虹橋動(dòng)車所檢修庫性能化防火的消防設(shè)置

韓 芳 上海鐵路局滬杭鐵路客運(yùn)專線股份有限公司

由于動(dòng)車組列車檢修的特殊性，其檢修的工作場(chǎng)所（動(dòng)車檢修庫）多為高大空間結(jié)構(gòu)，龐大、開敞的功能要求易使其防火分區(qū)面積過大，出現(xiàn)與我國現(xiàn)行建筑防火設(shè)計(jì)及鐵路相關(guān)規(guī)范不相符的情況。

新建上海至杭州鐵路客運(yùn)專線虹橋動(dòng)車所檢修庫工程結(jié)合火災(zāi)發(fā)展特性運(yùn)用了消防性能化設(shè)計(jì)，對(duì)防火分區(qū)過大進(jìn)行功能優(yōu)化。以下對(duì)虹橋動(dòng)車所檢修庫消防設(shè)置進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和概述。

1 工程概況

新建上海至杭州鐵路客運(yùn)專線虹橋動(dòng)車所檢修庫建筑面積為21729m2，其中鋼結(jié)構(gòu)主庫（單層）建筑面積為16 256 m2，邊跨車間部分（單層）建筑面積為3 148 m2，邊跨辦公部分（兩層）建筑面積為2 324 m2，建筑高度為12 m，庫內(nèi)設(shè)置25 kV架空接觸導(dǎo)線，庫內(nèi)作業(yè)人員為200人，加上1.5倍保險(xiǎn)系數(shù)最終人員為300人。

2 防火分區(qū)的確定

根據(jù)《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（TB10063-2007）規(guī)定:檢修庫及附跨車間建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為丙類。檢修庫及附跨車間面積大于16 000 m2，根據(jù)規(guī)范需設(shè)置防火墻進(jìn)行分隔。

但庫房內(nèi)防火分區(qū)間設(shè)置防火墻，難以滿足工藝和采光通風(fēng)等要求，考慮到動(dòng)車組以電力為動(dòng)力，動(dòng)力源的危險(xiǎn)環(huán)境分區(qū)低于以燃煤為動(dòng)力的蒸汽機(jī)車和以燃油為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車和普通客車，在滿足功能、使用的前提下，按三個(gè)防火分區(qū)設(shè)防，在重點(diǎn)區(qū)域加強(qiáng)消防措施進(jìn)行處理。

檢查庫防火分區(qū)布置詳見圖1。

圖1 防火分區(qū)布置

3 主要給水系統(tǒng)的設(shè)置

消防給水系統(tǒng)的水源來自室外消防水池。消防泵房設(shè)在檢修庫的邊跨中，內(nèi)設(shè)消火栓消防泵組、消防水炮泵組各1套，消防泵組直接從室外消防水池自灌式吸水，泵房內(nèi)消防水泵保證虹橋動(dòng)車運(yùn)用所建筑區(qū)其它房屋的消防水壓、水量。

3.1 消防栓系統(tǒng)

3.1.1 布置原則

消火栓系統(tǒng)水平成環(huán)，消火栓的布置保證每個(gè)防火分區(qū)同層有兩支水槍的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)任何部位，消火栓為單栓，栓口距地面或樓面1.1 m，且每隔兩條檢修線在股道間設(shè)置單口直徑65 mm的落地式消火栓箱，其間距不超過50 m，

3.1.2 配置及工作機(jī)制

檢修庫內(nèi)消火栓系統(tǒng)為臨時(shí)高壓制，用水量為11.4 L/s、充實(shí)水柱為13 m、計(jì)算消防壓力0.40 MPa，設(shè)兩路消防供水引管，消防水壓、水量由消防泵房內(nèi)消火栓消防水泵保證，室外設(shè)水泵接合器二套。按同一時(shí)間發(fā)生一次火災(zāi)設(shè)計(jì)，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間為2 h。

消防加壓泵的控制分為消防控制室控制、消防泵房就地控制、消火栓箱消防按鈕聯(lián)動(dòng)控制三種方式。消防控制室和消防泵房均可直接開啟和停止消防加壓泵運(yùn)行，消火栓箱處設(shè)置的消防按鈕可遠(yuǎn)程啟動(dòng)消防水泵。

3.2 消防水炮系統(tǒng)

3.2.1 布置原則

根據(jù)《鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（TB10063-2007），動(dòng)車段內(nèi)檢修庫應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，其它的防火分區(qū)面積大于8 000 m2丙類廠房應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火設(shè)施。由于檢修庫建筑高度為12 m，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)不能滿足要求，因此檢修庫自動(dòng)滅火設(shè)施采用消防水炮滅火系統(tǒng)，消防水炮的布置保證每一防火分區(qū)同層有2門水炮同時(shí)到達(dá)保護(hù)部位。

3.2.2 配置及工作機(jī)制

檢修庫內(nèi)消防水炮系統(tǒng)采用穩(wěn)高壓系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量60 L/s，計(jì)算壓力1.48 MPa。消防水壓、水量由消防泵房內(nèi)消防泵組保證，室外設(shè)置消防水泵接合器四套，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1h。

消防加壓泵的控制分為消防控制室控制、消防泵房就地控制、消防穩(wěn)壓泵壓力聯(lián)動(dòng)裝置啟動(dòng)、消防水炮控制盤就地啟動(dòng)四種方式。消防控制室和消防泵房均可直接開啟和停止消防加壓泵運(yùn)行。消防水炮泵組出口的管網(wǎng)處設(shè)壓力開關(guān)，平時(shí)探測(cè)管網(wǎng)壓力，當(dāng)管網(wǎng)壓力小于1.53 MPa時(shí)，開啟水炮穩(wěn)壓泵，當(dāng)管網(wǎng)壓力達(dá)到1.58 MPa時(shí)，停止水炮穩(wěn)壓泵。失火時(shí)，消防水炮啟用引起管網(wǎng)壓力下降，當(dāng)管網(wǎng)壓力低于1.48MPa時(shí)，壓力開關(guān)聯(lián)動(dòng)開啟消防水炮加壓泵，穩(wěn)壓泵停止運(yùn)行。消防水泵出口設(shè)置泄壓閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到1.6 MPa時(shí)泄壓閥開啟泄壓，當(dāng)系統(tǒng)壓力降低至1.48 MPa時(shí)泄壓閥關(guān)閉。

4 通風(fēng)及防排煙等設(shè)施的設(shè)置

4.1 通風(fēng)及防排煙設(shè)計(jì)

檢修庫內(nèi)通風(fēng)方式為兩側(cè)靠外窗工作區(qū)域采用自然通風(fēng)，中間檢修地溝之間工作區(qū)采用機(jī)械通風(fēng)方式，中間管溝兩端設(shè)置混流式風(fēng)機(jī)和濕簾，通過綜合管溝送新風(fēng)，并在各分支風(fēng)管端部設(shè)置玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)，以便各作業(yè)點(diǎn)均勻送風(fēng)。附跨作業(yè)車間設(shè)置玻璃鋼屋頂風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械排風(fēng)，變電所內(nèi)設(shè)置智能溫控玻璃鋼屋頂風(fēng)機(jī)，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到38℃時(shí)風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，室內(nèi)溫度為35℃時(shí)風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。

庫內(nèi)及各房間采用自然排煙，頂窗與側(cè)窗排煙凈面積之和不小于防火分區(qū)面積8%，當(dāng)庫內(nèi)任意兩個(gè)感煙報(bào)警點(diǎn)報(bào)警時(shí)，排煙窗打開。邊跨局部二層走廊設(shè)置機(jī)械排煙方式，屋面設(shè)排煙風(fēng)機(jī)，一、二層走廊側(cè)壁上方設(shè)常閉板式排煙風(fēng)口。失火時(shí)，打開當(dāng)層排煙風(fēng)口，排煙風(fēng)口與屋頂排煙風(fēng)機(jī)連鎖，排煙風(fēng)口開啟連鎖排煙風(fēng)機(jī)開啟。

4.2 無管網(wǎng)氣體滅火裝置

調(diào)度控制室（含安全監(jiān)控、信息化等）、機(jī)房設(shè)置無管網(wǎng)七氟丙烷氣體滅火裝置，氣體滅火系統(tǒng)由煙感、溫感、門燈、緊急啟停按鈕、聲光報(bào)警器、氣體滅火鋼瓶及主機(jī)組成。氣體滅火系統(tǒng)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，單獨(dú)配置自動(dòng)控制所需的火災(zāi)探測(cè)器，可獨(dú)立完成整個(gè)滅火過程，同時(shí)具有手動(dòng)控制及應(yīng)急操作功能。

消防控制室能接收氣體滅火系統(tǒng)的有關(guān)報(bào)警、故障信息，能在氣體滅火系統(tǒng)報(bào)警、噴射各階段有相應(yīng)的聲光信號(hào)，并關(guān)閉相應(yīng)的防火門、窗，停止相關(guān)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，關(guān)閉有關(guān)部位的防火閥。

5 消防電氣

5.1 消防控制室

消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)終端（聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)）設(shè)置在消防控制室，在消防控制室內(nèi)可聯(lián)動(dòng)控制所有與消防有關(guān)的設(shè)備。消防控制室設(shè)在檢查庫邊跨，室內(nèi)設(shè)有FAS工作站、火災(zāi)報(bào)警控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)、應(yīng)急廣播設(shè)備、消防專用電話總機(jī)及UPS電源設(shè)備等，可接收感煙、感溫、火焰、空氣采樣早期煙霧等探測(cè)器的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)及各類閥、手動(dòng)報(bào)警按鈕、消火栓按鈕的動(dòng)作信號(hào)，可顯示消防水池、消防水箱水位以及消防水泵的電源及運(yùn)行狀況。

5.2 消防電源

消防水泵、消防控制室、消防電梯及應(yīng)急照明等消防用電設(shè)備的配電裝置均采用接于不同變壓器低壓側(cè)的專用回路雙電源供電，并在末端配電裝置處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。火災(zāi)報(bào)警控制器配備UPS作為備用電源，保證應(yīng)急供電1 h。應(yīng)急照明采用EPS集中供電，火災(zāi)時(shí)由消防控制室自動(dòng)控制強(qiáng)制點(diǎn)亮全部應(yīng)急照明燈，保證應(yīng)急供電1 h。

6 先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用

鑒于虹橋動(dòng)車運(yùn)用所檢修庫的整體結(jié)構(gòu)及高度，結(jié)合火災(zāi)源識(shí)別分析，檢修庫內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)主要為列車電氣火災(zāi)和殘留火種產(chǎn)生的火災(zāi)。此類火災(zāi)在發(fā)生初期有陰燃階段，可能產(chǎn)生大量的煙和少量的熱。為了能發(fā)現(xiàn)火災(zāi)極早報(bào)警，庫內(nèi)消防電控除采用線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器接收器、線型光束感煙、火災(zāi)探測(cè)器發(fā)射器、及主機(jī)等系統(tǒng)組成外，還采用了在消防領(lǐng)域先進(jìn)的雙波段圖像火災(zāi)探測(cè)器、光截面火災(zāi)探測(cè)器以及CAN總線技術(shù)。

6.1 雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

針對(duì)大空間建筑火災(zāi)中普遍存在的技術(shù)難題，即火災(zāi)的誤報(bào)、漏報(bào)和報(bào)警延誤，以及火災(zāi)的空間準(zhǔn)確定位，雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)通過對(duì)火災(zāi)的熱、色、形、光譜及運(yùn)動(dòng)特性的研究，在色度模型、穩(wěn)定性模型、增長趨勢(shì)模型的基礎(chǔ)上，發(fā)展了紋理模型、立體視角模型、基于紅外影像的頻域紋理模型、閃爍模型，提出了基于彩色影像和紅外影像的雙波段火災(zāi)識(shí)別模型，采用了圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等多項(xiàng)高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大空間建筑早期火災(zāi)的探測(cè)和空間定位。雙波段探測(cè)器的保護(hù)范圍見圖2。

圖2 雙波段探測(cè)器保護(hù)區(qū)域示意圖

雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)特點(diǎn)：

（1）雙波段圖像型火災(zāi)探測(cè)器防護(hù)罩利用高科技合成材料，采用“三防”（防塵、防潮、防腐）處理，可使用于環(huán)境惡劣的工業(yè)場(chǎng)所；

（2）采用CCD攝像機(jī)作為探測(cè)系統(tǒng)的前端，可實(shí)現(xiàn)防火、防盜和圖像監(jiān)控三位一體；

（3）采用防火并行處理器，能同時(shí)對(duì)多只雙波段攝像機(jī)獲取的信息進(jìn)行處理；

（4）監(jiān)控距離遠(yuǎn)（0.5～100 m），適合大空間建筑的防火監(jiān)測(cè)；

（5）報(bào)警確認(rèn)簡單、迅速、直觀；

（6）能對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，保留現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料，為事后分析、處理提供依據(jù)；

（7）具有聯(lián)動(dòng)控制功能，將火災(zāi)損失降低到最低限度。

6.2 光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)

光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)利用主動(dòng)紅外光源作為目標(biāo)，結(jié)合紅外攝像機(jī)形成多光束紅外光截面，通過成像的方式和利用圖像處理的方法，測(cè)量煙霧穿過紅外光截面對(duì)光的散射，反射及吸收情況，利用模式識(shí)別、持續(xù)趨勢(shì)、雙向預(yù)測(cè)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)早期火災(zāi)的識(shí)別與判斷。光截面探測(cè)器的保護(hù)范圍見圖 3。

圖3光截面探測(cè)器保護(hù)區(qū)域示意圖

光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)：

（1）由多光束組成光截面，對(duì)被保護(hù)空間實(shí)施任意曲面覆蓋，擴(kuò)大了快速響應(yīng)區(qū)域的面積。

（2）對(duì)光截面中相鄰光束的相關(guān)分析，克服了單光束火災(zāi)報(bào)警由于系統(tǒng)偶然因素而引起的誤報(bào)。

（3）自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤由灰塵積累而引起的工作狀態(tài)漂移，當(dāng)漂移超出給定范圍時(shí)，自動(dòng)發(fā)出故障信號(hào)，同時(shí)跟蹤環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)節(jié)探測(cè)器的工作參數(shù)

（4）面成像自動(dòng)跟蹤定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，可以避免由于安裝移動(dòng)而造成的誤報(bào)。

（5）面成像的使用，使得光截面圖像感煙在空間具有分辨發(fā)射光源和干擾光源的能力，提高了系統(tǒng)抗干擾性能，擴(kuò)大了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

6.3 CAN總線技術(shù)

Can-Bus總線技術(shù)是“控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)”的簡稱，它具有極強(qiáng)的抗干擾和糾錯(cuò)能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。CAN總線技術(shù)具有如下的特點(diǎn)：

（1）國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，傳輸可靠，實(shí)時(shí)性高；

（2）傳輸距離遠(yuǎn)（無中繼最遠(yuǎn)10 Km），傳輸速率快（最高1 Mbps）；

（3）單條總線最多可接110個(gè)節(jié)點(diǎn)，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)；

（4）總線上各節(jié)點(diǎn)的地位平等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸；

（5）非破壞總線仲裁技術(shù)，可多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高；

（6）出錯(cuò)的CAN節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊；

（7）報(bào)文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC校驗(yàn)，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；

（8）對(duì)未成功發(fā)送的報(bào)文，硬件有自動(dòng)發(fā)送功能，傳輸可靠性很高；

（9）具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協(xié)議編制；

（10）通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等。

7 結(jié)束語

虹橋動(dòng)車所檢修庫運(yùn)用了性能化防火設(shè)計(jì)，依據(jù)檢修庫可能發(fā)生火災(zāi)發(fā)展的特性來決定其防火的需要，最終確定消防系統(tǒng)方案及布置。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑物的功能越來越多樣化，建筑物的設(shè)計(jì)越來越趨于概念化，大量新理論、新技術(shù)、新材料、新工藝及新設(shè)計(jì)理念在建筑消防設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。因此，完全套用指令性規(guī)范已不能較好地滿足目前的建筑設(shè)計(jì)要求，尤其對(duì)一些大型的大空間建筑物，性能化消防防火設(shè)計(jì)必將成為未來發(fā)展趨勢(shì)之一。