基于现行规范的地铁应急照明设计探讨

杜东平，陈 剗

机电工程

基于现行规范的地铁应急照明设计探讨

杜东平，陈 剗

（成都市建筑设计研究院，成都 610094）

针对应急照明现行规范在地铁上的设计差异及争议，通过对集中电源、区间疏散照明的配电方案进行对比分析；对电压偏差、应急照明照度的取值、公共区备用照明、区间方向标志灯、吊装标志灯等设置等进行分析探讨，提出目前应急照明设计的一些具体方案及做法。对于集中电源的配电，建议根据消防负荷分布选择在车站两端设置消防小动力箱或疏散照明双切箱；消防应急灯具端子处电压偏差可按额定电压的20%核算；区间疏散照明建议选用10 W灯具，按10 m间距布置；公共区备用照明和吊装标志灯的设置，建议根据当地消防和运营要求决定；各场所的疏散照度值建议按较大值执行。

地铁；集中电源配电；区间疏散照明；电压偏差；备用照明；应急照明照度

《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB 51309-2018)实施之前，中国没有一本系统阐述消防应急照明和疏散指示系统设计要求的技术标准，应急照明的设计条款分散在数本规范中，产品标准GB 17945也被设计人员参照执行。前几年厂家宣称的智能疏散系统，虽然在一些公共建筑、地铁车站及隧道得到应用，但在部分项目中存在控制逻辑不合理、调向时间不满足实际要求、过度使用动态调向功能、人身安全保障低等乱象[1]。

新规GB 51309应运而生，条文覆盖了设计、施工、调试、检测、验收与维护保养的全生命周期。实施后的宣贯答疑搭配发布的《应急照明设计与安装》图集，在民建上的设计做法已逐渐形成统一认识。在地铁行业尽管有过宣贯，但在一些具体落地方案上存在不少差异，或执行力度不一。

1 现行规范执行探讨

因地铁车站及隧道区间的灯具安装高度均距离地面/道床面8 m以下，应选用A型消防灯具。采用安全电压，人身安全保障大幅提升，需要研究安全电压灯具的长距离供电。

各相关设计院所(以下简称各院)设计方案差异或争议点主要有：集中电源配电、电压偏差值、区间疏散照明配电、公共区备用照明、疏散及备用照明照度值、区间方向标志灯、吊装标志灯、地面标志灯的设置等；另外《地铁设计防火标准》《交通建筑电气设计规范》《城市轨道交通照明》部分条款与GB51309标准不一，设计时如果处理这些冲突，下面将逐一分析。

2 集中电源配电

2.1 车站集中电源配电

地铁车站均设置了消防控制室(车控室)，应选用集中控制型；按防火分区划分情况分散设置A型集中电源，便于维保管理和降低系统风险范围。以标准2层地铁站为例：设备区的每层每端各设1个集中电源，若设备区有多个防火分区，可在对应防火分区增设集中电源；公共区、出入口灯具数量较多，站厅公共区每端各设2个集中电源，站台公共区每端各设1个集中电源。同一房间的集中电源设置1个双切箱，因A型集中电源均为单相配电，功率小、数量多且位置较分散，全部从低压柜馈出不合理。现有两种方案为这些集中电源配电。

方案1的配电系统图见图1。即在每端设置1组消防小动力箱，一般情况下一端只设置1组。消防小动力箱视电气房间布置及负荷分布可设置在站厅、站台、设备层。换乘站及有外挂设备区等根据建筑布局可适当增加。从每个消防小动力箱各馈出1个回路至同端的集中电源双切箱。另一种做法是每端设1个疏散照明双切箱，同端的双切箱链式配电，仅供疏散照明集中电源用，配电级数可减少一级。

图1 车站及区间集中电源系统图(方案1)

Figure 1 Station and tunnel centralizing power supply system (scheme 1)

方案2的配电系统图见图2。即在0.4 kV开关柜室设置2个疏散照明电源箱，负责整个车站及区间所有集中电源双切箱的配电。严格按照GB50016要求，在每个防火分区设集中电源，并在末端设双切箱[2]。

图2 车站及区间集中电源系统图(方案2)

Figure 2 Station and tunnel centralizing power supply system (scheme 2)

2.2 区间集中电源配电

区间集中电源的配电，对应也有两种方案：①按GB 51309对前端电源的要求，只需从消防电源箱单回路供电至区间集中电源；②双回路配电至区间集中电源末端处现场切换。区间集中电源与车站应急照明控制器之间采用耐火光纤环形连接。

2.3 集中电源放置位置

关于集中电源放置位置，地铁设计防火标准GB 51298-2018第4. 1. 4 条规定“蓄电池室等火灾时需运作的房间，应分别独立设置，并应采用耐火极限不低于2.00 h 的防火隔墙和耐火极限不低于1.50 h 的楼板与其他部位分隔[3]”。规范是为了避免这些火灾危险性较高的关键设备房与公共区等区域火灾相互影响。部分线路设计时禁锢于此规定，要求所有集中电源均单独设置房间。

因A型集中电源容量均不超过2 kVA，相比传统EPS容量小很多，与其他配电箱放置在一起的火灾隐患也小很多。只要确保照明配电室独立设置且满足蓄电池运行环境要求，照明配电室火灾不影响公共区等区域的安全，就不用单设集中电源的房间。设计时需提资通风专业在照明配电室设空调，提资给排水设置气体灭火。

GB 51309规定按防火分区划分情况设置集中电源，有条件时每个防火分区单独设置集中电源，无条件时可以放置于相邻防火分区，配电引自同一防火分区的消防电源配电箱即可。结合电气设备房分布情况，有EPS端的集中电源统一放置于应急照明电源室(同属蓄电池)，无EPS端的集中电源统一放置于相应防火分区的照明配电室。

方案1公共区的集中电源统一放置于相邻防火分区的照明配电室(或应急照明电源室)，集中电源双切箱数量比方案2少；区间比方案2少了一根电缆。方案1在两端各设一组消防小动力箱，减少了总箱馈线跨公共区的数量。同时消防小动力箱可以给同端除集中电源外的消防设备供电：如气体灭火、防火卷帘、消防电动蝶阀等。方案2公共区的双切箱及集中电源需放置于公共区，如果箱体直接暗装于公共区侧墙，不满足GB51309要求，若单独设置配电间，则建筑很难找到合适的位置布置。综上所述，集中电源配电建议按方案1设计，根据消防负荷分布情况选择设置消防小动力箱或疏散照明双切箱。

3 电压偏差

现在的消防应急照明灯均采用LED光源，不同于传统的光源，很多厂家的灯具采用恒功率的工作方式，以保证灯具在允许的波动范围内均能保持照度、表面亮度等产品性能指标。考虑到实际工程应用中长距离灯具的压降损耗，结合现在LED技术条件，GB 51309- 2018第3.3.6 条规定“任一配电回路配接灯具的额定功率总和不应大于配电回路额定功率的80%[4]，”新修订的产品标准GB 17945规定灯具端子处的最低运行工作电压为额定工作电压的80%[5]，两个标准均限制为额定电压的80%，避免灯具和集中电源过载工作。

根据应急照明设计与安装图集19D702-7，电压偏差有2种计算方法，简算公式为负载等效集中设置到线路末端的理想状态；详算公式为负载沿线路均匀布置且为恒电流工作方式。消防灯具为恒功率工作方式时，线路末端灯具的工作电压降数值大于详算值并小于简算值，详算值大约为简算值的51%～60%。故选用主流厂家消防灯具，按20%的电压降简算公式计算，灯具端子处的实际电压偏差值也小于20%。

GB 50034-2013第7.1.4规定“应急照明和用安全特低电压(SELV)供电的照明不宜低于其额定电压的90%[6]”，GB 50052-2009第5.0.4规定“应急照明灯具端子处电压偏差允许值为-10%额定电压[7]”。有的线路设计时受制于当前工程系列规范条款，要求按10%核算消防灯具的电压降。注意两条款是依据以前的光源特性及技术条件编制，LED技术发展日新月异，设计可依据最新修订的GB17945和应急照明图集，按20%简算公式核算线路的末端压降。特别是隧道区间，灯具带载距离可显著延长。

4 区间疏散照明配电

区间灯具可采用集中电源或自带蓄电池供电，两种方式各有优劣。集中电源便于维护更换，系统风险范围相对较大，自带蓄电池反之。现以集中电源方式讨论。

按GB 51298规定，两条单线载客运营地下区间之间应设置联络通道，相邻两条联络通道之间的最小水平距离不大于600 m。利用这些区间联络通道和车站端的照明配电室放置区间集中电源，每个集中电源的最大配电半径一般不超过340 m。如果站内有超长的配线段区间，可在配线区间端头处增设集中电源。

根据GB 51309对回路电流、功率的限制条件，每个回路(DC 36 V)所带灯具总功率不应超过172.8 W。方向标志灯功率不超过2 W，疏散照明灯功率均大于5 W，设计时先核算疏散照度，满足“地下区间道床面疏散照明的最低水平照度不应小于3 lx”的要求，然后根据联络通道分布情况及区间长度核算线路电压降后选择导线截面。区间工作照明一般为间隔10 m布置一盏。疏散照明布置及配电现有2种方案。

方案1：疏散照明灯选用10 W，间距跟工作照明一致，10 m布置一盏(340 m长度每个回路的灯具间距为20 m)，按第3节所述的20%简算公式核算线路的末端压降，340 m区间应选择2×10截面导线。方案1的区间照明布置及配电示意图见图3。

方案2：疏散照明灯选用6 W，间距7 m布置一盏(340 m长度每个回路的灯具间距为14 m)，按第3节所述的10%简算公式核算线路的末端压降，340 m区间应选择2×16截面导线[8]。方案2的区间照明布置及配电示意图见图4。

两种方案的电压降计算结果见表1，配电半径170 m的站内配线区间采用单回路配电，配电半径340 m以内的正线隧道区间采用双回路交叉配电。其中工作电压降为估算值，与回路实际功率、供电距离相关。

方案1按10 m间距，工作照明与疏散照明间隔5 m布置，便于安装定位。方案2按7 m间距，存在与工作照明灯具安装位置冲突的情形，且安装定位时不太方便。相比方案1，其电压降按10%控制，过于保守，导线截面比方案1大一个规格；疏散照度也略低于方案1；同时灯具数量增加，带来的T接线点故障隐患也增加。综合考虑建议按方案1设计。

图3 区间照明布置及配电示意图(方案1)

Figure 3 Tunnel lighting arrangement and distribution (scheme 1)

图4 区间照明布置及配电示意图(方案2)

Figure 4 Tunnel lighting arrangement and distribution (scheme 2)

5 公共区备用照明

关于备用照明设置场所，按照GB 51298-2018中规定限定为“火灾时仍需坚持工作的房间”，主要包括车控室、站长室，消防泵房、气瓶间，隧道风机房、防排烟机房，变电所、环控电控室、配电室，通信、信号机房，站台门控制室等设备管理房，部分运营公司会要求站务室、会议室、票务管理室也设50%的备用照明。对于公共区只要求设疏散照明。

GB 51309实施之前，车站公共区一般是选取工作照明灯具的10%～25%作为应急照明灯具，公共区备用照明与疏散照明实际是合在一起的。因城市轨道交通照明GB/T 16275-2008规定非24 h连续运营的城市轨交公共场所应设值班照明，照度不低于正常照度标准值的10%，故之前设计时一般将此应急照明灯具设置为常亮，兼做值班照明。

按照GB 51309第3.8.1条规定“避难间(层)及配电室、消防控制室、自备发电机房等发生火灾时仍需工作、值守的区域应同时设置备用照明、疏散照明和疏散指示标志。”备用照明与疏散照明需严格区分开。公共区是否属于仍需工作值守的区域存在争议。

表1 区间线路电压降

不单设公共区备用照明的观点认为，公共区没有安装不能中断运行和工作的设备，火灾时不需工作值守，且公共区正常照明通过设2个照明总箱交叉配电，各带50%正常照明灯具，总箱电源分别由变电所不同低压母线段供电，可兼做备用照明。选取10%的正常照明灯具单独控制(通过智能照明控制系统实现)，作为非运营期的值班照明。

单设公共区备用照明的观点认为公共区发生火灾时，工作人员需要值守不能撤离，属于仍需工作值守的区域。按照交通建筑电气设计规范JGJ243-2011表8.3.2规定“备用照明设置部位中包含站厅”，强条8.4.2规定“应急照明的配电应接相应建筑的最高级别负荷电源供给，且应能自动投入[9]”。故公共区应设置备用照明，且应按特级负荷配置EPS。另外疏散照明照度值仅为5 lx，设置备用照明后较高的照度可提升疏散效率和灭火救援条件。即选取≥10%的普通照明灯具作为备用照明兼值班照明，灯具不需消防认证。公共区备用照明按以前的双电源+EPS配电，EPS蓄电池的持续供电时间选用60 min即可。

公共区设备是否用照明，建议与当地消防部门沟通，明确验收要求，消防部门无硬性要求的情况下，再征求业主，特别是运营的需求来决定。

6 应急照度值

关于各场所的疏散照度值，GB 51298-2018第11.2.4条规定“车站疏散照明的地面最低水平照度不应小于3 lx，楼梯或扶梯、疏散通道转角处的照度不应低于5 lx”；JGJ 243-2011第11.2.4条规定“疏散通道的疏散照明地面最低照度值不应低于2 1x，且主要出入口、楼梯间及人员密集场所内的疏散照明地面最低照度值不应低于5 1x”；GBT 16275-2008(城市轨道交通照明)第6.1.1条规定“车站疏散照明照度不小于5 1x[10]”，按照GB51309中各场所地面最低照度表，设备区疏散走道不应低于1 lx；地铁车站公共区域(除楼扶梯外)不应低于3 lx；公共区楼梯及扶梯属于人员密集场所，不应低于10 lx。

梳理这4本规范，建议各场所疏散照度值按较大值执行，提升疏散条件。即车站设备区疏散走道不应低于3 lx，设备区楼梯间不应低于5 lx；公共区域(除楼扶梯外)不应低于5 lx，公共楼扶梯不应低于10 lx。另外疏散照度是指地面水平最低照度，不能采用一般照明的平均照度进行计算。期望软件厂商开发配套的疏散照度计算程序，解决目前验证疏散照度困难的窘境。

关于备用照度值，JGJ243-2011第8.5.2条中规定“备用照明的照度值不应低于该场所一般照明正常照度值的20%”，GB51298-2018第11.2.4中规定“不低于正常照度值的10%”。因设置备用照明的场所均已同时设置疏散照明，且备用照明可靠性低于疏散照明，最小备用照度值可按10% 执行，减小EPS容量。

7 方向标志灯

关于带米标的方向标志灯，GB 51309规定“地铁隧道宜选择带有米标的方向标志灯”。GB 51298-2018第5.6.6条规定“地下区间纵向疏散平台上应设置疏散指示标志和与疏散出口的距离标识”。部分线路并未选用带米标的标志灯，认为5.6.6条并未明确规定标志灯必须自带米标，可另行贴附距离标识，遵循后实施的专业规范GB 51309可不选用。

区间环境恶劣且距离较长，逃生时心情紧张、缺乏安全感，标示出当前位置与前方联络通道或安全出口的距离，让乘客明确与安全出口的距离。条款编制是为了提高疏散效率、加强疏散信心。建议设计从严执行，选用带米标的方向标志灯。

关于吊装的方向标志灯，GB 51298-2018第5.6.2及5.6.4条规定“在这些标志相对应位置的吊顶下宜增设疏散指示标志”。即在墙面疏散指示灯对应吊顶位置增设高位疏散指示灯，此条各院执行不一。

不支持增设的观点认为墙面和地面均已设置，已有两条疏散指示路线，吊装的疏散指示灯容易被相邻的导向牌遮挡视线。GB 51298给了选择权可以不增设吊装，只需按GB 51309在疏散出口附近增设多信息复合标志灯。

支持增设的观点认为人员在车站内疏散时比较拥挤，墙面及地面低位安装的疏散指示标志只能指示前面的疏散人员，难以指示后方的人员，高位吊装方向标志灯可提升后方人员疏散效率。吊装标志灯对实际疏散有多大提升尚无数据，关于此条，建议设计总体会同业主根据当地消防部门验收要求和运营需求来决定执行与否。如果增设应注意吊装高度处于储烟仓以下，避免被烟雾遮挡。

关于地面方向标志灯，GB 51309规定间距不应大于3 m，此条在800 mm模数的地面上安装稍显不便。标志灯不能在瓷砖中间安装会影响美观，适当放宽至3.2 m可更方便施工。另外壁装和吊装的方向标志灯安装是按规格区分的间距，地面标志灯是否也按规格提出不同间距更合理？

8 结语

对于集中电源的配电，建议根据消防负荷分布情况选择在车站两端设置消防小动力箱或疏散照明双切箱。公共区及区间的集中电源可不在末端设双切箱；区间集中电源只需从消防电源箱单回路供电；集中电源统一放置于照明配电室或应急照明电源室，不用单设蓄电池间。消防应急灯具端子处电压偏差允许值可按额定电压的20%简算公式核算。对于区间疏散照明，建议选用10 W灯具，按10 m间距布置；配电半径170 m的站内配线区间采用单回路配电，配电半径340 m的正线隧道区间采用双回路交叉配电。

对于公共区备用照明和吊装标志灯设置，根据当地消防部门验收要求和运营需求而定。各场所的疏散照度值建议按较大值执行；最小备用照度值可按正常照明的10%执行。区间方向标志灯应选用带米标、可调向的标志灯。

因新系统在地铁尚无成熟方案可借鉴，各院对规范未明确之处仁者见仁、智者见智。期待地铁相关的图集尽快发布，为规范落地执行提供指引。期望《城市轨道交通照明》《建筑照明设计标准》《供配电系统设计规范》应急照明相应条款根据技术发展及时修订，与GB51309等其他标准协调一致。

[1] 丁宏军, 郑庆军, 刘凯. 消防应急照明和疏散指示系统[M].成都: 四川科学技术出版社, 2019.DING Hongjun, ZHENG Qingjun, LIU Kai. Fire emergency lighting and evacuate indicating system[M]. Chengdu: Science and Technology of Sichuan Press, 2019.

[2] 建筑设计防火规范: GB 50016-2014[S]. 北京: 中国计划出版社, 2013. Code for fire protection design of buildings: GB 50016- 2014[S]. Beijing: China Planning Press, 2018.

[3] 地铁设计防火标准: GB 51298-2018[S]. 北京: 中国计划出版社, 2018. Standard for fire protection design of metro: GB 51298- 2018[S]. Beijing: China Planning Press, 2018.

[4] 消防应急照明和疏散指示系统技术标准: GB 51309- 2018[S].北京: 中国计划出版社, 2018. Technical Standard for fire emergency lighting and eva­cuate indicating system: GB 51309-2018[S]. Beijing: China Planning Press, 2018.

[5] 消防应急照明和疏散指示系统: GB 17945-2010[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011. Fire emergency lighting and evacuate indicating system: GB 17945-2010[S]. Beijing: China Standard Press, 2011.

[6] 建筑照明设计标准: GB 50034-2013[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2013.Standard for lighting design of buildings: GB 50034-2013[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2013.

[7] 供配电系统设计规范: GB 50052-2009[S]. 北京: 中国计划出版社, 2010.Code for design electric power supply systems: GB 50052- 2009[S]. Beijing: China Planning Press, 2010.

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[9] 交通建筑电气设计规范: JGJ 243-2011[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011. Code for electrical design of transportation buildings: JGJ 243-2011[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2011.

[10] 城市轨道交通照明: GB/T 16275-2008[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009. Urban rail transit lighting: GB/T 16275-2008[S]. Beijing: China Standard Press, 2010.

Design of Emergency Lighting for Metro Based on Current Code

DU Dongping, CHEN Chan

(Chengdu Architectural Design and Research Institute, Chengdu 610094)

With the design difference of new code for emergency lighting on a metro vehicle, via comparison and analysis of the distribution scheme of a centralized power supply and tunnel evacuation lighting, voltage deviation, emergency lighting illumination value, public area standby lighting, tunnel direction marker lamp, and hoisting marker lamp setting are analyzed and discussed. Some concrete schemes and practices of a current emergency lighting design are put forward. For the distribution of centralized power supply, it is suggested that, according to the distribution of fire load, a small fire power box or a power switch box for evacuation lighting should be set up at both ends of the station. The voltage deviation at the terminal of the fire emergency lamp can be calculated at 20% of the rated voltage. Tunnel evacuation lighting suggests the usage of 10-W lamps, in accordance with 10-m spacing. The setting of the public area standby lighting and hoisting of marker lights should be determined according to the local fire department and operational requirements. The evacuation illumination of each site is designed according to the larger value.

metro; centralized power distribution; tunnel evacuation lighting; voltage deviation; standby lighting; emergency lighting illuminance

U231

A

1672-6073(2021)02-0123-07

10.3969/j.issn.1672-6073.2021.02.020

2020-01-17

2020-04-16

杜东平，男，本科，高级工程师，从事轨道交通低压配电与照明的设计研究，392059843@qq.com

杜东平，陈剗. 基于现行规范的地铁应急照明设计探讨[J]. 都市快轨交通，2021，34(2)：123-129.

DU Dongping, CHEN Chan. Design of emergency lighting for metro based on current code[J]. Urban rapid rail transit, 2021, 34(2): 123-129.

（编辑：王艳菊）