地鐵車站智能疏散指示系統的研究與應用

彭一又，郭建波

（青島地鐵集團有限公司運營分公司，山東青島 266000）

1 研究背景

隨著城市化進程加快和地鐵建設規模迅速擴張，地鐵車站運營安全越顯重要。基于地鐵工程運營的空間封閉、人流量大且密集、疏散困難等特點，一旦列車出現火災等災害事故，將產生嚴重后果。如何安全、高效地實現突發情況下疏散乘客顯得至關重要，而傳統的地鐵車站疏散指示系統存在固定指向、非智能化等缺陷，降低了突發情況下的疏散效率，因此，有必要對地鐵車站智能疏散指示系統開展研究，確保智能疏散指示系統可以實時監控事故工況，進而確定疏散指示燈的顯示方向，引導乘客選擇最佳逃生路線。

2 智能疏散與傳統系統分析

地鐵車站的疏散指示系統主要有兩種類型，即簡單型和智能型疏散系統。兩者在硬件組成、設計原理均存在較大差異。

2.1 簡單型集中控制疏散系統

簡單型集中控制疏散系統以青島地鐵3 號線為應用實例，采用接觸器控制型疏散指示系統，該系統主要由應急照明配電柜（EPS 柜，設于站臺照明配電室內）、疏散指示燈具組成。疏散指示燈具內設兩個光源，每個光源電源均引自EPS 柜內的單獨回路，每個回路配置接觸器，通過接觸器的閉合完成疏散指示燈具內光源的點亮，以此完成不同方向的指示，具體指向和FAS（Fire Alarm System，火災報警系統）系統及環控系統配合，指示方向指向迎風方向。

簡單型集中控制疏散系統供電系統是EPS（Emergency Power Supply，消防應急電源），火災等突發情況下會保持常亮，每個車站端部安裝有電源控制箱，以實現疏散指示系統的控制。突發情況下，智能疏散系統收到區間突發情況聯動信號，進而通過環控系統或者火災系統控制區間疏散系統的指向。簡單型系統控制下的疏散指示燈只有兩種模式：①正常工況下，以區間中部為界，疏散燈均勻指向臨近的兩側車站；②火災或故障工況，以區間風機風向為信號，所有的疏散燈均指向迎風的方向。

2.2 智能疏散指示系統

智能型疏散指示系統以青島地鐵11 號線為應用實例，該系統由控制裝置、EPS、分配電裝置、應急標志燈具、照明燈具構成。智能疏散指示系統采用現代化智能網絡，實現傳統應急標志燈與應急照明燈的有機整合，可實時監測到兩者的工作狀態，并可與FAS 系統進行通信和聯動。再通過智能系統中的獨特算法自動計算出最佳疏散指示，進而控制疏散指示燈的指示方向。

3 智能疏散系統控制設計

隨著智能系統技術的不斷發展，地下工程中區間疏散智能化已成為新的發展方向，沈陽軌道交通1 號線、2 號線，長沙軌道交通2 號線以及南京軌道交通10 號線過江段區間等都采用區間智能疏散系統且運行良好，因此，智能疏散指示系統在城市軌道交通行業中得到逐步推廣。

3.1 智能疏散系統設計特點

智能疏散系統的設計需滿足GB 50157―2013《地鐵設計規范》中要求的功能外，還需要滿足安全、穩定、可靠等相關要求。具體設計要求如下：

（1）安全工作電壓。工作電壓設計為DC 24 V，有效避免意外觸電事故。

（2）設置獨特的C-MBUS 通信方式，吸納了無極性連接，并能夠有效防誤接，提高了系統連接的便利性和可靠性。

（3）設計簡潔直觀的人機界面。監控界面清晰，關鍵信息一目了然，可實現用戶直觀地對燈具進行狀態查詢、修改，調整疏散方案。

（4）采用智能路徑算法，保證出現火警時系統具有極高的響應速度。

（5）與火災報警系統聯動，火災信息輸入快捷。應急照明控制器通過標準的RS485 或者RS232 串口與FAS 主機連接，從而實現信息互聯，確定火災等突發狀況位置，針對系統中的每個報警點，智能生成最佳疏散途徑。也可以根據消防聯動信號執行相應的控制。

（6）集中電源供電，更節能。智能疏散系統由集中電源供電，解決了傳統燈具供電裝置長期運行后的氧化、腐蝕等問題，降低了維修、更換供電裝置的工作量。

（7）導向光流，疏散的效果更明顯。火災等突發工況下，智能疏散指示燈的指示箭頭閃爍交替發光，提高了疏散指示燈在惡劣條件下的可見度，提升了乘客疏散的方向感。

3.2 智能疏散系統設計思路

3.2.1 區間阻塞工況

阻塞工況是地鐵車站較常見的一種突發狀態，列車故障、信號故障等均有可能導致列車停靠區間，無法抵達指定車站，從而造成阻塞工況。按照地鐵設計規范及運營需求，區間阻塞工況時有必要沿一個方向疏散乘客，此時，智能疏散系統自動獲取控制信息，實現指示燈自動指向距離區間列車停靠點最近的車站。

3.2.2 區間火災工況

地鐵隧道區間空間狹小，一旦發生火災后果非常嚴重，因此火災工況下如何有效的疏散乘客，保障課程人身財產安全至關重要。根據火災發生位置，區間火災可分為車頭火災和車尾火災兩種類型。列車中部至車頭之間發生火災為車頭火災，列車中部到尾部之間發生火災為車尾火災。按照區間火災疏散要求，車頭火災的排煙方向為車頭，乘客向車尾方向疏散。同理，車尾火災的排煙方向為車尾，乘客向車頭方向疏散。因此，智能疏散指示系統的設計過程中，要充分考慮乘客疏散實際，達到精準疏散的目標。

（1）車頭火災工況下的智能疏散系統方案。區間列車車頭火災工況下，排煙的方向為車頭方向，乘客的疏散方向為車尾方向，因此，智能疏散指示系統需要在接到列車火災工況時，自動控制區間指示燈指向車尾方向（圖1）。此時，為方便乘客疏散，列車靠近疏散平臺的車門需全部打開。

圖1 車頭火災工況疏散模式

（2）車尾火災工況下的智能疏散系統方案。區間列車車尾火災工況下，排煙的方向為車尾方向，乘客的疏散方向為車頭方向，因此，智能疏散指示系統需要在接到列車火災工況時，自動控制區間指示燈指向車頭方向（圖2）。此時，為方便乘客疏散，列車靠近疏散平臺的車門需全部打開。

圖2 車尾火災工況疏散模式示意

4 結論

系統闡述了地鐵車站智能疏散指示系統的結構組成、設計原理等，并基于青島地鐵3 號線和11 號線各自所采用的接觸器控制性疏散指示系統和集中電源集中控制型智能疏散系統的具體應用，設計出地鐵列車區間隧道運營狀態下的不同工況下結合通風排煙模式選擇的智能疏散方案。實際應用表明，地鐵車站智能疏散指示系統采用EPS 供電的常規應急照明燈結合智能疏散指示系統的設計方案，能夠滿足國標要求，且性能穩定、安全可靠。