高壓細水霧系統在地鐵中的應用研究

褚新穎

(天津市河西區消防救援支隊，天津 300222)

1 概述

地鐵作為大城市公共交通重要工具，具有運輸量大、速度快的特點，特別是地鐵網絡化運營體系的形成，使得居民出行更加便利，因此越來越多的市民出行選擇乘坐地鐵。隨著科技的發展，地鐵自身起火源控制措施日趨完善，但對于重要點位的消防救援能力仍需加強。根據調研，地鐵火災中電氣設備火災和人為縱火的占比最大。因此需要進一步加大對于這兩類火災的重視程度。

針對電氣設備火災，根據規范要求[1-3]，地下車站的重要電氣設備房間內需設置自動滅火系統，目前國內主要的自動滅火系統包括氣體滅火系統和高壓細水霧滅火系統，其中氣體滅火系統使用率較高。該系統具有技術成熟、初期投資較低的優點，但氣體鋼瓶需要定期檢驗，導致運營費用較高。

針對人為縱火，當其發生在車站公共區內時，站內的工作人員可使用滅火器或消火栓進行撲救，救援能力較強，但當其發生在列車車廂內部時，往往會造成較大的危害。目前車廂內部的消防設施為滅火器、報警設施和疏散指示，區間內部的消防設施為消火栓栓口、報警設施和疏散指示，滅火設施均需要工作人員現場手動使用，但車廂內的工作人員較少，面對緊急事件，不能做到及時響應處理。

因此，推廣采用新技術，提高地鐵消防系統化能力，是社會發展需要。高壓細水霧自動滅火系統作為一種新型的消防技術，具有滅火、控火、阻火、降溫和凈化煙氣的作用，無毒，可以滿足地鐵特殊空間環境的滅火、控火要求，解決實際問題。

2 國內外發展情況分析

高壓細水霧系統是一項預防撲救火災的新技術，在國外地鐵中已有大量應用。從1996年開始，西班牙馬德里地鐵先后在6號～10號線的82個地鐵車站、集中了12條線的控制中心和75輛列車采用了高壓細水霧滅火系統。另外1號～5號線的哈龍氣體滅火系統也逐步改造為高壓細水霧系統。高壓細水霧滅火系統在馬德里地鐵車站的保護對象主要包括：車控室、電氣設備房(通信、信號、低壓室和蓄電池室等設備房)、售票亭、扶梯下部、商鋪等。布達佩斯M2號線(共11個站臺，總長10.4 km)采用高壓細水霧系統進行保護。保護對象包括站臺上的列車、月臺下的電纜隧道、深層地鐵車站的自動扶梯下方區域等處。

在國內，高壓細水霧系統已用于上海地鐵4號，6號線的控制中心，2號，7號，9號，10號線的車站軌行區。上海地鐵11號線全線電氣設備間和軌行區采用高壓細水霧系統進行保護。廣州地鐵(珠江新城線)、7號線、無錫地鐵1號線、杭州地鐵4號線也采用高壓細水霧系統保護電氣設備間。杭州地鐵1號線超長區間采用細水霧霧環，熱煙試驗采用1∶2.5模型進行試驗。沈陽地鐵1號，2號線已將車載滅火系統應用于地鐵車輛。天津地鐵4號，10號線車站電氣設備房間施工圖階段采用高壓細水霧系統，目前已進入設備安裝階段。

3 應用方案分析

3.1 電氣設備房間細水霧系統

根據規范要求，地下站重要電氣設備房間內需設置自動滅火系統，主要包括三種形式：七氟丙烷氣體滅火系統、IG541氣體滅火系統和高壓細水霧自動滅火系統。經調研，國內主要地區地鐵線路電氣設備房間自動滅火系統方案以IG541氣體滅火系統為主，具體詳見表1。

表1 國內主要地區地鐵車站自動滅火系統應用方案

三種自動滅火系統滅火效果均能滿足要求，但氣體滅火系統中的藥劑需儲存在藥劑瓶中，該瓶組屬于高壓容器，需定期檢測，導致運營費用較高，具體經濟對比見表2。

由此可見，與氣體滅火系統相比，高壓細水霧系統全生命周期投資較少，運營維護工作量較少。

當電氣設備房間中采用高壓細水霧系統時，各項技術參數可按照GB 50898—2013細水霧滅火系統技術規范的要求完成，有條件時，宜經過實體火災模擬實驗對于噴霧強度、噴頭布置間距和安裝高度等重要參數進行確定。

表2 自動滅火系統全生命周期投資對比

3.2 軌行區細水霧霧幕系統

當列車在區間中發生火災時，列車帶火進站，屏蔽門開啟，旅客于第一時間向站臺疏散時，由于缺乏有效的物理屏障將車內外煙氣、熱量阻隔于屏蔽門外側，協同配合軌頂風道排除煙氣，進而會發生煙氣向站臺彌漫，降低能見度，擴大危險面，為疏散和救援帶來難度。

調研結果顯示國內地鐵在解決此類問題，可提高軌行區火、煙阻隔能力上采取的防護措施，高壓細水霧霧幕系統因其采用降溫、隔煙、釋毒的優勢作用，在上海及其周邊地區的多條線路的車站軌行區上得到應用。細水霧霧幕安裝示意圖如圖1所示。

軌行區細水霧霧幕系統設計過程中暫無可參考的國家規范，可借鑒上海等已實施區域的設計經驗完成，對于噴霧強度、噴頭布置間距和安裝高度等重要參數經過實體火災模擬實驗進行確定。

1)噴霧強度。考慮到該區域設置細水霧系統主要目的是為了屏蔽煙氣和阻隔熱量，因此噴霧強度可適當降低，屏蔽門上方噴頭流量系數為k=0.13，非屏蔽門上方為k=0.042。

2)噴頭布置間距。屏蔽門上方噴頭間距為0.5 m，非屏蔽門上方為1.0 m。細水霧霧幕系統平面布置圖見圖2。

3.3 車載細水霧系統

目前既有地鐵列車車輛火災報警設施可及時探測到火災并確定火災位置，通信系統可確定列車位置，但乘客或乘務人員需采用滅火器進行滅火，無自動滅火設施。考慮探測火災具體位置需要一定的時間，且到發生火災造成人員恐慌，乘務人員很難抵達現場滅火，用滅火器將火撲滅，乘客在恐慌狀態下，也很難用滅火器將火撲滅。

根據目前地鐵列車車輛存在的火災安全隱患以及對既有列車車廂滅火設施的分析，可得出目前地鐵列車車廂需要設置自動式火災滅火或控火系統結論，故為減少火災發生時的危害，在列車車廂設置自動式滅火系統是必要的。

目前高壓細水霧滅火系統在地鐵車廂的應用主要有以下兩種系統：泵組式細水霧滅火系統和瓶組式細水霧滅火系統。泵組式高壓細水霧系統與瓶組式高壓細水霧系統對比見表3。

表3 泵組式高壓細水霧系統與瓶組式系統比較表

瓶組式高壓細水霧系統在國外多個軌道交通有過成熟的使用業績，在國內也有部分線路使用，但使用時高壓氣瓶的安全問題應在安裝位置和檢修規程上進行預防。泵組式高壓細水霧系統在國內外應用案例較少，使用前，需與車輛廠配合確定安裝方案。

4 結論及建議

與傳統滅火設施相比，高壓細水霧系統具有滅火介質無毒無害、管道布置靈活和全生命周期經濟性好等優勢，可以在一定程度上補強站內的消防設施，提高地鐵車站的消防救援能力。但目前對于該系統的部分設計參數尚無明確規范要求，因此在應用前需進行實體火災試驗，保證設計參數準確合理。