城市軌道交通段場大庫內火災探測器設置方案研究

【摘 要】本文根據城市軌道交通有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場庫內的環(huán)境特點，提出線型光束感煙火災探測器（傳統線性光束感煙火災探測器以及新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器）、管路采樣吸氣式感煙火災探測器、圖像型火焰探測器三種探測器設置方案，并對三種方案的技術性能進行了剖析，為城市軌道交通段場庫內的火災探測方案提供了參考。

【關鍵詞】城市軌道交通；段場大庫；火災探測

0.概述

城市軌道交通車輛段承擔著車輛的大修和架修以及定修及以下修程作業(yè)，停車場承擔著列檢和停車作業(yè)，必要時還可承擔雙周/三月檢和臨修作業(yè)。車輛段和停車場（簡稱段場）內一般設置有凈高一般約十到十一米的運用庫和檢修庫等具有高大空間的大庫。

而隨著城市經濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，土地資源變得日益緊缺，為提高土地的利用效率，目前個別城市對車輛段或停車場提出了上蓋物業(yè)開發(fā)的需求，有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場庫內柱網密集，而普通的段場庫內基本無柱網，兩種類型的段場火災探測方案的選擇上也有所區(qū)別。

1.段場庫內火災探測需求

車輛段、停車場是軌道交通線網中的重要設施，一般發(fā)生災害將對列車的運行造成嚴重影響，根據GB50157-2013《地鐵設計規(guī)范》的要求，車輛基地車輛停放車間、維修車間等應設置火災探測器。庫內火災探測器接入整個段場的火災自動報警系統，以便在火災初期探測到燃燒產生的煙霧和熱光輻射等，并在消防控制室的火災報警控制器及圖形工作站上顯示火災發(fā)生的位置，聯動相關消防設施，以便及時組織進行人員疏散和火災撲救。

同時，段場內的大庫一般高度較高，面積很大，同時還有開放式門窗等，這些因素導致了庫內火災產生的煙霧在上升過程中一是與上部空氣混合容易消散冷卻，二是不利于煙霧的迅速擴散，普通的點型探測器需要煙霧擴散到達探測器后才能有效探測，無法實現早期火災探測并報警。

2.火災探測方案比選

根據GB50116-2013《火災自動報警系統設計規(guī)范》，段場內大空間火災探測可能的選擇方案主要有以下三種：線型光束感煙火災探測器（傳統線性光束感煙火災探測器以及新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器）、管路采樣吸氣式感煙火災探測器、圖像型火焰探測器。

2.1線型光束感煙火災探測器

2.1.1系統構成

傳統線型光束感煙火災探測器由發(fā)光器和收光器（或反射板）配對構成，通過輸入模塊接入火災自動報警系統，具有火警、故障無源輸出觸點，并可通過傳統報警輸出模塊進行復位。

新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器由發(fā)射器以及成像器配對組成，一個成像器可以配對多個發(fā)射器，通過輸入模塊接入火災自動報警系統，具有火警、故障無源輸出觸點，并可通過傳統報警輸出模塊進行復位。

2.1.2工作原理

傳統線型光束感煙火災探測器其利用紅外線組成探測源，利用煙霧的擴散性可以探測紅外線周圍固定范圍內的火災，其工作原理是利用煙減少紅外發(fā)光器發(fā)射到紅外收光器（或反射板）的光束光量來判斷火災，這種火災探測方法通常被稱做煙減光法。

傳統線性光束感煙探測器必須與反射器配套使用，當探測器光路上出現煙霧時，會使到達接收器的信號減弱，當減光率達到預設閾值時，探測器就會產生報警信號，光束全被擋住，會產生故障信號，以防止非火災的遮擋引起的誤報。

傳統紅外光束感煙火災探測器又分為對射型和反射型兩種。

雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器工作原理類似傳統型線性光束感煙探測器，利用減光法來判斷火災。更為先進的是，雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器應用了紅外加紫外雙束光源，利用紅外光及紫外光的波長差異，作用在不同直徑的粒子顆粒上產生不同的穿透性效果，來辨別顆粒類型，其能夠將由于火災產生的煙霧同水蒸氣、霧霾、灰塵甚至蜘蛛爬蟲、行車產生的遮擋辨別開來，從而避免誤報。

除此之外，雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器的接收頭，使用了CMOS成像芯片技術，而不是傳統對射探測器所采用的普通光感原件。CMOS成像技術能在其視場范圍內實現1對多的立體式保護，其反射器與接收器之間的校準，也因此十分方便。同時，也克服了傳統對射探測器由于建筑物熱脹冷縮、自然沉降等引起的對不對射準等情況的發(fā)生，盡管可能有偏移現象產生，但只要發(fā)射器還在成像器的視場里，探測器就能正常工作，故后期維護量也大大小于傳統對射探測器。

2.1.3技術性能分析

（1）紅外光束感煙火災探測器特點。

保護范圍大，特別對于地鐵段場大庫這種大面積長距離的場所很適宜；環(huán)境適應性相對較強，在濕度較高、強電磁場的場所中可使用；適用于高大空間，最大安裝高度達到20米。

（2）不適宜使用傳統紅外光束感煙火災探測器的場所。

有大量粉塵、水霧滯留； 可能產生蒸氣和油霧； 在正常情況下有煙滯留；固定探測器的建筑結構由于振動等原因會產生較大位移的場所。不適用于柱網較密集的有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場。

在這些場所中，可考慮使用雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器。

（3）應用情況。

國內地鐵早期的車輛段、停車場內火災探測普遍采用傳統紅外光束感煙火災探測器，應用過程中主要發(fā)現在車輛進出庫時，由于振動探測器容易產生誤報；同時，還需要定期對發(fā)光器和收光器（或反射板）進行維護，避免灰塵對正常探測產生影響，而庫內較高的安裝高度使得運營維護存在一定的不方便性。

正是由于傳統對射探測器存在這樣的問題，在車輛段、停車場，新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器已經展現出極大的優(yōu)勢，并呈現出替代傳統對射型探測器的趨勢。目前，國內新建的部分軌道交通車輛段、停車場大庫內已經開始在成批量的使用雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器。

2.2管路采樣吸氣式感煙火災探測器

2.2.1系統構成

管路采樣吸氣式感煙火災探測器由空氣采樣管網、火災報警裝置及顯示控制單元構成。空氣采樣管網由采樣管及其配件，如毛細采樣管、彎管、采樣管連接件、三通、末端帽等組成，一臺探測器的采樣管總長不宜超過200米，單管長度不宜超過100米，采樣孔總數不宜超過100個，單管上的采樣孔數量不宜超過25個，可根據被探測范圍、路徑合理考慮布設方案。

2.2.2工作原理

管路采樣吸氣式感煙火災探測器，通過分布在探測區(qū)域的采樣孔，將空氣樣品抽吸到報警裝置內進行分析，并顯示出所保護區(qū)域的煙霧濃度和報警、故障狀態(tài)等。

火災報警裝置是系統的核心設備，探測器由抽氣泵、過濾器、激光腔、控制電路等組成。抽氣泵通過PVC管或鋼管所組成的采樣管網從被保護區(qū)域抽取空氣作為樣品送入激光腔，在激光腔內利用激光照射空氣樣品，其中煙霧粒子所造成的散射光被陣列式接收器接收，接收器將光信號轉換成電信號后送到探測器的控制電路，信號經處理后轉換為煙霧濃度以及設定的報警閾值，產生一個適宜的輸出信號。從而發(fā)出各級警報，依次為警覺級、行動級、火警1級、火警2級。

吸氣式感煙火災探測報警系統的每個采樣孔視作一個點式感煙探測器。

2.2.3技術性能分析

（1）管路采樣吸氣式感煙火災探測器特點。

1）吸氣式感煙火災探測器屬于主動探測，具有很高的靈敏度，能在火災發(fā)生的早期階段即探測到火災的發(fā)生，靈活的報警靈敏度設定，可根據現場環(huán)境在一個寬廣的范圍內任意設定4級報警閾值。

2）具有環(huán)境自動補償功能，不會受粉塵、霧氣等影響而造成誤報；采用內外置組合式過濾系統及智能煙霧識別算法，可對煙霧及灰塵進行分辨，從而大大降低由于環(huán)境干擾而導致的誤報警。

3）適合安裝在高大空間的場所。

4）采用空氣采樣管主動吸取環(huán)境中的火災生成物，對于難被探測的封閉空間（如機柜內），也可以采用毛細管采樣的方式，深入機柜內取樣，解決封閉空間阻隔的問題。

5）設備安裝維護簡單，在不需要拆吊頂和停機的情況下，僅需在探測器安裝位置對管道進行定期吹洗即可完成整個采樣系統的維護。

6）可以方便的與FAS， BAS及綜合監(jiān)控系統通過多種方式進行通信，實現集中監(jiān)控和系統聯動。

7）可以隨時在采樣管路上添加氣體探測模塊，從而實現環(huán)境監(jiān)控及反恐（毒氣探測）。

（2）管路采樣吸氣式感煙火災探測器適用范圍。

管路采樣吸氣式感煙火災探測器主要適用于具有高速氣流的場所，點型感煙、感溫探測器不適宜的大空間、建筑高度超過12米的場所，以及需要進行隱蔽探測和人員不宜進入的場所；還特別適用于需要進行火災早期探測的重要場所。

（3）應用情況。

近幾年，國內地鐵車輛段、停車場大庫和車站站廳、站臺公共區(qū)和設備區(qū)走廊已經有許多應用管路采樣吸氣式感煙火災探測器的案例，由于其突出的極早期報警和安裝維護簡單的特點，很適合地鐵大庫和車站公共區(qū)和設備區(qū)走廊這些區(qū)域。此外，對有上蓋物業(yè)的段場，即使柱網較密集，管路采樣吸氣式感煙火災探測器也是適用的。

2.3圖像型火災探測系統

2.3.1系統構成

圖像型火災探測系統主要由前端設備圖像型火災探測器、后端設備視頻分配器、硬盤錄像機、視頻矩陣、監(jiān)視器及屏幕墻等構成，并通過輸入模塊接入火災自動報警系統，具有火警、故障無源輸出觸點。

2.3.2工作原理

圖像型火災探測系統采用高分辨率CCD傳感器作為前端探測器件，安裝在火災監(jiān)控現場，采集現場的視頻圖像，通過視頻專用電纜傳輸到圖像型火災探測系統主機上，由主機上的管理軟件對現場視頻圖像進行分析、識別，如果圖像中某一區(qū)域的灰度變化、閃爍頻率、顏色和運動模式等參數符合火焰或煙霧的特有特征，則管理軟件做出火警判別，并發(fā)出火警報警信號。

2.3.3技術性能分析

（1）圖像型火災探測系統特點。

1）技術領先：面型探測、三維圖像處理；視覺圖像和智能分析控制一體化。

2）高效抑制虛警，準確區(qū)分真實火焰和各種干擾源，如：各種燈光、太陽輻射、電弧焊、耀斑輻射、黑體輻射、熱CO2氣體排放等。

3）超強的探測能力。探測距離遠，最遠探測距離100米，特別適合室外、隧道、室內高大空間使用；探測靈敏度高出國標0.5倍以上；響應速度在6-20秒內可調；火焰探測和煙霧探測一體化。

4）環(huán)境適應性強 低溫加熱功能；IP68密封等級（最高等級）； 氣體和粉塵雙重最高等級防爆。

5）豐富的報警輸出方式 提供模擬視頻、數字網絡視頻、開關量三種報警輸出方式，方便接入各類報警體系；可視化大大提高了值班人員的人身安全和工作效率。

（2）圖像型火災探測系統適用范圍。

適用于商場、倉庫、地鐵、隧道、體育場館、煉油廠等大型空曠場合。特別針對室外、隧道和室內高大空間，以及其他特殊空間特殊需求而開發(fā)的火災探測器，還特別適用于需要進行火災早期探測的重要場所，對于城市軌道交通有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場，由于庫內柱網密集，圖像型火災探測系統容易被遮擋，造成報警盲區(qū)，是需要重點克服的問題。

（3）應用情況。

目前圖像型火災探測系統屬于新一代的火災探測器，雖然其技術性能比傳統的點型火災探測器以及線型光束感煙火災探測器優(yōu)越很多，但是由于場段庫內立柱密集，存在探測盲區(qū)，且其價格較傳統探測器相比較高，故在城市軌道交通場段庫內的應用較少。

3.結語

本文在根據城市軌道交通有上蓋物業(yè)開發(fā)的段場庫內環(huán)境的特點，提出線型光束感煙火災探測器（傳統線性光束感煙火災探測器以及新一代雙鑒成像式線性光束感煙火災探測器）、管路采樣吸氣式感煙火災探測器、圖像型火焰探測器三種探測器設置方案，并對三種方案的技術性能進行了剖析，為城市軌道交通段場庫內的火災探測提供了參考。

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