火車站火災自動報警系統設計

張博超 (北京市建筑設計研究院有限公司， 北京 100045)

1 前言

交通建筑包括火車站、汽車交通樞紐站、地鐵軌道車站、航站樓或上述部分聯合組成的一體換乘建筑。這些建筑既要求美觀大方、使用方便，又要承擔人們對都現代生活的種種需求，所以比一般民用建筑內部格局更為復雜和多變，多由大空間挑空、超大規模平面、復雜多變的裝飾形式、互通的內部空間組成，且內部設有各種功能復雜的電氣設備和重要機房，這就給火災自動報警系統的設計帶來了很多需要注意的問題。如何更好的在上述情況下及時發現火情，并立即有效的通過消防聯動將火災扼殺在初級階段，是我們設計中主要考慮的問題，下面我們將從幾個方面對火車站的上述問題進行分析和探討。

2 高大空間的火災報警系統設計

2.1 大空間部位火災報警設備的選擇

首先，火車站設計中遇見最多的就是大空間部位火災報警設備的選擇問題。火車站設計中采用高大空間的售票廳、候車廳等已經成了一種必然的設計趨勢，其高度少則十幾米，高的甚至幾十米，且水平距離一般均為幾十米甚至上百米，極大的考驗了當今報警系統的性能。其次，在大空間中還存在另一個特殊問題就是煙霧的分層問題。當火災發生時較低位置的火災產生的煙霧和氣溶膠會產生一定的熱能將其提升到能夠安裝感煙或光束探測器的位置。熱的煙霧在上升過程中會與上部空氣混合并消散、冷卻。煙霧會在某一點失去熱能不再上升，并水平擴散，最終像較小的顆粒物質那樣開始下降。這就是通常所說的熱對流或同溫層現象。 這一現象發生的確切高度取決于許多因素。例如在夏季很熱的時候，該空間高處的溫度很高，同溫層就會較低。夜間或冬季，同溫層會較高或不存在。通風氣流，不論是固定的或是有壓力的，都會有影響，所以給報警器的設置高度帶來了很多問題。

2.2 大空間中常用的報警設備

現在對于大空間部位常用的報警設備為：早期煙霧探測器(空氣采樣)系統、雙波段火災探測系統、光截面火災探測系統、紅外光束系統。

各種探測系統的性能優劣如下：

1)早期煙霧探測器具有很好的抗干擾性，不用擔心被不小心遮擋而產生誤報警，且布置靈活，可沿屋頂結構梁進行貼附布置，具有很好的隱蔽性，不影響建筑的整體美觀，且可以適應各種復雜的屋頂形狀，并且維護簡單方便，是目前使用最多的針對大空間部位的探測系統，但缺點是無法應對大空間建筑發生火災時煙霧上升所產生的分層問題。

2)雙波段火災探測器屬于智能型火災探測設備，它具有火焰探測功能，適用于大空間和其他特殊空間場所。它由紅外CCD和彩色CCD組成，可將采集到的紅外視頻圖像信號/彩色視頻圖像信號傳送給信息處理主機，使火災探測和圖像監控得到有機的結合。缺點就是抗干擾能力差，一旦探測器前方裝修過程中安裝了大型吊裝燈具等裝飾性物品，遮擋了需探測的區域，則很容易導致探測器失效。且如果行李車等發生早期陰燃，則無法進行及時早期預警。

3)光截面探測器，是一種智能型感煙火災探測器，采用光截面圖像感煙火災探測技術，適用于大空間和其他特殊空間場所。可對被保護空間實施任意曲面式覆蓋，具有分辨發射光源與干擾光源的能力。在大空間部位一般采用雙層布置，在較低和較高位置分別布置兩層探測器，這樣可以很好的防止煙氣的分層現象，但缺點仍然是比較容易被遮擋，可是實際使用中又不可避免的經常因為后期裝修需要而造成遮擋，使其總不能達到令人滿意的效果。

4)紅外光束感煙探測器采用UV185～260nm火焰窄光譜信號軌對軌采集/全脈沖分析技術(PPW)設計，避免了傳統探測器易受干擾的弱點。采用斜率遞增信號檢測技術(PAM)對探測環境進行監測，提高了探測器的穩定性及持續使用性。但探測高度為20m以下，超高空間中應用較少。

5)各探測系統比較如表1所示.

綜合上述各探測器的特點，在比較復雜的大空間場所，單獨只采用一種探測器經常無法滿足早期報警的需求，且誤報幾率很大。所以，為避免上述情況發生，一般在此區域采用兩種以上報警器組合布置的方式(比如采用早期煙霧探測器和雙波段探測器)來避免單一報警器自身的缺陷，以達到優勢互補的效果，這樣就大大減少了探測器的誤報率并且能夠更加準確的進行早期火災報警。經過后期聯動調試可以選擇單獨探測器報警聯動或者兩個探測器共同報警后聯動來減少誤動作。

2.3 大空間吊頂設置

另外，有些大空間頂部會設置封閉吊頂，其吊頂距頂板會有幾米的距離，吊頂下方安裝有很多的燈具，所以很多照明管線和其他設備配電線路都會走在吊頂上方。一旦線路老化造成漏電火災，由于吊頂是封閉的，人從吊頂下方根本無法察覺上方已經著火，為了保障建筑內乘客的安全，一定注意在此區域增設煙感等火災報警裝置。

3 重要電氣機房的火災報警系統

火車站內很多重要的電氣機房，如火車站的信息、信號機房、通訊機械室及遠動控制室等，這些機房一旦出現故障會嚴重影響客運系統的正常運行，造成恐慌，嚴重甚至會危及乘客的生命安全。由于這些機房長期沒有人值班，所以機房一旦發生火災，一般不會被人發現，只能依靠機房內的探測器進行報警，一旦探測器設置不合理或安裝不到位就可能導致無法在火災極早期及時發現火情，從而進行及時干預。所以對這些建筑的“中樞”部位也需要進行特別的保護，以達到早期預警，防患于未然的目的。

表1 可用于大空間建筑的火災探測系統比較

圖1 火災報警探測器布置圖

一般這些機房內都會設置大量的通訊機柜、網絡機柜等弱電設備，這些機柜基本都是半封閉的，一般如果發生火災，煙氣會很慢從機柜里面散發出來，直到煙氣飄到屋頂部位并達到一定濃度后頂部的煙感探測器才會報警，可是這時機器已經被燒焦無法繼續工作。為了避免這種情況的發生，爭取在機器發生火災初期就能夠進行及時的報警，需要在機體內布置火災報警探測器。一般在機器內用的探測器為機柜型煙霧探測器，其工作原理類似于早期煙霧報警探測器，只是其探測管直接伸入機柜內部，可以及時探測到燃燒時產生的煙霧。具體布置如圖1所示。

4 火災報警系統的聯動

交通建筑中由于人員比較密集，發生火災時消防聯動功能就變得尤為重要，火災時的消防聯動能否順利運行直接關系著人員是否能夠安全疏散、火情是否可以迅速得到有效控制等。可是由于交通建筑內部空間互通且面積較大，需要聯動的設備種類也非常多，如未進行充分考慮，則一旦發生火災，可能給乘客疏散和生存都造成很大威脅，所以設計時需要進行多方面的了解，對建成后的建筑內部系統有一個基本的了解，確保設計后不存在有的設備消防聯動被遺漏。

1)應急廣播系統

應急廣播系統是發生火災時第一時間通知等候乘客緊急疏散的重要系統，一旦發生火災，必須要保證所有等候區域的消防廣播系統立即進入播放狀態，并關閉背景音樂系統。如有些商業區域消防廣播與背景音樂共用一套音源，則需要在功放旁邊增加消防聯動模塊，接入消防廣播信號，保證消防時由消控系統聯動播放消防廣播。且大空間區域的消防廣播在劃分區域時最好劃分為同一區域，以免不同層播放內容不同而產生互相干擾。

2)進站閘機和電動格柵

進站閘機和電動格柵是火車站進出站口最常見的設備，由于平時其葉片為封閉狀態，一旦發生火災或斷電，如其葉片不能打開，就會阻礙人員的疏散，造成嚴重后果。所以需要在其旁邊安裝消防聯動模塊，火災時強制打開閘機，或要求閘機廠家將閘機設置為事故自動開啟狀態。

3)電動排煙窗和遮陽簾

電動排煙窗和遮陽簾的消防聯動也是消防聯動的一部分，一般會為排煙窗設置消防聯動而不考慮遮陽簾的消防聯動，如果火災時遮陽簾沒有聯動打開，則即使排煙窗已經開啟了，室內的煙氣也會由于遮陽簾的遮擋而無法排出，極有可能會給室內人員的生命安全造成危險。另外由于火車站人員密集，所以電動排煙窗量較大，在大空間候車廳屋頂、樓梯間、售票廳等處均會設置，設計時需要和建筑專業仔細進行核對。

5 通訊協議和端口問題

一般設計時比較容易忽視的問題就是內部系統之間的相互開放通訊協議問題。在大型的交通建筑中，由于火災自動報警系統功能復雜，系統內部接口、外部接口均較多，如果設計時未明確內外部各系統之間開放通訊協議并預留消防通訊接口，則甲方在招標過程中可能忽視此問題而采購互相不兼容的消防報警設備。由于電氣設備安裝調試處在建筑快竣工的時期，所以系統間相互不兼容的問題往往也是在最后調試時才得以顯現，此時由于設備已經加工完成并進場安裝，無法進行更換，且改造難度也很大并可能會影響工程的順利完工。為避免這種情況發生，保證整個系統的正常運行，需要在設計時或招標時向應標廠家要求其產品應能免費提供系統的通訊協議并預留符合本工程要求的消防端口。

有些火車站分為多期建設，則后期建設部分需能夠與前期部分的報警系統進行兼容并相互預留通訊接口，共享報警信號等信息。

大型火車站一般會與汽車站、地鐵站聯合組成大型樞紐站，不同交通系統一般單獨設置自己的火災報警控制中心。這就需要建筑內的消控中心預留與各個交通系統聯絡的通訊接口，以便及時了解各個系統的火災情況。

另外大型火車站需要設置與城市消防系統聯網的接口和軟件，可以將自身火災自動報警系統故障和火災信號、火災位置和時間等信息送至市119消防報警中心。

一般大型交通建筑由于內部系統眾多，一般會設置樓宇設備集成管理系統(BMS)，雖然目前的火災自動報警系統能夠滿足接入BMS的條件，但由于火災自動報警系統關系到人員的生命安全，一旦接入BMS運行時可能遇到誤操作，影響系統的正常運行，且火災自動報警系統內部子項已經很多，如接入BMS也不方便其進行控制，所以最好不要將火災自動報警系統接入樓宇設備管理系統。

6 報警線路距離過長的問題

在一些大型的火車站中，往往消控室到末端設備的距離為幾百米，末端設備聯動電源一般為24V直流，這么長的距離會造成很大的電壓降，且一條線路上一般會連有多臺設備，火災時這些設備同時運行使得瞬間電壓降更為嚴重，可能造成末端設備無法正常工作。針對上述問題，解決辦法一般為加裝24V電源分區供電裝置，并在設計中根據末端負荷大小、配電半徑選擇導線的規格，確保最大負荷時末端電壓降≤10%。經計算，報警/控制回路最長達1 500m，在額定負載情況下，報警/控制回路雙絞線截面積應>1.5mm 。

消防設備配電箱手動控制線電壓采用DC24V，線路過長造成的電壓降問題也會影響設備的運行。為解決這個問題，可以在消防設備二次控制原理圖設計時，中間繼電器選用微功耗(高電阻)型，并對回路的導線規格進行校驗，檢查電壓是否滿足要求，避免由于線路長距離造成的壓降過大，手動控制時繼電器不工作等問題。

由于距離過長，消防廣播和消防電話的供電線路也需要考慮壓降和抗干擾的問題。為保證語音的清晰，廣播和消防電話線宜采用屏蔽雙絞線，距離<800m的線路截面應>1.0mm2，超過800m的線路截面應>1.5mm2。

7 仔細查找相關技術規范

由于鐵路系統、航空系統等在火災自動報警上有不同的特殊要求，設計時要多翻閱與其相關的技術規范，如JGJ 243-2011《交通建筑電氣設計規范》等專業設計規范。

8 結束語

隨著現代社會的不斷發展，交通建筑的設計形式將變得更加多樣，大空間、大面積的建筑將會變得越來越多。面對這些建筑，設計人員應主要把握以下幾個重要環節：

1)火災探測器的正確選擇：針對大空間容易出現的熱障現象選擇適合的火災探測器組合。對于其他特殊場所，根據房間內部設備情況和空間情況選擇合適的探測設備。

2)做好消防聯動功能的設計，針對不同的區域設置合適的聯動方案。

3)在設計中應理順各個系統內、外部的接口關系，并確保相互間通訊協議的兼容性，明確各個系統廠家的界面關系，避免重復或漏項。

4)對于較長距離供電的直流24V報警線路應進行線路壓降的校驗，對于壓降較大的線路應加大供電導線截面或加裝分區電源裝置使其壓降<10%，且能滿足末端設備需求。

5)認真研讀相應交通建筑設計規范，對其特殊的設計要求予以考慮。

6)對現代火災自動報警系統不斷發展的新技術，新設備多進行關注和了解，在某些特殊場所能對這些設備加以應用以獲得更好的設計效果。

[1]中華人民共和國公安部.GB 50116-2008火災自動報警系統設計規范[S].北京: 中國計劃出版社, 2008.

[2]中華人民共和國公安部.GB 50016-2006建筑設計防火規范[S].北京: 中國計劃出版社, 2006.

[3]現代設計集團華東建筑設計研究院有限公司.JGJ243-2011交通建筑電氣設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.