地鐵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

裴江林

摘要：地鐵是一種地下建筑，具有客流密度高、客流大、車站公共空間小等特點(diǎn)。為了保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)及時(shí)疏散旅客，保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)和旅客的安全，地鐵車站必須安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）。消防相關(guān)設(shè)備在站內(nèi)控制。全站消防專業(yè)如何使水、風(fēng)、電快速進(jìn)入消防救援模式，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和聯(lián)動(dòng)控制是其中最重要的方面。

關(guān)鍵詞：地鐵;火災(zāi);自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng);設(shè)計(jì)應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑業(yè)也在迅速發(fā)展，為了有效地預(yù)防火災(zāi)，避免不必要的損失，需要一套安全可靠的自動(dòng)消防系統(tǒng)。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要組成部分，在建筑中起著非常重要的作用。為此，本文對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

一、地鐵火災(zāi)的敘述

隨著城市化進(jìn)程的加快和基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，地下軌道交通也得到了快速發(fā)展。研究表明，火災(zāi)約占地鐵事故的30%，并引發(fā)了一系列嚴(yán)重事故，危及人身和財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)分析，地鐵火災(zāi)的特點(diǎn)是：第一，突發(fā)性強(qiáng)，線路長(zhǎng)，人員流動(dòng)性強(qiáng)，火災(zāi)發(fā)生的可能性大，發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)不確定。在火災(zāi)的早期，由于其隱蔽性，很難被發(fā)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，只有當(dāng)火燃燒太猛烈時(shí)才會(huì)被發(fā)現(xiàn)。第二，滅火困難。火災(zāi)發(fā)生后，地鐵通道關(guān)閉，濃煙滾滾，能見度低，使滅火和救援工作復(fù)雜化，而且火災(zāi)發(fā)生后墻體質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，通道壓力會(huì)增大，甚至?xí)纬纱紊鸀?zāi)害。第三，逃生條件差，地鐵運(yùn)營(yíng)方式獨(dú)特，人員疏散單一，基本有安全逃生通道。由于通道狹窄和檢票設(shè)施的存在，會(huì)出現(xiàn)逃生障礙，甚至出現(xiàn)踩踏和群體性傷亡。

二、地鐵火災(zāi)的特點(diǎn)

（一）人們很難從地鐵中逃生。一旦發(fā)生火災(zāi)，逃生途徑非常簡(jiǎn)單，只能通過疏散通道逃生。這一結(jié)果有幾個(gè)原因，首先，地鐵是一種地下交通工具，一旦發(fā)生火災(zāi)，只能通過固定方式疏散到地面。其次，地下除安全疏散通道外，沒有相應(yīng)的消防避難場(chǎng)所。最后，地鐵出入口的值機(jī)設(shè)施阻礙人員逃生。在這么擁擠的地方很容易發(fā)生踩踏。這樣，地面人員獲救難度更大。

（二）消防困難，地鐵由于處于封閉空間，與汽車和火車有很大不同。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)不能從外面把火撲滅，會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，煙霧在短時(shí)間內(nèi)會(huì)擠滿疏散通道和入口，人員無(wú)法從入口逃生。消防人員進(jìn)入地鐵滅火難度很大，增加了滅火難度。

（三）如果發(fā)生火災(zāi)，燃燒過程中燃料的熱釋放速率和時(shí)間，初始和增長(zhǎng)期q=at2。式中q是熱釋放率，a是常數(shù)，t是燃燒的時(shí)間。從這個(gè)公式可以看出，放熱率和燃燒時(shí)間呈平方規(guī)律。隨著燃燒時(shí)間的延長(zhǎng)，2.5kW的地鐵一旦發(fā)生火災(zāi)，加熱時(shí)間可在280秒內(nèi)達(dá)到峰值。

三、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要性及結(jié)構(gòu)

（一）地鐵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)裝置能迅速發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并能在之后一段時(shí)間內(nèi)通知有關(guān)部門，可以根據(jù)火災(zāi)的實(shí)際情況撲滅火災(zāi)。高效的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能大大減少火災(zāi)事故的發(fā)生，不僅保證了地鐵的安全運(yùn)行，而且避免了乘客財(cái)產(chǎn)和生命的損失，提升地鐵安全性。

（二）結(jié)構(gòu)。地鐵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工業(yè)廠房、民用建筑、賓館等類似，具有場(chǎng)地多、區(qū)域分散、管理相對(duì)集中的特點(diǎn)。也就是說(shuō)，火災(zāi)聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)方式等方面必須與技術(shù)方案有較大區(qū)別。目前，我國(guó)大中城市軌道交通建設(shè)都是依托國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，在引進(jìn)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)，也提出了“分工負(fù)責(zé)、分散化”的新理念。

四、地鐵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

FAS是一種能夠?qū)馂?zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警、探測(cè)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)、引導(dǎo)人員、人員疏散、財(cái)產(chǎn)疏散、減少損失的自動(dòng)消防技術(shù)。按照三級(jí)管理體制進(jìn)行管理。它們是中心級(jí)、站點(diǎn)級(jí)和站點(diǎn)級(jí)。功能設(shè)計(jì)如下：一是中心級(jí)FAS為全線調(diào)度管理中心，可集成四個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。一方面，在消防站層面進(jìn)行滅火救援時(shí)，采用直接指揮;另一方面，利用無(wú)線電話和閉路電路指揮滅火，根據(jù)設(shè)備進(jìn)行跨線救援。控制中心的功能是：首先，對(duì)FAS的運(yùn)行模式進(jìn)行編程和發(fā)布，以控制警戒線、系統(tǒng)的運(yùn)行和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。其次，接收各車站的FAS主機(jī)。提供火災(zāi)信息，分析救援設(shè)備的運(yùn)行情況，保存信息。最后，車站級(jí)FAS。一是由消防部門管轄，對(duì)各類救援設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、管理和控制，并將健康狀態(tài)信息傳送至中央級(jí)FAS。二是聽取中央有關(guān)指示，指導(dǎo)滅火救援工作;或者自行組織、管理、控制。三是向轄區(qū)發(fā)布警報(bào)信息，發(fā)布災(zāi)害模式指令，引導(dǎo)相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備投入救援工作。現(xiàn)場(chǎng)級(jí)FAS主要包括煙溫傳感器、報(bào)警器、聲光報(bào)警器、手動(dòng)報(bào)警按鈕等，后面起火。一方面可以及時(shí)識(shí)別和報(bào)警，另一方面可以與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)火源和防火的功能。

五、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）首先對(duì)火災(zāi)早期的有效性進(jìn)行預(yù)警，應(yīng)用自動(dòng)報(bào)警探測(cè)器，可在站廳、站臺(tái)、設(shè)備室、走廊等公共區(qū)域安裝智能探測(cè)器，設(shè)置工作參數(shù)，并對(duì)吸煙、測(cè)溫并具有控制功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。確認(rèn)報(bào)警區(qū)有兩種方式：第一種是手動(dòng)報(bào)警，第二種是自動(dòng)報(bào)警。監(jiān)控室之間的接入設(shè)施相對(duì)獨(dú)立，如消防泵房、警務(wù)值班室、環(huán)控室、燃?xì)庾詣?dòng)消防室等，實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的報(bào)警，可設(shè)置消防電話。一旦發(fā)生火災(zāi)，工作人員可采用手動(dòng)報(bào)警方式及時(shí)控制火勢(shì)。手動(dòng)報(bào)警按鈕主要用于緊急情況下，如站廳、站臺(tái)、設(shè)備區(qū)走廊等，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，按下報(bào)警按鈕有助于工作人員確定火災(zāi)位置，進(jìn)行滅火行動(dòng)。

（二）聯(lián)動(dòng)功能。首先，它與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，主要包括消防泵、消火栓、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。以消防水泵為例，水泵啟動(dòng)有兩種方式：一是自動(dòng)啟動(dòng)。報(bào)警信號(hào)確認(rèn)后，由泵輸入輸出模塊控制。二是手動(dòng)泵送，在站控室手動(dòng)操作。其次，它與通風(fēng)系統(tǒng)相連。排風(fēng)機(jī)和壓力由FAS系統(tǒng)加壓，并對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。火災(zāi)發(fā)生后，站控中心發(fā)布調(diào)度指令，控制相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)排煙、送風(fēng)等功能。最后，與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，包括緊急廣播和疏散引導(dǎo)人員;啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，打開門禁和售票口，確保疏散順利進(jìn)行。

（三）智能疏散在疏散模型中，分為四個(gè)子系統(tǒng)。第一個(gè)是逃生初期的行為子系統(tǒng)，第二個(gè)是逃生期間的行為子系統(tǒng)，第三個(gè)是疏散人群子系統(tǒng)，第四個(gè)是疏散能力子系統(tǒng)。相關(guān)研究和實(shí)踐結(jié)果表明，這四種系統(tǒng)能夠反映人們?cè)诨馂?zāi)中的無(wú)意識(shí)反應(yīng)。將其應(yīng)用于消防安全疏散時(shí)，可以構(gòu)建和建立人體反應(yīng)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)模型，以指導(dǎo)人員順利疏散。在自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，首先，網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用可以使站臺(tái)、站廳疏散通道出入口作為網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點(diǎn)，形成網(wǎng)絡(luò)空間格局。在系統(tǒng)的監(jiān)控下，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同節(jié)點(diǎn)的火災(zāi)情況，進(jìn)而進(jìn)行報(bào)警、疏散等工作。其次，通過分析鐵人結(jié)構(gòu)和人員特點(diǎn)，并參考人員的移動(dòng)速度來(lái)確定疏散效率。最后，基于該疏散模型，可以對(duì)火災(zāi)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，保證智能疏散。

六、地鐵火災(zāi)報(bào)警管理系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警管理系統(tǒng)一般承擔(dān)結(jié)構(gòu)層次和步驟控制，即兩級(jí)管理和三級(jí)管理控制。兩級(jí)管理是實(shí)施控制中心和車站兩級(jí)管理，對(duì)所轄系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。在信息中心，可通過人防中心發(fā)送和管理整個(gè)地鐵線路的火災(zāi)報(bào)警信息，由停車場(chǎng)、車輛段應(yīng)急響應(yīng)站負(fù)責(zé)火災(zāi)報(bào)警信息，周界較低，僅限于現(xiàn)場(chǎng)及相鄰半段。三級(jí)管控模式將FAS的控制級(jí)分為三類：控制中心監(jiān)控、站控室監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。控制中心對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備的信息進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，接收地鐵線路火災(zāi)報(bào)警信息的范圍，獲取其報(bào)警位置，并對(duì)采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和處理。

七、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于地鐵特殊的建筑結(jié)構(gòu)，火災(zāi)的發(fā)生具有突發(fā)性強(qiáng)、消防難度大、逃生條件差等特點(diǎn)。分析表明，F(xiàn)AS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和人員素質(zhì)指導(dǎo)。系統(tǒng)按中心級(jí)FAS、車站級(jí)FAS和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)FAS三級(jí)控制模式運(yùn)行，體現(xiàn)了火災(zāi)報(bào)警的有效性。聯(lián)動(dòng)工作可實(shí)現(xiàn)全面智能疏散，減少人員和財(cái)產(chǎn)損失。

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