市域鐵路火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

陳凱

【摘 要】市域鐵路新的線(xiàn)路特點(diǎn)和多樣化的車(chē)站型式對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）設(shè)計(jì)提出了新的要求。本文通過(guò)對(duì)市域鐵路FAS設(shè)計(jì)特點(diǎn)的分析，提出了市域鐵路FAS組網(wǎng)和控制的設(shè)計(jì)方案，該方案能夠滿(mǎn)足市域鐵路運(yùn)營(yíng)及安全需求，有較高的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】市域鐵路；火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）

1引言

市域鐵路系統(tǒng)是聯(lián)系城市邊緣以及邊緣組團(tuán)的軌道交通系統(tǒng)【1】，運(yùn)營(yíng)時(shí)速在80～160之間，站間距較小，這種線(xiàn)路一般都直接進(jìn)入市區(qū)，是介于城市軌道交通（地鐵、輕軌）和城際高速鐵路之間的新型運(yùn)輸模式。

市域鐵路既有城區(qū)地下線(xiàn)路，也有郊區(qū)高架及地面線(xiàn)路，車(chē)站形式也分為地下車(chē)站、地面車(chē)站及高架車(chē)站，其火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）設(shè)計(jì)是參考地鐵采用集中組網(wǎng)系統(tǒng)還是參考城際鐵路分散站點(diǎn)系統(tǒng)需結(jié)合市域鐵路線(xiàn)路、車(chē)站特點(diǎn)及投資經(jīng)濟(jì)性綜合分析。

2市域鐵路FAS設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

市域鐵路線(xiàn)路大多穿越城區(qū)和郊區(qū)，在城區(qū)多為地下線(xiàn)路，車(chē)站形式多為地下車(chē)站，在郊區(qū)多為高架或地面線(xiàn)路，車(chē)站形式多為高架或地面站，是介于城際鐵路和地鐵之間的一種城市軌道交通線(xiàn)路；其FAS設(shè)計(jì)與常規(guī)地鐵和城際鐵路比較主要有以下特點(diǎn)：

（一）規(guī)范適用

由于市域鐵路是一種新型的鐵路，現(xiàn)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，其適用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的選擇是市域鐵路FAS設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)。

在城區(qū)的地下區(qū)段和地下車(chē)站部分可參考《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)，而在郊區(qū)的高架線(xiàn)路和高架車(chē)站部分可參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)；在二者出現(xiàn)矛盾的部分可按要求較高者執(zhí)行。

（二）系統(tǒng)構(gòu)成。

地鐵FAS由設(shè)置在控制中心的中央級(jí)監(jiān)控管理系統(tǒng)、車(chē)站和車(chē)輛基地的車(chē)站級(jí)監(jiān)控管理系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)監(jiān)控設(shè)備及相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)等組成【2】；而城際鐵路FAS按各車(chē)站分散設(shè)置，不組成全線(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，這和城際鐵路線(xiàn)路較長(zhǎng)，穿越不同城市，地方消防管理部門(mén)不同相關(guān)。

市域鐵路線(xiàn)路長(zhǎng)短不一，其FAS設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路長(zhǎng)度、車(chē)站數(shù)量及地方消防行政管理劃分來(lái)確定組網(wǎng)方案。大多數(shù)市域鐵路不會(huì)超出一個(gè)城市的范圍，其FAS宜參考地鐵設(shè)計(jì)組成全線(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，方便運(yùn)營(yíng)和管理。

（三）消防聯(lián)動(dòng)。

地鐵車(chē)站大多為地下車(chē)站，車(chē)站內(nèi)需消防聯(lián)動(dòng)的設(shè)備較多，且有排煙風(fēng)機(jī)、隧道風(fēng)機(jī)等雙工況（正常工況/火災(zāi)工況）設(shè)備，其FAS與環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）之間設(shè)置通信接口；火災(zāi)工況由FAS發(fā)布火災(zāi)模式指令，環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)先執(zhí)行相應(yīng)的控制程序【2】。而市域鐵路多數(shù)為高架車(chē)站，車(chē)站內(nèi)需消防聯(lián)動(dòng)的設(shè)備少，無(wú)隧道風(fēng)機(jī)等雙工況設(shè)備，其FAS的消防聯(lián)動(dòng)可無(wú)需設(shè)置與BAS之間的通信接口，消防設(shè)備直接由FAS聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)可靠性更高。

（四）外部接口

地鐵大多設(shè)置有綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS），其FAS納入ISCS管理，除需消防聯(lián)動(dòng)的消防設(shè)備外，F(xiàn)AS與通信、信號(hào)等系統(tǒng)的外部接口較少；而市域鐵路為滿(mǎn)足投資控制的要求，大多不設(shè)置ISCS，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警需自成系統(tǒng)，在各車(chē)站需參考城際鐵路車(chē)站一樣設(shè)置FAS監(jiān)控工作站，監(jiān)控管理本站的火災(zāi)情況。這就使得FAS需設(shè)置與通信、信號(hào)等專(zhuān)業(yè)間接口，接口關(guān)系較為復(fù)雜。

3市域鐵路FAS組網(wǎng)方案

由于市域鐵路在城區(qū)一般采用地下線(xiàn)路形式，當(dāng)?shù)叵聟^(qū)間隧道發(fā)生火災(zāi)時(shí)，需兩端車(chē)站均參與火災(zāi)救援，并將火災(zāi)信息上傳至運(yùn)營(yíng)控制中心來(lái)協(xié)調(diào)火災(zāi)救援。所以FAS需組成全線(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成各車(chē)站相互間的消防聯(lián)動(dòng)和火災(zāi)救援的配合工作。參考地鐵設(shè)計(jì)，F(xiàn)AS組網(wǎng)主要有一下三種方案：

（一）方案一：采用通信系統(tǒng)提供的邏輯上獨(dú)立的專(zhuān)用通信通道

FAS采用通信系統(tǒng)提供的冗余以太網(wǎng)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信系統(tǒng)在控制中心、車(chē)輛段、各車(chē)站為FAS提供冗余的以太網(wǎng)接口，F(xiàn)AS中央級(jí)主機(jī)及車(chē)站級(jí)控制器通過(guò)以太網(wǎng)接口與通信傳輸系統(tǒng)連接，組建全線(xiàn)FAS網(wǎng)絡(luò)，如下圖3-1所示：

圖3-1 FAS組網(wǎng)方案一

（二）方案二：采用通信系統(tǒng)提供的光纖組建光纖以太單環(huán)網(wǎng)

FAS通過(guò)通信系統(tǒng)提供的光纖組建全線(xiàn)光纖以太單環(huán)網(wǎng)。通信系統(tǒng)為FAS提供獨(dú)立光纖傳輸介質(zhì)，接口采用光口的方式。每個(gè)車(chē)站設(shè)一臺(tái)光纖交換機(jī)作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)通信專(zhuān)業(yè)提供的光纖，以沿線(xiàn)跳接方式，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形以太網(wǎng)絡(luò)，如下圖3-2所示：

圖3-2 FAS組網(wǎng)方案二

（三）方案三：采用通信系統(tǒng)提供的光纖組建光纖令牌環(huán)網(wǎng)

FAS通過(guò)通信系統(tǒng)提供的光纖組建全線(xiàn)光纖令牌環(huán)網(wǎng)。通信系統(tǒng)為FAS提供獨(dú)立光纖傳輸介質(zhì)，接口采用光口的方式。每臺(tái)火災(zāi)報(bào)警控制器均作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)通信專(zhuān)業(yè)提供的光纖，以沿線(xiàn)跳接方式，構(gòu)成一個(gè)對(duì)等式環(huán)形網(wǎng)絡(luò)?；馂?zāi)報(bào)警控制器本身直接支持通過(guò)光纖組成火災(zāi)報(bào)警專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，在組網(wǎng)時(shí)不必過(guò)多配置其他的硬件設(shè)備，具備高可靠性，如圖3-3所示：

圖3-3 FAS組網(wǎng)方案三

三種FAS組網(wǎng)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較詳見(jiàn)下表：

表3-1 FAS組網(wǎng)方案對(duì)比表

項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三

系統(tǒng)可靠性 較高 高 高

系統(tǒng)獨(dú)立性 中 高 高

系統(tǒng)復(fù)雜程度 中 中 低

擴(kuò)展難度 低 低 高

工程投資 中 中 低

對(duì)消防規(guī)范的適應(yīng)性 需征得消防部門(mén)同意 適應(yīng) 適應(yīng)

從上表中可以看出，方案一FAS組網(wǎng)利用通信專(zhuān)業(yè)的冗余通道雖能節(jié)省通信光纖的投資，但組成的FAS網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性不強(qiáng)，容易受到其他共用通信通道系統(tǒng)的干擾；而方案三僅依靠火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器組建的光纖令牌環(huán)網(wǎng)擴(kuò)展性不強(qiáng)，在系統(tǒng)接口較少時(shí)比較適用，但市域鐵路FAS與其他系統(tǒng)接口較多，采用這種單一的令牌環(huán)網(wǎng)無(wú)法滿(mǎn)足工程實(shí)際需求；方案二組建的光纖以太單環(huán)網(wǎng)既能滿(mǎn)足FAS傳輸通道獨(dú)立性的要求，在各站點(diǎn)設(shè)置光纖交換機(jī)組網(wǎng)又能有很好的靈活性和擴(kuò)展性，能夠很好適應(yīng)市域鐵路FAS設(shè)計(jì)的要求。

4 市域鐵路FAS控制模式

市域鐵路既有高架站、地面站，也有地下站、地下區(qū)間，其FAS控制模式應(yīng)針對(duì)不同車(chē)站形式的消防聯(lián)動(dòng)要求設(shè)置。對(duì)于地上站、地面站按照經(jīng)濟(jì)、實(shí)用原則設(shè)置：消防設(shè)備全部由FAS直接監(jiān)控， FAS、BAS車(chē)站級(jí)配置可適當(dāng)從簡(jiǎn)，無(wú)需冗余配置。而地下站和地下區(qū)間FAS需參照地鐵規(guī)范設(shè)計(jì)，BAS作為FAS的聯(lián)動(dòng)控制子系統(tǒng)，由FAS發(fā)出指令，BAS啟動(dòng)相關(guān)的救災(zāi)模式，BAS監(jiān)控設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)按冗余原則配置，以保證監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

市域鐵路FAS控制模式如下：

（一） 火災(zāi)報(bào)警確認(rèn)

火災(zāi)報(bào)警的確認(rèn)有自動(dòng)確認(rèn)和人工確認(rèn)兩種方式。

（1）自動(dòng)確認(rèn)

在同一個(gè)探測(cè)區(qū)域，如果有兩個(gè)感煙探測(cè)器同時(shí)報(bào)警（含氣體滅火控制盤(pán)發(fā)出確認(rèn)報(bào)警信號(hào)）或有一個(gè)感煙探測(cè)器或感溫探測(cè)器報(bào)警，同時(shí)有一個(gè)手動(dòng)報(bào)警按鈕報(bào)警，則為自動(dòng)確認(rèn)報(bào)警，F(xiàn)AS自動(dòng)發(fā)出火災(zāi)模式指令，啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)模式。

（2）人工確認(rèn)

當(dāng)只有一個(gè)探測(cè)器或手動(dòng)報(bào)警按鈕報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)只向消防控制室發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號(hào)，需要人工對(duì)火災(zāi)預(yù)警信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)。在人工確認(rèn)為火災(zāi)時(shí)，由人工選擇相應(yīng)的火災(zāi)模式，并向聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)模式指令。

（二） 系統(tǒng)協(xié)調(diào)

火災(zāi)情況下，各系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)由FAS實(shí)現(xiàn)。

（三） 聯(lián)動(dòng)控制

地下車(chē)站聯(lián)動(dòng)控制輸出由BAS和FAS聯(lián)合執(zhí)行；地上車(chē)站及建筑聯(lián)動(dòng)控制由FAS執(zhí)行。但地下車(chē)站聯(lián)動(dòng)FAS、BAS有區(qū)分：所有專(zhuān)用消防設(shè)備的火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制由FAS直接聯(lián)動(dòng)，其余火災(zāi)情況下需啟動(dòng)的機(jī)電設(shè)備由BAS聯(lián)動(dòng)。車(chē)站的消防廣播、門(mén)禁系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等的聯(lián)動(dòng)控制均由FAS完成。

（1）高架及地面車(chē)站內(nèi)火災(zāi)時(shí)的消防聯(lián)動(dòng)控制

1）自動(dòng)控制

車(chē)站FAS檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)并自動(dòng)確認(rèn)后，由車(chē)站FAS上傳火災(zāi)信息至中央級(jí)FAS，并自動(dòng)下達(dá)火災(zāi)模式控制指令給消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備，消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行火災(zāi)模式后，將火災(zāi)模式指令執(zhí)行信息反饋給FAS。

2）控制中心手動(dòng)模式控制（半自動(dòng)）

控制中心FAS接收到高架或地面車(chē)站火災(zāi)信號(hào)并確認(rèn)后，實(shí)時(shí)監(jiān)視報(bào)警車(chē)站消防聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，在必要的情況下，可以給相鄰車(chē)站FAS下達(dá)火災(zāi)輔助救援指令。

3）車(chē)站手動(dòng)模式控制（半自動(dòng)）

車(chē)站FAS檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)并經(jīng)人工確認(rèn)后，車(chē)站級(jí)FAS操作員工作站自動(dòng)彈出相應(yīng)窗口，值班員根據(jù)接收到的火災(zāi)模式信息，下達(dá)火災(zāi)控制指令給消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備，消防設(shè)備執(zhí)行后將執(zhí)行信息反饋給FAS。

4）車(chē)站綜合后備盤(pán)手動(dòng)模式控制（手動(dòng)）

車(chē)站FAS檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)并經(jīng)人工確認(rèn)后，車(chē)站值班員可通過(guò)綜合后備盤(pán)手動(dòng)按鈕直接控制消防水泵、排煙風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備。

5）就地點(diǎn)動(dòng)控制

如果上述自動(dòng)、手動(dòng)方式均無(wú)法啟動(dòng)相關(guān)的火災(zāi)模式時(shí)，可由人工在消防設(shè)備控制柜上直接操作，單臺(tái)啟停控制相應(yīng)設(shè)備。

（2）地下車(chē)站及地下區(qū)間內(nèi)火災(zāi)時(shí)的消防聯(lián)動(dòng)控制

1）自動(dòng)控制

車(chē)站火災(zāi)時(shí)，由車(chē)站FAS上傳火災(zāi)信息至中央級(jí)FAS，并下達(dá)火災(zāi)模式控制指令給BAS，BAS自動(dòng)進(jìn)入火災(zāi)模式控制程序，并將指令執(zhí)行信息反饋給車(chē)站FAS。

2）控制中心手動(dòng)模式控制（半自動(dòng)）

隧道火災(zāi)時(shí)，由控制中心根據(jù)區(qū)間火災(zāi)具體情況，通過(guò)中央級(jí)BAS人工給相應(yīng)車(chē)站級(jí)BAS發(fā)送區(qū)間火災(zāi)模式指令，由車(chē)站BAS執(zhí)行控制指令，并將火災(zāi)模式指令執(zhí)行信息反饋給控制中心和車(chē)站FAS。

3）車(chē)站手動(dòng)模式控制（半自動(dòng)）

車(chē)站或區(qū)間火災(zāi)時(shí)，車(chē)站級(jí)FAS操作員工作站自動(dòng)彈出相應(yīng)窗口，值班員根據(jù)接收到的火災(zāi)模式信息，下達(dá)火災(zāi)模式控制指令給BAS，BAS自動(dòng)進(jìn)入火災(zāi)模式控制程序，并將指令執(zhí)行信息反饋給FAS。

4）車(chē)站綜合后備盤(pán)手動(dòng)模式控制（半自動(dòng)）

由控制中心授權(quán)，車(chē)站值班員可通過(guò)綜合后備盤(pán)手動(dòng)按鈕，下達(dá)火災(zāi)模式控制指令給BAS，BAS自動(dòng)進(jìn)入模式控制程序，并將指令執(zhí)行信息反饋給綜合后備盤(pán)。

5）就地點(diǎn)動(dòng)控制

如果上述自動(dòng)、手動(dòng)方式均無(wú)法啟動(dòng)相關(guān)的火災(zāi)模式時(shí)，可由人工在環(huán)控電控柜、消防設(shè)備控制柜上直接操作，單臺(tái)啟?？刂葡鄳?yīng)救災(zāi)設(shè)備。

地下車(chē)站及區(qū)間火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)框圖見(jiàn)下圖3-4：

圖3-4 地下車(chē)站及區(qū)間火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)框圖

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)市域鐵路火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)特點(diǎn)的分析，提出了市域鐵路火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組網(wǎng)和控制設(shè)計(jì)方案。該方案能夠滿(mǎn)足各相關(guān)規(guī)范和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有很好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。

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