地鐵車站火災自動報警系統設計

文／葉偉 廣州地鐵設計研究院股份有限公司 廣東廣州 510000

引言：

為保證地鐵車站的消防安全，必須高度重視其火災報警系統的設計工作。在地鐵車站的火災自動報警系統設計中，設計人員應嚴格遵守相關消防安全規范，并結合地鐵車站的實際情況積極應用先進的自動化控制技術以及其他網絡信息技術，合理設計地鐵車站火災報警系統結構，科學選擇具有較好質量性能以及功能的消防安全設備，同時應充分考慮地鐵車站與地鐵軌道交通系統中地鐵隧道以及其他部分之間的火災報警要求。設計人員還應加強火災自動報警系統與其他消防設施之間的聯動設計，以確保能夠在發出警報后的最短時間內及時啟動消防設備并開展消防救援工作，為地鐵車站的安全運行以及廣大乘客的生命財產安全提供更加可靠的保障，從而推動我國城市地鐵系統的健康有序發展。

1、地鐵車站火災自動報警系統設計概述

在地鐵車站火災自動報警系統的設計中，一般應由火災探測設備、報警設備、報警控制設備和相關輔助性設備等共同構成自動火災報警系統。火災報警系統能夠對監測區域內火災發生時所產生的熱量或煙霧進行探測及數據采集，然后對所采集的信號進行轉換處理，使其成為能夠被報警控制系統所識別的信號，從而自動發出火災報警信息。在火災自動報警系統設計方案中，熱量以及煙霧等信息的采集以及信號轉換應由火災探測設備完成，而火災報警控制設備則應主要負責信號接收以及與報警設備的聯動控制。

在地鐵車站火災自動報警系統的設計工作中，設計人員應堅持以預防為主的基本原則，通過防范以及消防滅火等多項技術措施的綜合應用為地鐵車站提供更加可靠的保護。同時，在地鐵車站火災自動報警系統的設計中，設計人員應將車站本身、區間、場段以及控制中心等區域均納入考慮范圍內，以全面提高地鐵車站的消防安全能力。此外，在地鐵車站火災自動報警系統設計中，設計人員還應嚴格遵守消防安全設計規范，優化自動火災報警系統結構，提高系統運行的穩定性以及可靠性，使系統組網更加靈活，從而使系統能夠更好地適應多種工況條件下的火災自動報警要求。如圖1。

圖1 地鐵線路火災自動報警系統全線組網方案

2、地鐵車站火災自動報警系統設計分析

在地鐵車站火災自動報警系統設計中，設計人員應科學構建系統網絡結構，以提高系統的火災自動探測以及自動報警能力。地鐵車站火災自動報警系統一般包括各類型火災探測設備、系統的輸入輸出模塊、手動報警裝置、隔離模塊和消火栓按鈕等，各功能模塊以環狀網絡結構與火災報警控制裝置相連接，以實現對地鐵車站站廳以及相關區域的火災探測以及自動報警功能。如圖2。

圖2 典型車站火災自動報警系統網絡構成方案

2.1 自動化地鐵車站報警系統中火災探測子系統設計要點分析

在自動化地鐵車站火災報警系統設計中，火災探測器不僅是構成自動報警系統的關鍵性環節，而且其質量性能也直接關系到火災報警系統能否正常發揮其功能。因此設計人員在自動化地鐵車站火災報警系統的設計工作中應嚴格遵守消防設計規范要求，充分了解地鐵車站的實際運行狀態以及環境條件等各項要素，并根據地鐵車站不同功能區域消防安全重點的不同選擇相應的探測器設備。在自動化地鐵車站火災報警系統設計中，設計人員應充分考慮探測區域高度因素，在不同高度空間內設置相應類型的探測設備，以確保能夠及時、有效地感知火災風險。

2.1.1 地鐵車站設備區及辦公區域自動火災報警系統設計

在地鐵車站的自動火災報警系統設計中，設計人員可以在車站的辦公區域以及部分設備用房中設置感煙探測設備。感煙探測設備在探測火災發生初期所產生煙霧時具有較好的探測效果，且能夠有效探測煙霧產生的多種場所類型。但由于感煙探測設備有限，探測半徑一般在5.8m 以內，因此在設置感煙探測設備時，設計人員應根據房間的具體面積合理確定感煙探測設備的布設位置以及布設數量。同時，在地鐵車站的計算機房以及變配電室等重要控制設備用房內，還應設置氣體滅火裝置。由于空氣流速以及環境相對濕度均較大，火災發生時所產生的氣體煙霧難以及時被感煙探測裝置所感知，因此在地鐵車站的洗手間以及茶水間等區域內應選擇溫度探測裝置等設備，以便通過探測溫度變化等來確保火災異常能夠被盡早發現，從而及時發出自動報警信息，保證地鐵車站的消防安全。

2.1.2 地鐵車站設備區走廊區域火災自動報警系統設計

雖然感煙探測裝置也可以應用在地鐵車站的走廊區域，但由于在走廊區域內通常布設有大量的專業線路，如在設計方案中采用點式探測設備類型會對探測效果以及后期的維護管理產生不利的影響，在管線下方設置探測設備會使探測設備無法對煙氣傳播方向上的具體濃度進行探測，而將探測設備布設在走廊空間的吸頂位置，則會增加設備的管理維護難度。因此在設計實踐中，設計人員可以在地鐵車站的走廊區域采用探測靈敏度更高、安裝操作簡便，能夠更好適應眾多管線存在環境的吸氣式探測設備，這樣既可以保證火災探測的有效性，也可以通過空氣采樣管的設置降低維護管理的難度。

2.1.3 地鐵車站公共區域自動火災報警系統設計

在地鐵車站火災自動報警系統的設計工作中，雖然感煙探測裝置也可以設置在地鐵車站的公共服務區域，但設計人員應充分考慮公共區域的實際裝修情況，如其吊頂部分的鏤空率達到了30%以上時，火災發生時所產生的煙氣就不會聚集在吊頂位置；而當吊頂鏤空率在15%以下時，則吊頂下方的煙氣聚集現象會較為明顯，因此在根據吊頂鏤空率的不同特點選擇相應感煙探測裝置布設位置。在對地鐵車站站臺區域的板下電纜夾層空間進行自動火災報警系統設計時，由于該區域空間通常呈狹長特點，一旦發生火災，在初期就會形成較大的燃燒面，且探測裝置的布設位置也會受到空間因素限制，因此設計人員應結合該區域特點以及后期的管理維護要求采用線形纜式的溫度感應類型探測裝置。為適應地鐵車站公共區域空間面積較大的特點，設計人員也可以采用探測靈敏度更高且便于檢修維護的吸氣式探測設備，而吸氣式探測設備的主機則應設置在地鐵車站的走廊空間內。但在采用該設計方案時應注意，與感煙探測設備相比，吸氣式探測設備難以對火災發生位置進行準確定位，可以根據實際情況綜合采用其他類型的火災探測設備，以提高火災探測效果。

2.1.4 地鐵車站區間自動火災報警系統設計

在地鐵車站火災自動報警系統的設計工作中，由于隧道區間貫穿連接了各個地鐵車站，其一旦發生火災也會對地鐵車站的消防安全構成嚴重的威脅，因此設計人員還應考慮車站區間的自動化火災報警需要，為地鐵系統的安全運行提供可靠的保障。與地鐵車站其他空間相比，隧道區間的空間面積有限，且存在復雜的電力、通信管線設施，不僅電磁干擾較強，還存在大量的粉塵，其運行工況條件較為惡劣，對普通火災探測設備的靈敏度和有效性都會產生一定的影響，視頻監測等技術設備無法應用于該區域。設計人員應根據地鐵車站區間特點，可以采用感溫光纖進行自動火災報警系統的設計，其技術原理主要是對光纖在溫度方面的敏感性特征的利用，通過隔離應變方式實時監測地鐵車站區間環境的溫度變化。感溫光纖探測技術具有較高的探測靈敏度以及環境適應性，且能夠實現對環境溫度變化的精確測定，建設及維護檢修較為便捷。

2.2 自動化地鐵車站報警系統中輸入輸出子系統設計要點分析

地鐵車站火災自動報警系統中，輸入輸出模板的主要功能是對外部設備狀態進行監測控制，設計人員應根據地鐵車站火災自動報警系統的實際情況合理確定輸入輸出模塊參數，以確保外部設備的狀態信息能夠及時、準確地向系統報警主機傳輸。

2.3 自動化地鐵車站報警系統中手動控制子系統設計要點分析

目前在地鐵車站火災自動報警系統的設計工作中一般可以采用帶電話插孔或者無電話插孔的兩類手動報警裝置。如果在設計方案中采用的是配置有電話插孔的手動報警裝置時，設計人員應將其與電話系統相連，且電話模塊應帶有電話地址，從而保證手動控制以及通話功能均能夠實現。同時應保證每個防火分區最少設置一只手動報警按鈕，并且從一個防火分區內的任何位置到最鄰近的手動報警按鈕的步行距離不應大于30m。在地鐵車站火災自動報警系統的消防電話設計中，應根據地鐵車站的不同位置設置不同壁掛式或者插孔式電話。一般在與火災報警系統聯動的消防水泵房、車站配變電室以及計算機房、環控機房等重點區域應采用壁掛式電話方式，而在消火栓處及其他位置則可以選擇插孔電話方式。

2.4 自動化地鐵車站報警系統中消火栓控制子系統設計要點分析

在地鐵車站火災自動報警系統設計中，設計人員應在消火栓箱體內設置消火栓按鈕，以便在火災發生時能夠及時啟動消火栓，以降低火災危害。設計人員應合理確定消火栓布設位置，優化消火栓啟動方案，以簡化控制操作，確保火災報警信息能夠及時準確發出。

2.5 自動化地鐵車站報警系統中隔離子系統設計要點分析

在地鐵車站火災自動報警系統的設計方案中，設計人員應根據系統結構特點以及地鐵車站電路布設、運行情況等多種因素，合理設置隔離模塊，每只短路格力模塊保護的火災探測器、手動火災報警按鈕和模塊等消防設備的總數不超過32 點；總線傳閱防火分區時，應在穿越處設置總線短路隔離模塊。現場部件出現故障時，短路隔離模塊可對故障部件進行隔離，最大限度保障系統整體功能不受故障部件的影響。

3、自動化地鐵車站火災報警系統聯動設計分析

在地鐵車站的火災自動報警系統設計工作中，設計人員還應使火災報警系統能夠與消防電源、消防自動噴淋系統、門禁、自動售檢票、防排煙設備、照明、廣播、電梯、防火卷簾等各個系統實現自動聯動控制，以便及時發布火災警報，引導人員疏散，并立即啟動消防滅火設施，從而最大限度降低火災風險以及災害損失，保證人民群眾的生命財產安全。如圖3。

圖3 消防聯動控制流程圖

3.1 合理確定火災報警系統聯動條件

設計人員在地鐵車站的火災自動報警與其他相關系統的聯動設計中，還應適當增設手動控制功能，以避免出現誤報誤動作的情況。在系統聯動設計中，設計人員應合理設定火災判定特點，以提高火災判斷的準確性。目前根據消防安全設計規范要求和設計實踐經驗，一般應在滿足同一防火分區內有2 個自動報警設備發出報警信息的；或在同一防火分區內有1 個自動報警設備和1 個手動報警設備發出報警信息的；或者結合氣體滅火系統綜合判定有火災發生的；或者以人工現場確認方式判定有火災發生這4 個條件中的任意一個時，即可判定發生火災，自動發出火災報警信息并啟動各聯動系統，從而及時開展消防救援工作。

3.2 地鐵車站火災自動報警系統聯動接口設計要點

為實現地鐵車站火災自動報警系統與其他消防安全系統之間的聯動，設計人員應加強聯動接口設計。通常地鐵車站火災自動報警系統是以通信協議方式來實現與環境與設備監控系統以及綜合監控系統之間的信息通信的。而MODBUS RTU 協議以及MODBUS TCP/IP 協議是目前比較常用的通信協議，其分別用于地鐵車站火災自動報警系統和環境設備監測控制系統以及綜合性監控系統之間的信息交互。在聯動設計方案中應采用雙機冗余方式設置這2 個聯動接口，以確保其具有較高的容錯率以及穩定性。而在設計氣體滅火系統和地鐵車站火災自動報警系統間的聯動接口時，則應采用光纖通信方式。

3.3 地鐵車站火災自動報警系統聯動功能設計要點

地鐵的消防聯動控制核心環節就是地鐵車站的火災報警系統與消防安全系統的聯動控制。在地鐵車站火災自動報警系統聯動消防系統的設計中，設計人員應合理選擇消防泵以及噴淋系統的啟動方式，一般可根據實際情況采用自動啟動、手動啟動以及消火栓按鈕啟動等。在地鐵車站火災自動報警系統聯動通風空調系統設計中，設計人員應按照消防安全要求合理設計通風空調系統的防排煙模式，并與環境設備控制系統進行聯動控制。此外，在聯動設計方案中，火災自動報警系統還應與地鐵車站的門禁、自動售檢票設備、垂直電梯、防火卷簾門、消防廣播、CCTV等其他系統之間實現聯動。

結語：

在地鐵車站的自動化火災報警系統設計中，設計人員應按照消防安全設計規范要求，結合地鐵車站的實際情況不斷優化系統結構，并通過各類消防安全設備的合理選擇完善自動化火災報警系統在探測感應、警報發出以及與其他消防設備聯動啟動等各方面的功能，從而確保地鐵車站的運行安全，最大限度降低火災損失和人員傷亡，為地鐵系統的健康有序發展奠定堅實的基礎，從而推動我國城市現代化公共交通事業的發展。