空氣采樣早期煙霧預(yù)警系統(tǒng)在地鐵環(huán)境應(yīng)用的可行性分析

【摘 要】本文針對(duì)目前在地鐵電纜夾層、高大的車庫(kù)空間、車站站廳公共區(qū)、裝修方案復(fù)雜的站臺(tái)公共區(qū)場(chǎng)合，介紹了目前常應(yīng)用的點(diǎn)式感煙探測(cè)器、感溫電纜、紅外對(duì)射式感煙探測(cè)器的不足之處，同時(shí)對(duì)吸氣式煙霧探測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，認(rèn)為在地鐵中某些傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器不適用的特殊場(chǎng)所應(yīng)用吸氣式煙霧探測(cè)技術(shù)是一種行之有效的解決方案。

【關(guān)鍵詞】地鐵；火災(zāi)探測(cè)；吸氣式煙霧探測(cè)

1.需求分析

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口逐年增長(zhǎng)，城市中的長(zhǎng)距離軌道交通作為現(xiàn)代化的、高效率的交通工具也隨之應(yīng)運(yùn)發(fā)展。作為一個(gè)城市中人群大量聚集的一種重要交通設(shè)施，而且很多時(shí)候又是完全處于地下，如何讓它正常安全運(yùn)行是每個(gè)地鐵建設(shè)及運(yùn)營(yíng)部門必須面對(duì)的問(wèn)題。

但是，從世界各地的地鐵發(fā)展運(yùn)行史上來(lái)看，各種各樣的火災(zāi)，包括設(shè)備故障、人為疏忽以及故意破壞引起的火災(zāi)事故仍然時(shí)有發(fā)生，并且有逐年上升的趨勢(shì)。因此，如何做到早期探測(cè)、早期發(fā)現(xiàn)、極早處理、有序疏散，從而把可能發(fā)生的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)降至最低，火災(zāi)損害減到最小，避免由于火災(zāi)所引起的恐慌性踩踏事件，就成為了我們一直需要關(guān)注并解決的迫切問(wèn)題。

2.傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)手段的不足

傳統(tǒng)的點(diǎn)式感煙探測(cè)器、對(duì)射式感煙探測(cè)器及纜式感溫探測(cè)器并不適用于保護(hù)地鐵的很多重要區(qū)域，原因有以下幾點(diǎn)：

●點(diǎn)式煙感探測(cè)器的報(bào)警靈敏度低，通常為3～5%obs/m，因此報(bào)警遲緩，不適用于人員密集度高，需要早期疏散場(chǎng)所，如展廳區(qū)域。

●點(diǎn)式煙感探測(cè)器均為被動(dòng)式探測(cè)，安裝位置均在頂部。而受空調(diào)及車輛運(yùn)行所導(dǎo)致的氣流的影響，煙霧粒子會(huì)被氣流很快稀釋，并隨著氣流的運(yùn)動(dòng)軌跡而移動(dòng)，在火災(zāi)的初始階段并不會(huì)向頂部上升，因此點(diǎn)式煙感探測(cè)器不適用于具有高氣流的環(huán)境，如站臺(tái)區(qū)域。

●地鐵的電氣化程度越來(lái)越高，存在大量電纜電線以及電氣設(shè)備的機(jī)柜，而點(diǎn)式感煙探測(cè)器受到安裝方式及體積的影響，不能對(duì)可能引起電氣火災(zāi)的重點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行有針對(duì)性的探測(cè)。而感溫電纜是通過(guò)感知被保護(hù)對(duì)象的溫度變化而給出報(bào)警的，但很多情況下，受到敷設(shè)方式及探測(cè)方式的限制，感溫電纜不可能對(duì)每一根所保護(hù)的電纜都作到及時(shí)報(bào)警。

綜上所述，地鐵及其運(yùn)行環(huán)境中，可能引發(fā)火災(zāi)的主要原因?yàn)殡姎忸惢馂?zāi)，通常在火災(zāi)初期時(shí)發(fā)煙量很少（陰燃），很難被傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警設(shè)備發(fā)現(xiàn)；同時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行于地鐵環(huán)境的報(bào)警設(shè)備來(lái)講，其潮濕、多塵、空間變化多樣（有狹小空間，有高大空間）、強(qiáng)氣流等特點(diǎn)，又為其有效和長(zhǎng)期穩(wěn)定的探測(cè)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，而探測(cè)器日常維護(hù)的便捷性將直接影響火災(zāi)探測(cè)器的維護(hù)質(zhì)量和探測(cè)性能。因此，在今天這個(gè)新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮的時(shí)代，結(jié)合國(guó)內(nèi)外地鐵的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，建議在此種環(huán)境條件中，應(yīng)采用探測(cè)效果更好、技術(shù)更先進(jìn)，維護(hù)更簡(jiǎn)便的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警手段來(lái)達(dá)到全面保護(hù)、早期報(bào)警、早期疏散、防患于未然的目的，以更好的保障地鐵的正常運(yùn)行及乘客的生命安全。

3.極早期吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警技術(shù)

極早期吸氣式（又稱“空氣采樣”）煙霧探測(cè)技術(shù)是在消防報(bào)警方面的煙霧探測(cè)領(lǐng)域出現(xiàn)的相對(duì)較新的技術(shù)，該技術(shù)自上世紀(jì)70年代后期最先應(yīng)用于全球的通訊行業(yè)，之后在許多其他行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)的時(shí)間也已超過(guò)17年，國(guó)內(nèi)正在被使用的吸氣式探測(cè)器已接近100000套，在國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)，該技術(shù)已在超過(guò)17個(gè)城市的50條線路中得到應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)（如：北京、上海、廣東等）已相繼制定并實(shí)施了專門的空氣采樣煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收地方規(guī)范，以推動(dòng)此種技術(shù)的普及應(yīng)用。

自2014年5月1日開(kāi)始實(shí)施的新版《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-2013）也已經(jīng)增加了有關(guān)內(nèi)容，規(guī)范中明確指出“具有高空氣流量的場(chǎng)所、點(diǎn)型感煙、感溫探測(cè)器不適宜的大空間、需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測(cè)的關(guān)鍵場(chǎng)所等宜采用吸氣式（空氣采樣）早期煙霧預(yù)警系統(tǒng)；而自2008年3月1日起實(shí)施的新版《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50166-2007）中也專門增加了通過(guò)管路采樣的空氣采樣感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的施工及驗(yàn)收要求。

4.地鐵采用高靈敏型吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器的理由

a.提高地鐵的安全性：

高靈敏型吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器通常都具有極高的靈敏度和很寬廣的報(bào)警閾值調(diào)節(jié)范圍（0.005%～20%obs/m），而用于探測(cè)的激光光源本身具有聚光性好，穩(wěn)定度高，信號(hào)不易衰減的特點(diǎn)，因此，高靈敏型吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器的靈敏度通常要比傳統(tǒng)的點(diǎn)式感煙探測(cè)器高1000倍左右，不但可以在火災(zāi)發(fā)生的初期發(fā)現(xiàn)車站內(nèi)部產(chǎn)生的常規(guī)火情，也可以發(fā)現(xiàn)由于線路過(guò)載造成的電纜絕緣皮軟化所產(chǎn)生的微小煙霧顆粒，從而做到極早報(bào)警、極早處置，并為乘客的有序疏散提供了寶貴的時(shí)間。

b.提供多級(jí)報(bào)警，提高性能：

吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器通常采用4級(jí)煙霧報(bào)警（報(bào)警、行動(dòng)、火警1、火警2）模式，及四級(jí)氣流報(bào)警（緊急低氣流、低氣流、高氣流、緊急高氣流）模式，可以對(duì)低煙霧濃度的火災(zāi)初級(jí)階段（例如開(kāi)關(guān)柜中所發(fā)生的電氣火災(zāi)）以及煙霧快速增長(zhǎng)的火災(zāi)（例如蓄意縱火）都能夠提供早期預(yù)警。且各級(jí)煙霧及氣流的報(bào)警閾值可根據(jù)不同的要求和環(huán)境進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)定。

c.提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性：

吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器采用主動(dòng)吸氣式采樣探測(cè)，即采用高效抽氣泵不間斷地把被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的空氣樣品抽進(jìn)激光探測(cè)腔進(jìn)行探測(cè)。一臺(tái)探測(cè)器可以同時(shí)為天花板上方夾層、空調(diào)回風(fēng)口及目標(biāo)設(shè)備提供保護(hù)。地鐵車站有著相對(duì)高氣流的環(huán)境，氣流將導(dǎo)致煙霧被稀釋，致使探測(cè)難度加大。在這種情況下，只有靈敏度很高的吸氣式早期煙霧探測(cè)報(bào)警器才能在火災(zāi)發(fā)生的初期探測(cè)到煙霧的存在。

d.布置方式美觀、靈活，不會(huì)破壞裝飾效果：

吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器的采樣管網(wǎng)布置極其靈活，對(duì)保護(hù)目標(biāo)具有極強(qiáng)的針對(duì)性。

主管道可以采用隱蔽安裝，被布置在不會(huì)被發(fā)覺(jué)的悶頂里，而采樣孔則可以根據(jù)需要通過(guò)毛細(xì)管道靈活布置在站臺(tái)，站廳頂部區(qū)域、設(shè)備走廊頂部區(qū)域、悶頂內(nèi)、空調(diào)回風(fēng)口及設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。

即可以作到在煙霧運(yùn)動(dòng)的軌跡上進(jìn)行攔截采樣，又可以把采樣點(diǎn)美觀地融入到地鐵車站的裝飾中，減少對(duì)美觀的破壞。

由于采用隱蔽探測(cè)，所以不易被破壞，而點(diǎn)式探測(cè)器很難作到這一點(diǎn)，當(dāng)遇到局部鏤空吊頂時(shí)，為了符合消防規(guī)范的要求，將不得不在吊頂內(nèi)和吊頂下方布置雙層探測(cè)器，如此做法即會(huì)增加消防報(bào)警系統(tǒng)的造價(jià)，又因?yàn)樾枰A(yù)留對(duì)點(diǎn)式探測(cè)器的維護(hù)檢修口，而影響了站廳，站臺(tái)區(qū)域的整體美觀性。

e.施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)：

吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警器的安裝及管路施工非常簡(jiǎn)單，費(fèi)用極低。由于采樣管道上沒(méi)有任何的電子元器件，所以既不需要預(yù)埋管道也不需要布線，只需要對(duì)采樣管道進(jìn)行固定（通常采用管卡或吊桿）即可，耗時(shí)很短，而且不會(huì)受到環(huán)境及施工進(jìn)度的影響。

5.空氣采樣早期煙霧探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用區(qū)域建議

綜上所述，空氣采樣早期煙霧探測(cè)系統(tǒng)在地鐵系統(tǒng)中的某些區(qū)域替代傳統(tǒng)感煙探測(cè)器完全可行且是一種更有效更可靠的技術(shù)選擇。

迄今為止，該系統(tǒng)已在全球超過(guò)15個(gè)國(guó)家的地鐵項(xiàng)目中使用多年，取得了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

在一個(gè)地鐵項(xiàng)目中，通常建議采用早期主動(dòng)預(yù)警探測(cè)的區(qū)域?yàn)椋?/p>

●車輛段，停車場(chǎng)（解決了傳統(tǒng)對(duì)射式煙霧探測(cè)器存在靈敏度低，受環(huán)境氣候影響產(chǎn)生誤報(bào)，受建筑變形和車輛震動(dòng)需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)的問(wèn)題。）

●站臺(tái)、站廳、設(shè)備走廊等公共區(qū)（解決了吊頂裝飾方案及地鐵活塞風(fēng)的影響，點(diǎn)式煙霧探測(cè)器安裝、維護(hù)困難且報(bào)警遲緩等問(wèn)題，即做到早期報(bào)警，早期疏散，又可以方便安裝和維護(hù)，與裝修沒(méi)有沖突。）

●沿途變電站及電纜廊道區(qū)域（解決了感溫電纜報(bào)警遲緩，易誤報(bào)，不便維護(hù)的問(wèn)題。）

●控制中心OCC、設(shè)備間、配電間等重要場(chǎng)所（可以提供火災(zāi)的早期預(yù)警，防患于未然，避免了滅火系統(tǒng)的不必要啟動(dòng)。）

6.結(jié)束語(yǔ)

吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警技術(shù)在地鐵行業(yè)的應(yīng)用，能提供及時(shí)準(zhǔn)確地早期報(bào)警，為人員的疏散及火災(zāi)處置提供了充足的時(shí)間，從而有效地避免或減少由于恐慌所導(dǎo)致的人員傷亡。

且由于該系統(tǒng)的維護(hù)可以在地面進(jìn)行，對(duì)于采用鏤空裝修方式的公共區(qū)、設(shè)備區(qū)走廊及車庫(kù)、變壓器室等高大空間區(qū)域在使用該系統(tǒng)后，消防報(bào)警系統(tǒng)的可維護(hù)性方面獲得大大的提升。

在對(duì)吸氣式煙霧探測(cè)報(bào)警技術(shù)產(chǎn)品選用時(shí)，應(yīng)對(duì)其技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，管網(wǎng)安裝工藝及其與火災(zāi)報(bào)警控制器主機(jī)的通信接口、軟件協(xié)議開(kāi)放程度、系統(tǒng)測(cè)試等多方面因素進(jìn)行考慮。

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