刻可以正常點亮；可編程序選層運行應急照明燈具，以調整系統電池能量確保最充足應急時間需求；可并列、選擇、交替運行的智能應急照明電源是最放心的后盾能量源。

7)可編程序疏散應急預案：本系統可編程預設疏散方案，預設疏散軟件方案，根據著火位置進行引導，對指向標志燈進行左向、右向指令調整，著火位置的出口標志燈關閉。可編程序強迫疏散標志燈具頻閃、流動顯示，亦可手動對標志燈進行頻閃、流動控制，著火時根據實際情況進行選擇疏散預案。

8)安全的保證：對于一般建筑，采用安全電壓供電來確保混亂狀態下的人身安全。對于高大空間建筑以及要求高疏散照度的區域，采用DC216V供電要求當切入電池應急后與大地網隔離運行，形成懸浮工作狀態，確保人員安全。

3 智能應急疏散照明系統在站房設計中的應用

3.1 工程概況

新鄉東站位于石武線上，最高聚集人數為1 000人，屬中型鐵路旅客車站。規劃2015年年發送旅客500萬人，2020年年發送旅客675萬人，2030年年發送旅客925萬人。

本工程屬于中型火車站，為人員密集場所，設計采用智能型疏散及導流系統，安全出口處設有出口燈，樓梯間設有樓層指示燈，疏散走道墻面1m以下設有可變方向型指示燈，大廳等大面積場所在其疏散路線的地面上設有可變方向導流燈。以上燈具均采用LED光源，具有巡檢、頻閃功能。為保證照度，走道、設備用房和公共房間增設應急照明燈。當發生火災時，系統根據火災報警系統的聯動信息，通過發送開燈指令打開應急照明燈；通過發送頻閃及改變指示方向等指令動態調整標志燈具的疏散指示方向，能在混亂的火災現場為逃生人員指出一條安全、快捷、有效的逃生路徑。疏散照明的照度值為：一般通道不低于0.5lx，疏散樓梯及人員密集場所不低于5 lx。本系統采用集中式直流供電，輸出為DC24V安全電壓。

疏散照明由集中式EPS供電，備供時間為30min。除保證疏散照明的照度外，大廳和站臺采用直管或緊湊型熒光燈照明的場所，將選用其中10%燈具作應急照明；采用金鹵燈的場所另增設了能瞬間點亮的大功率緊湊型熒光燈作為應急安全照明，使一旦兩路電源均失電時不致引起秩序的混亂。

3.2 智能應急疏散照明系統設置

本工程采用中央電池供電的數字點式監控智能消防應急疏散照明指示燈e-bus/10系統。該系統由監控主站、(直流)電池主站、安全電壓型控制器分機、交直流隔離型控制器分機、安全電壓類集中電源點式監控型標志燈、照明燈、高疏散照度類集中電源點式監控照明燈及通信模塊等組成；所有設備及燈具均具有唯一地址并帶傳感器。控制器的主電源由消防電源供電。

本系統的管線要求如下：

1)安全電壓類集中電源點式監控型標志燈急/照明燈的電源線及通信線同管敷設、采用ZR-BV2×2.5+ZR-RVS2×0.5穿 鋼 管 敷設,當使用其他敷設方式時,通信線改為帶屏蔽雙絞線。

2)高疏散照度類集中電源點式監控型照明燈的電源線及通信線分管敷設,電源(AC220V/DC216V)線 采 用ZR-BV2×2.5穿 鋼 管 敷 設;通 信(e-bus)線 采 用ZRRVS2×0.5穿鋼管敷設,當使用其他敷設方式時，通信線改為帶屏蔽雙絞線。

3)設 備層的E-BUS線采用ZR-BV2×2.5+ZR-RVS2×1.5穿鋼管敷設,當使用其他敷設方式時，通信線改為帶屏蔽雙絞線。

圖1 新鄉東站系統框圖

本工程系統框圖見圖1。

4)系統基本功能要求：

(1)日常管理OFF/ON程序采用二次編程方法由業主確定；

(2)監控主站系統自動對下層設備及燈具進行實時監測，發生故障時可發出聲光報警；聲報警可手動消除，光報警必須排除故障后才能解除 ；

(3)系統自動執行每24h一次的功能性測試計劃程序；每三個月一次的放電性測試計劃程序提示；由此保證在災難發生前系統及每一個燈具均處于完好狀態；

(4)強迫點燈：火災發生時，火災信號輸入，全系統燈均進入強迫點亮狀態；

(5)緊急疏散程序方案：需要時可統一根據火災信號標志燈進行編程，對危險區域的樓梯出口燈關閉，指向危險區域的應急標志燈的箭頭調整。燈具有頻閃功能，吸引人們視覺注意，引導人員安全快速地逃離危險區域。

5)消防聯動可用以下方式之一實現：

(1)采用干結點由FAS系統按每個(或匯集)防火分區一個著火點信號方式提供給e-bus/10系統；

(2)采用RS232/RS485接口，標準modbus協議由FAS按每個(或匯集)防火分區一個著火點信號方式提供給e-bus/10系統。

6)本系統作為安全系統，中央監控主站設于消防中心機房內。為了確保e-bus內系統的穩定性，免受計算機病毒及惡意攻擊對系統的損害，除接收經專門編程的FAS系統防火分區一個著火點信號輸入信號及對應返回信號外，其他均采用非開放的運行模式(系統內自行管理，對外只是單向傳送信息)。

7)設備布置情況，監控主站、電池主站設置在首層消防控制室，有消防值班人員統一管理控制；控制器分機設置在各層電井內，受主站集中控制；疏散指示燈具設置在候車室、疏散走道、疏散樓梯間等公共位置。疏散指示燈具按著人流易于疏散的方向位置布設，候車廳等人流聚集場所，在地面設置可變方向的疏散指示燈具，間距不大于10m。沿疏散通道設置的疏散指向標志燈，應設置在疏散走道及其轉角處距地面高度1.0m以下的墻面上；在疏散通道的任一位置至少有一個疏散指向標志在視覺范圍內，并保證導向的連續性——疏散標志燈相互間距不應大于20m；對于袋形走道，不應大于10m；在走道轉角區，不應大于1.0m。出口標志燈應優先安裝在安全出口和疏散門的正上方，標志的下邊緣距門的上邊緣不宜大于30cm，不應設置在可開啟的門、窗上或其他可移動的物體上。候車大廳疏散指示布置情況如圖2所示。

4 智能應急疏散照明系統在實際應用中需要注意的幾個問題

智能應急疏散照明系統在消防動態疏散中優勢明顯，但是也有些應該注意的問題：

圖2 候車大廳疏散指示布置圖

(1)電源線與通訊線應分管敷設，因強弱電一起敷設容易產生干擾，不利于消防時精確控制。

(2)每個應急疏散指示燈接線時，基于接頭工藝難度考慮，分支時每只燈只宜設一次分支。

(3)對于布線距離比較遠的工程，宜設置電源分站。因為采用安全電壓，不應傳輸過遠的距離。

5 結束語

綜上所述，智能應急疏散照明系統本身具有諸多技術特點和優勢：

(1)針對建筑物內任意位置均有疏散預案，基于自適應算法軟件在火災時自動形成最佳疏散路徑，標志燈按最佳路徑指示疏散方向；

(2)安全電壓供電確保消防人員人身安全；

(3)疏散指示標志燈在火災時閃爍發光，透光性好；

(4)疏散指示標志燈故障時系統有故障提示，便于檢修；

(5)采用LED光源，每盞燈耗能1W，系統節能。

本文主要對智能應急疏散照明系統的結構、實施策略等做了分析討論，并以實際工程為基礎設計了智能應急疏散照明系統的實施方案，以及軟、硬件配置，對智能建筑智能應急疏散照明系統的設計和建設具有一定的參考價值。

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