探讨地铁火灾自动报警系统的设计及其应用

杜炎

（中交机电局武汉设计院，湖北武汉 430000）

0 引言

通过做好FAS的设计与应用，能够有效提高地铁项目运行期间的安全效果。因此，设计人员要加强对FAS设计标准与基本原理的研究，并采取针对性措施提升消防系统和火灾报警系统之间的联动控制效果，不断提高火灾发生期间的人员疏散效率，增强火灾等安全事故的应急处置能力，进而为乘客提供一种更加安全、便利的通行方式。

1 概述

1.1 地铁火灾自动报警系统的设计原则分析

在开展系统设计工作时，要严格遵循“预防为主、防消结合”的重要原则。首先，应当将地下车站、车辆段以及停车区域等重要用房作为一级保护对象开展相关的防火设计；其次，还要针对停车场、车辆段等一般用房的特点，按照二级保护对象开展防火设计。对于火灾自动报警系统而言，它不仅有着较高的可靠性与稳定性，并且组网工作相对灵活。此外，火灾自动报警系统的布线方式较为简便，有着良好的抗电磁干扰的优势。需要注意的是，地铁项目所采用的火灾自动动报警装置，既要获得市级消防部门的通报认定，同时还要顺利通过质量监督检测部门的严格检验。

1.2 地铁火灾的特点分析

一方面，地铁火灾的火势蔓延速度较快。火灾发生期间，可燃物通过燃烧所释放的热量可以按照如下的公式进行计算：Q=at2。其中：a-可燃物燃烧初期与增长期的时间常数，单位为kW/s；Q-燃烧过程释放热量的速率，单位为kW；t-燃烧时间。通过上述公式能够看出，Q与t之间存在着平方关系，随着燃烧时间的不断推移，燃烧过程的热量释放速率将急剧增大，使得火势蔓延的速度大大加快。另一方面，一旦地铁发生火灾，内部人员的逃生相对困难。地铁地铁是一个较为封闭的空间，人员的逃生途径极为单一。地铁内的人员，只能通过安全疏散通道撤离到外部空间。同时，逃生期间还可能引发踩踏事件。此外，地铁火灾的扑救难度较大。地铁处于一个相对密闭的空间内，火灾发生期间产生的大量浓烟将在短时间内充满整个空间。在这一情况下，乘客难免出现紧张、慌乱的情绪，由于内部人员只能通过出入口逃生，消防人员也只能通过出入口进入到火灾现场。因而，消防人员极有可能与逃生的乘客出现碰撞，并且很难在短时间内达到火灾地点并开展有效的扑救工作。

2 地铁火灾自动报警系统的设计研究

2.1 火灾探测器设计

对于火灾探测器而言，它是火灾自动报警系统的重要组成部分，该装置的设计与应用对于整个系统的运行效果有着直接的影响。因而，要结合地铁站实际运行状况，切实做好火灾探测器的设计：①设计期间要做好地铁环境的分析[1]。比如，在对防爆区域进行火灾探测器的设计时，应选择具有防爆性能的探测器，同时还要根据实际需求进行防护等级的设计；对使用可燃气体的房间，应增设可燃气体探测器。②设计期间还需要根据探测区域的高度选择不同类型的探测器。比如，针对超过12m的高大空间，应优先选用线型光束感烟火灾探测器或者吸气式感烟火灾探测器。下面，就针对车站、车辆段、停车场以及地下区间的实际状况，对探测器的选型问题做出研究。

2.1.1 车站现场探测器的选型

首先，对于设备与办公用房而言，在进行探测器选型的期间，宜选择感烟探测器。在风室以及洗手间等区域，由于气流速度与相对湿度较大，因而不必设置烟雾探测器。同时，在变配电室与计算机机房，需按要求进行气体灭火系统的设计。其次，在设备区走廊，可以选择点式感烟探测器。但是，考虑到地铁站的设备种类较多，并且管线分布密集，如果选用点式探测器，将增加后续维护、检修工作的难度。因而，在设备区走廊可以选用吸气式感烟火灾探测器。这主要是由于吸气式探测器有着较高的探测灵敏度，并且后期维护工作相对简便。此外，在车站内的公共区应根据吊顶的镂空率来选择探测器的设置位置，如果公共区域的吊顶镂空率超过了30%，那么在吊顶位置处不会出现烟气聚集的现象，因而应当将探测器设计在吊顶的上方区域。但是，如果公共区域的吊顶镂空率小于15%，那么应当在吊顶下方位置设置感烟探测器。对于站台层公共区还应考虑隧道活塞风的影响。另外，对于站台板下电缆夹层而言，这一区域相对狭长，在火灾发生初期燃烧面较大，并且探测器的安装、维修难度较大，因而设计期间可以选用缆式线型感温探测器。

2.1.2 停车场与车辆段现场的探测器选型

由于检修库与段场停车库的空间高度较大，因而不适合采用点式探测器。具体设计期间，可以根据实际情况采用以下几种类型的探测器：①考虑到上述区域的空间较大，宜采用线型光束感烟火灾探测器。这一类型的探测器能够对发射光源和干扰光源进行有效的分辨，并且探测精度相对较高。但是，由于车库安装的探测器会受到车辆行驶中震动的影响，将导致探测器发生误报等问题。②还可选用吸气式感烟火灾探测器。这一类型的探测装置成本较高，但后期维护检修工作较为简便。由于空气采样管所使用的是PVC管材，因而运行期间不会受到电磁干扰的影响，同时对周围环境有着较强的适应能力。现阶段，吸气式感烟火灾探测器在一些高大空间的火灾报警工作中有着相对广泛的应用。③还可以联动闭路电视系统，对火灾发生场所进行视频监控[2]。

2.1.3 地下区间探测器的选型

首先，由于地铁隧道区间需要安装电线电缆、消防管网、疏散平台等，因而探测器的安装空间受到了一定的限制。其次，地铁隧道区间的粉尘较多，存在着较强的电磁干扰问题，并且隧道区间的湿度大、风速高，因而一般选用感温光纤对隧道内的动力电缆进行探测。

2.2 消防联动控制设计

在开展消防联动控制设计期间，应重点做好以下几方面的工作：①要提高灭火系统的设计质量。需要注意的是，由于在车控室内监控的站务人员无法对火灾现场情况有充分的了解，因此火灾自动报警系统只具备启动消防泵的能力，而不具备停止消防泵的权利。②要重点做好防排烟控制系统的设计质量。比较特殊的是，由于排风兼排烟风机在平时和火灾的情况下都会使用，因此采用平时由环境与设备监控系统（BAS）监控，火灾时由FAS发出指令BAS来执行的模式。③要注重机电设备的设计质量，并将防火卷帘、电梯控制、EPS应急强启、切除非消防电源等相关设备联动作为基本的设计内容[3]。

地铁投入运营后，为避免出现错误报警问题，一般会增加站务人员或值班人员现场查看并确认的环节。当火灾报警控制器处于手动状态时，在收到两个独立的报警触发装置的报警信号后，还应由人工确认，才能向其他联动控制设备发出火灾报警信号。

3 地铁火灾自动报警系统的应用分析

通过在站厅、车辆段及停车场的不同区域安装合适的火灾探测器，能够实现对火灾的探测，及时发出警报。其中，图1为FAS网络拓扑结构示意图。

图1 FAS网络拓扑结构

具体应用期间，首先需要对缆式线型感温探测器、感温光纤、吸气式感烟火灾探测器等探测器的探测温度或探测浓度进行设定，进而实现对火灾的有效预警。

为了确保消防救援过程中通信的可靠性，消防专用电话系统应采用独立的通信网络。在消防控制室（或车站控制室）中设置一台可以拨打外线的消防电话主机，并在重要的设备机房设置消防电话分机，并辅用对讲机通话的形式，确保消控室的指令能传达至火灾现场。这样一来，才能合理有效的安排救灾工作，避免火势进一步的蔓延[4]。

此外，为提高人员疏散速率，还要根据车站是否属于换乘车站等实际状况，建立人员疏散动态模型，借助软件模拟的方式对人员疏散工作提供相应的指导。

4 结束语

相对于其他交通工具而言，地铁火灾的控制难度较大，逃生通道极为单一。因而，要加强对火灾自动报警系统的设计与应用，争取在火灾发生初期对其进行有效的消除，进而为乘客的疏散提供有利的条件，并提升地铁通行期间的安全系数。