淺談隧道火災報警系統改造設計

摘要：隧道機電工程改造設計要遵循“整合現有資源，改造老舊系統，完善功能設施，更換損壞設備，保障安全運營，提高系統智能化水平”的設計原則。貫徹和執行最新有關規范標準，合理采用新技術、新材料、新工藝。既要確保隧道交通安全，又要不斷提高隧道運營管理的自動化水平，還要合理控制工程造價及后期維護成本。本文以吉蓮高速隧道火災報警系統改造工程為依托，對隧道火災報警系統改造設計要點及方法進行探討。

關鍵詞：機電工程改造；交通安全；智能化；工程造價；后期維護成本

吉安至蓮花高速公路（以下簡稱：吉蓮高速）是G72 泉州至南寧國家高速公路江西省境內的一段，路線全長約106.6 公里，于2012 年12 月31 日建成通車。

全線分布有敖城隧道、高橋樓隧道、石橋隧道、永蓮隧道；隧道管理站分別有永新隧道管理站和界化壟隧道管理站2處。其中永新隧道管理站負責敖城隧道、高橋樓-石橋隧道日常運營和管理；界化壟隧道管理站負責永蓮隧道日常運營和管理。

目前吉蓮高速隧道機電設備已投入使用近六年，隧道機電管理養護單位雖然進行了必要的設備維護及保養，但仍然存在部分設備故障、系統功能不能正常使用等一系列問題，部分問題特別是隧道消防救援系統、火災報警系統故障已嚴重影響到路段的正常運營，迫切需要改造升級。

一、隧道火災報警設施現狀

根據隧道機電養護單位提供的《隧道機電系統功能性檢測報告》，本路段隧道火災自動報警系統整體處于無法正常工作狀態。

（一）敖城隧道

主機硬件暫無功能性故障；5套感溫光柵探測器損壞（2套波形不正常、3套探測器分裂）；機房處避雷器損壞；左洞設備有11個手報故障，12個聲光模塊故障；右洞主機到隧道內第一個綜合盤處線路斷路，后續回路中有多處斷路及短路故障；無法判斷右洞具體損壞數量；火災報警綜合盤均生銹嚴重，且無法添加防雷接地。

（二）石橋-高橋樓隧道群

主機兩塊回路卡損壞，顯示屏及CPU暫無功能性故障；機房處避雷器損壞；2臺光柵信號處理器故障、8套感溫光柵探測器損壞（4套無信號、2套斷纖、2套探測器分裂）；左洞及右洞回路有多處斷路及短路故障；火災報警綜合盤均生銹嚴重，且無法添加防雷接地。

（三）永蓮隧道

主機顯示屏物理損壞并且花屏，CPU及回路卡暫無功能性故障；機房處避雷器損壞；2臺光柵信號處理器故障、6套感溫光柵探測器損壞（3套無信號、3套斷纖）；左洞設備有25個手報故障，11個聲光模塊故障；右洞設備有9個手報故障，7個聲光模塊故障；信號線及電源線老化嚴重，多處短路 斷路； 火災報警綜合盤均生銹嚴重，且無法添加防雷接地。

二、隧道火災報警系統改造方案

吉蓮高速公路各隧道均處于雷區，雷擊為設備損壞的主要原因；火災報警綜合盤未做防雷接地措施，且現有綜合盤無法滿足防雷接地改造；主機 線路均沒有接地，線路極易產生浪涌，主機又屬于弱電設備，對電流及其敏感，及易雷擊損壞。

隧道內環境潮濕，易導致線路老化，端子銹蝕，線路壓降過大，無法保證設備正常工作，從而導致設備損壞。

基于此，本項目的改造方案是：

（一）完善系統的防雷接地功能

檢測原有隧道變電所（含消防控制室）的聯合接地電阻，接地電阻值不應大于1Ω；此外還需檢測原有隧道專用接地干線的接地電阻，接地電阻值不應大于4Ω。若地網的接地電阻值難以滿足要求時，可設置輻射形接地體、使用液態降阻劑或使用專用接地棒，以使各接地網接地電阻滿足設計要求。

為確保系統各設備的正常運行，要求電氣設備外露導電部分及裝置外導電部分，如電器的柜、箱的框架，金屬架構，以及靠近帶電導體的金屬門；電纜的金屬外皮或屏蔽層，穿導線的鋼管和電纜接線盒、終端盒的金屬外殼均應接地或保護線。其中機房內的電器和電子設備的外殼、機柜、機架及金屬管、槽等，均采用等電位連接。

各箱體（含火災報警綜合盤）的接地線接于電纜溝內的接地干線上，消防主機的接地接在變電所的的聯合接地網上。

原系統僅考慮電源線路的電源防雷，未考慮數據總線防雷，本次改造擬在火災報警主機與隧道洞口第一個手動報警裝置之間的總線兩端需分別設置總線防雷器。

（二）更換全線的火災報警綜合盤，包括故障的手動報警按鈕與聲光報警器；

隧道內環境潮濕，本次更換的火災報警綜合盤，其防護等級提高為IP65，電纜溝內管線通過加強防水型可撓金屬保護管與火災報警綜合盤連接，穿線后對火災報警綜合盤的管口進行封堵。

更換的手動報警均帶防水防塵罩，利舊的手動報警加裝防水防塵罩，聲光報警器擬采用戶外防水型聲光報警器。

（三）提升火災自動報警系統可靠性，改造現有線路；

原有信號線及電源線老化嚴重，多處短路 斷路，本次改造更換所有強、弱電電纜，提高有強、弱電電纜的防火等級，火災自動報警系統的供電線路采用耐火銅芯電線電纜，報警總線傳輸線路采用阻燃耐火電線電纜。提高總線傳輸的可靠性，系統總線設置總線短路隔離器，總線隔離器的作用是當系統局部出現短路故障時，自動將出現斷路故障部分從系統中隔離出去的元器件。本次改造每只總線短路隔離器保護的火災探測器手動火災報警按鈕和模塊等消防設備的總數不超過32點，并且總線末端加裝終端電阻。

原有的光纖光柵火災報警系統的傳輸光纜采用與原有隧道其他監控設施共纜方案，本次改造考慮采用用8芯A護套阻燃光纜專用光纜，并且與光纖光柵探測光纜連接采用防水型光纖接線盒。

光纖光柵探測器的安裝利用原有設備洞室和支架等安裝條件。

（四）利用現有光纖光柵火災報警系統，更換故障的火災報警主機與光纖光柵處理器及光纖光柵探測器。

隧道火災報警系統目前技術上主要有兩種方案，分別是光纖光柵火災探測器與雙波長火災探測系統，結合本項目路段實際情況，基于技術的先進性和保護原有設備的投資，本次改造擬采用恢復現有光纖光柵火災報警系統的方案，這樣既節約了工程投資，又降低了設備后期維護工作量。

三、結語

隧道機電工程改造設計要遵循“整合現有資源，改造老舊系統，完善功能設施，更換損壞設備，保障安全運營，提高系統智能化水平”的設計原則。貫徹和執行最新有關規范標準，合理采用新技術、新材料、新工藝。既要確保隧道交通安全，又要不斷提高隧道運營管理的自動化水平，還要合理控制工程造價及后期維護成本。

參考文獻：

張智勇，朱傳征，等.《公路機電工程檢測技術》.北京：人民交通出版社.

中華人民共和國公安部.《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-2013）.北京：中國計劃出版社，1999，（24）：143.

《線型感溫火災探測器》（GB16280-2014）.北京：中國標準出版社.

作者簡介：賈傳順（1970—），男，本科學歷，高級工程師，研究方向：交通工程。

吳云鵬（1976—），男，工程碩士，高級工程師，研究方向：交通工程。