城市軌道交通消防切非設計分析

楊宗翰

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

城市軌道交通作為一種重要的公共交通設施，為居民出行帶來了極大便利，同時也對地區經濟發展起到了重要作用。近年來，國家及各地政府越來越重視軌道交通的發展建設。由于軌道交通設施屬人員密集場所，且多為地下建筑，發生火災時疏散難度較大，容易造成極大人員及財產損失[1]。

因此，消防系統的合理設置尤其是消防聯動的正常動作是軌道交通安全平穩運行的重要保障。在城市軌道交通消防聯動過程中，非消防電源切除（切非）是火災狀況下用電安全的基本保證。調研分析多地多個地鐵車站切非設計原則及方式，發現各地切非設計標準差異較大。

總結現行規范對切非設計的要求，并結合地鐵車站特點、建設和運營管理需求，針對典型非消防負荷給出切除方式、切除區域、切除時間及接口配置的設計優化建議。正常照明宜以防火分區為單位延時自動切除。切除環控非消防負荷前應保證其風閥正常關閉。弱電機房內VRV 設備可不參與切非。站臺門電源宜采用手動切非方式，切除與否應根據現場情況決定。

AFC 電源與PIS 電源宜在消防泵啟泵時切除。三級小動力負荷可以防火分區為單位切除。非消防電梯應在運行至疏散層且電梯門開啟后切除。不參與疏散的自動扶梯應延時切除或手動切除。區間檢修電源、變電所檢修電源切除與否應根據現場情況決定。

1 標準與規范

《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）第13.4.8 條規定：1.火災確認后，應能在消防控制室切斷火災區域及相關區域的非消防電源；2.火災發生后，除超高層建筑中參與疏散人員的電梯外，其他客梯應依次停于首層或電梯轉換層，并切斷電源。《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）第19.3.6 條規定：火災自動報警系統確認火災后，消防控制設備應按消防分區在配電室或變電所切斷相關區域的非消防電源。《火災自動報警系統設計規范》（GB 50116—2013）第4.10.1 條規定：消防聯動控制器應具有切斷火災區域及相關區域的非消防電源的功能，當需要切斷正常照明時，宜在自動噴淋系統、消火栓系統動作前切斷。《交通建筑電氣設計規范》（JGJ 243—2011）第14.2.7條規定：火災報警確認后，應在消防控制室自動或手動切除相關區域的非消防電源。

2 切非模式調研

雖然以上規范給出了切非的相關要求，但是并未明確切非的范圍和具體實現方法。在實際設計過程中，一方面需要保證消防設備用電可靠性，防止非消防線路短路、過載產生越級跳閘進而導致火勢蔓延、避免消防救援人員受到二次傷害，非消防電源需要做到應切盡切；另一方面需要考慮到火災發生初期人員快速疏散的需求，在一定時間內保留部分非消防電源正常運轉。

相關工作人員調研了全國不同區域4 個城市的軌道交通切非設計原則及方式，發現各地切非方案存在較大差異，主要包括切除負荷的類型、切除方式、切除區域、切除時間以及接口配置。

表1 統計了全國不同區域4 個城市不同軌道交通線路6 個地鐵車站在發生火災情況下的切非類型。

其中，車站1 為高架車站，其余車站為地下車站。從表1 中可以看出，不同城市在切非類型上存在差異，即使是同一座城市，其不同期線路的切非原則也不盡相同，這主要與車站的現場情況以及消防的實際需求相關。具體而言，各站在火災情況下均切除公共區、設備區及區間的正常照明、不參與消防疏散的直升垂梯、VRV、三級小動力負荷、區間檢修電源、廣告照明、污水泵、便民服務及配套設施用電和地鐵配套等商用電。其中，設置了冷水機組及配套設施、節能控制系統的車站均切除了該負荷。對于二級小動力負荷，除車站1 外，其余各站均切除該負荷。對于環控非消防負荷、變電所檢修電源、出入口自動扶梯、一級負荷中的風亭潛污泵、安檢、AFC、站臺門等非消防負荷，各站實際切非情況差異較大。除切非類型差異之外，不同城市不同軌道交通線路的切除方式、切除時間和接口配置原則也不盡相同。例如，針對區間正常照明用電，部分線路采取了獨立切非的方式，在區間正常照明配電箱電源端由FAS 接入分勵脫扣器，部分線路則設置正常照明總箱，在400V 開關柜內采取“一刀切”的方式集中切非，這一點是值得商榷的。依據前文提到的規范要求，切非應在保證利于消防救災的前提下，盡量縮小斷電范圍，具體而言，切除應按樓層或防火分區范圍順序實施，但是考慮到消防聯動系統調試及運營維護的復雜性[2]、火災狀況的不可預測性，在現實中很難做到點對點精確斷電，因此實際設計和建設過程中，切非往往是以區域為單位進行的，盡量追求切非區域的最小化、人性化。

3 切非模式優化建議

綜合分析多地城市軌道交通車站設計建設情況，本文針對一些典型非消防負荷給出了切除方式、切除區域、切除時間及接口配置的建議，如表2 所示。

表2 地鐵車站典型非消防負荷切除方式、切除區域、切除時間及接口配置建議表

3.1 正常照明負荷

由于正常照明有利于人員疏散，火災發生時立即切斷正常照明會造成不必要的恐慌，因此站內正常照明應當延時切除，且切除范圍應當盡可能小。一般而言，城市軌道交通車站站廳和站臺公共區均為一個獨立防火分區，設備區依據其大小常劃分為2～3 個防火分區，因此火災狀況下正常照明可以依照防火分區劃分的情況進行分區域切除。當設備區正常照明需要按區域切非時，分勵脫扣器需要控制設備區正常照明總配電箱內各饋線回路斷路器。在實際設計和建設過程中，考慮到消防聯動控制系統的調試和后期運營維護過程十分復雜，常采用在400V 低壓柜處集中切除設備區整端正常照明負荷的切非方式。對于區間正常照明，同樣需采取延時切非措施，切除范圍可按照區間的設計分界劃分，但應注意分界點附近發生火災時需同時聯動兩側消防系統進行相應切非操作[3]。

3.2 風、水負荷

對于環控系統中的非消防負荷，尤其是非消防大系統和小系統電源，火災時應當全部切除，且需保證切除前與消防無關的風閥全部關閉，以避免發生串煙事故。對于VRV 電源，目前常見的做法是火災時將其全部切除，但是在一些特殊情況下，VRV 斷電會導致弱電機房出現溫升等異常現象，對設備安全運行造成隱患，大部分弱電設備與消防及行車息息相關，因此有必要在火災范圍不涉及弱電機房時，保持其內VRV 設備處于正常運行狀態。對于風井雨水泵，由于其可兼做排除消防廢水用，因此當火災不涉及其所在防火分區時可保持其正常運行狀態。而對于出入口排水泵，雖然其也可兼做排除消防廢水用，但是由于其僅適合在出入口火災后排除附近消防廢水，因此應當在火災時全部切除，火災后恢復供電。此外，出入口排水泵常與出入口自動扶梯或直升電梯同一配電箱供電，因此其切除點可以設置在400V 低壓柜內，切除時間及切除方式與出入口直升電梯或自動扶梯保持一致，當出入口自動扶梯參與消防疏散時，應當在現場配電箱中的排水泵饋出回路設置分勵脫扣器，此時出入口排水泵可在確認火災后立即切除。

3.3 系統負荷

對于安檢、閘機設備和門禁系統，當其在通電狀態下才能釋放時，應在FAS 控制并確認閘機、門禁開門且防火門動作到位后方可切除，但應注意票務室門禁是否自動釋放及參與切非需征求運營單位意見，此外還需在車控室IBP 盤上設置手動釋放開關，此開關應能釋放站內所有閘機和門禁。由于站臺門位于站臺層公共區和區間的交界位置，因此火災狀況下站臺門的響應動作應與起火位置及列車狀態相關，站臺門電源切除與否的判斷條件較為復雜，宜根據現場實際情況采用手動方式進行切除。對于AFC 電源，當AFC 設備斷電前需要一定時間存儲數據時，應當延時切除，此時宜在消防泵啟泵時切除。對于PIS 電源，其在火災初期可為乘客提供提示信息，有利于人員快速疏散，因此應當延時切非。

3.4 其他動力負荷

對于三級小動力負荷，常設置總開關并在總開關處集中切除[4]。若想增加運營管理的靈活性及火災切非的針對性，也可依據防火分區在400V 低壓柜及各配電箱饋出回路實現精確切非，與設備區正常照明的分區切非方式相似，這種三級小動力負荷的分區切非方式也會帶來調試及運營維護的困難。對于站內及出入口直升電梯，應當在確認收到電梯運行至疏散層且電梯門已開啟的信號后切除，為提高電梯運行可靠性，也可增設蓄電池作為電梯在緊急情況下的后備電源[5]。對于非疏散用自動扶梯，突然停止運行可能導致乘客摔倒及踩踏事故，因此需延時切非，當采用自動切非方式時可以以疏散時限或消防泵啟泵為切非信號，當采用手動切非方式時可在車控室遠程切除，也可在現場通過停機按鈕就地停機。對于區間檢修電源，由于區間距離較長、情況復雜，火災狀況下存在緊急救援用電的可能，因此區間檢修電源不宜立即自動切除，應當根據現場實際情況采取手動方式切除。對于變電所檢修電源，考慮到火災狀況下斷路器越級跳閘等故障出現的可能性大大增加，當火災范圍不涉及變電所的所在防火分區時，不宜切除該負荷。

以上切非原則在常見“一刀切”方式的基礎上增加了依據防火分區的分區域切非精細化切非方式，相比之下更加貼近規范要求，在現實情況下更加契合了消防疏散需求，同時也盡可能降低了火災造成的影響。需要注意的是，分區切非在末端配電箱饋出回路上完成，切非完成后相應饋出回路斷路器上端依然帶電，此時配電箱電源電纜應全程采用封閉式母線槽敷設且配電箱防護等級需滿足火災工況要求。此外，當采用分區切非方案時，動照專業在設計及向FAS 提資時需明確接口位置并標注清楚切除負荷與防火分區對應關系。在地鐵運行階段，車站運維人員需充分認識到切非對消防的重要性，熟練掌握車站消防聯動控制系統運行機制，尤其是分區切非的對應關系以及手動切非的條件及點位。

4 結語

城市軌道交通車站切非是保證消防配電可靠、乘客及救援人員生命財產安全的重要環節。本文在分析全國多地已建及在建城市軌道交通線路切非設置情況的基礎上，以規范及標準要求的精細化、人性化控制為導向，結合地鐵車站特點、建設和運營管理需求及筆者自身工程設計經驗，針對地鐵車站內的典型非消防負荷給出了切除方式、切除區域、切除時間及接口配置的設計建議，為后續城市軌道交通設計和建設過程中的切非設計提供了參考。