城市軌道交通氣體滅火控制子系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

沈惠鑫 賈珅翔

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,200223,上?！蔚谝蛔髡?工程師)

城市軌道交通氣體滅火控制子系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

沈惠鑫 賈珅翔

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,200223,上?！蔚谝蛔髡?工程師)

氣體滅火系統(tǒng)是城市軌道交通安全運(yùn)營的重要保障設(shè)備之一。介紹了氣體滅火系統(tǒng)的應(yīng)用場所、形成及設(shè)備構(gòu)成。描述了氣體滅火控制子系統(tǒng)的探測及控制方式,分析了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范存在的矛盾。以上海軌道交通1號線和2號線為例,闡述了不同標(biāo)準(zhǔn)下氣體滅火控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方式,分析了其優(yōu)缺點(diǎn),并根據(jù)未來的發(fā)展趨勢,對氣體滅火控制子系統(tǒng)的構(gòu)成方式提出了建議。

城市軌道交通; 氣體滅火; 控制子系統(tǒng);

Author′s address Shanghai Shentong Metrol Group Co.,Ltd.,200223,Shanghai,China

城市軌道交通系統(tǒng)的機(jī)房眾多,且機(jī)房內(nèi)有很多重要設(shè)備。一旦機(jī)房發(fā)生火災(zāi)應(yīng)能迅速撲滅?，F(xiàn)機(jī)房滅火普遍采用組合分配式氣體滅火的方式。氣體滅火的介質(zhì)從早期的鹵代烷到現(xiàn)在所用的混合氣體,經(jīng)歷了從純追求滅火性能到滅火性能與無毒無害并重的過程，而氣體滅火的控制多年來也隨著國家標(biāo)準(zhǔn)的更替而有顯著的變化。

1 氣體滅火系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

1.1 氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用場所

在城市軌道交通線路的重要設(shè)備用房內(nèi),為保障設(shè)備的安全,避免火災(zāi)損失,均設(shè)立氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

地下車站涉及的設(shè)備用房包括環(huán)控電控室、弱電綜合機(jī)房、綜合UPS(不間斷電源)室、通信設(shè)備室(含通信電源室)、信號設(shè)備室(含信號電源室)、民用通信機(jī)房、降壓變電所和牽引變電所等?？刂浦行纳婕暗闹匾O(shè)備用房包括:信號設(shè)備室、通信設(shè)備室、FAS (火災(zāi)報警系統(tǒng))/EMCS (電力自動化系統(tǒng))/ACS (門禁系統(tǒng))設(shè)備室、AFC (自動售檢票)設(shè)備室及集中UPS機(jī)房等。地下變電站涉及的重要設(shè)備用房包括主變壓器室、控制室、濾波器室、0.4 kV開關(guān)室、交直流屏室、接地變室、接地電阻室、站用變室、110 kV GIS (地理信息系統(tǒng))室、35 kV開關(guān)柜室、10 kV配電室,以及電纜層和電纜豎井等。區(qū)間變電所涉及的重要設(shè)備用房包括控制室，環(huán)控電控室及開關(guān)柜室等。

1.2 氣體滅火系統(tǒng)形式

氣體滅火系統(tǒng)所采用的滅火介質(zhì)基本為混合氣體。從安全性與經(jīng)濟(jì)性平衡觀點(diǎn)考慮,在多個保護(hù)目標(biāo)相對集中的區(qū)域均采用管網(wǎng)組合的分配形式。

1.3 氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)備組成

氣體滅火系統(tǒng)由控制子系統(tǒng)和管網(wǎng)子系統(tǒng)組成。

管網(wǎng)子系統(tǒng)由氣瓶及其組件、機(jī)械啟動器、電磁閥、高壓軟管、集流管、安全閥、逆止閥、減壓裝置、選擇閥、壓力開關(guān)及管道和噴頭等部分組成。

控制子系統(tǒng)由控制器、探測器或火警信號輸入、警鈴、聲光報警器、疏散指示燈(閃燈)、釋放指示燈、緊急釋放按鈕、緊急止噴按鈕和手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成。

1.4 氣體滅火控制子系統(tǒng)的工作方式

1.4.1 探測

控制子系統(tǒng)應(yīng)能探知其保護(hù)區(qū)內(nèi)的火災(zāi)報警信號,并發(fā)出火災(zāi)報警聲及光信號,指示出火災(zāi)發(fā)生部位,記錄火災(zāi)報警時間,并予以保持,直至手動復(fù)位。

控制子系統(tǒng)只有接收到來自同一滅火保護(hù)區(qū)的2個或2個以上火災(zāi)報警信號才能發(fā)出滅火信號。此外,控制子系統(tǒng)還應(yīng)滿足下述要求:①控制裝置接收到一個火災(zāi)報警信號時,應(yīng)發(fā)出火災(zāi)報警聲信號或故障聲信號,并指示相應(yīng)部位,但不能進(jìn)入滅火狀態(tài);②控制裝置接收到第1個火災(zāi)報警信號后,如在60 s內(nèi)接收到后續(xù)火災(zāi)報警信號時,則控制子系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出火災(zāi)報警聲及光信號,并立即進(jìn)入滅火狀態(tài);③控制裝置接收到第1個火災(zāi)報警信號后,如在30 min內(nèi)仍未接收到后續(xù)火災(zāi)報警信號,則控制子系統(tǒng)應(yīng)對第1個火災(zāi)報警信號自動復(fù)位。

通常發(fā)出2個火災(zāi)報警信號的探測裝置為1個煙霧感應(yīng)器+1個溫度感應(yīng)器的組合。只有在無法實(shí)現(xiàn)2種火災(zāi)特征探測的情況下,才會采用2個相同火災(zāi)特征的火災(zāi)報警信號。

1.4.2 自動啟動方式控制

控制子系統(tǒng)在60 s內(nèi)連續(xù)收到同一滅火保護(hù)區(qū)內(nèi)的2個火災(zāi)報警信號后,應(yīng)按預(yù)置邏輯完成控制功能。

(1) 進(jìn)入延時(延時范圍為0～30 s),延時期間應(yīng)有延時燈光指示,可顯示延時時間和保護(hù)區(qū)域,關(guān)閉保護(hù)區(qū)域的防火門窗和防火閥等,并停止通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng);延時期間,能手動停止后續(xù)動作。

(2) 延時結(jié)束后,發(fā)出啟動噴灑控制信號,并有光指示,啟動保護(hù)區(qū)域的噴灑光警報器。

(3) 氣體噴灑階段發(fā)出的聲光信號應(yīng)保持至控制子系統(tǒng)復(fù)位,并記錄時間。

1.4.3 其他啟動方式的控制

除了自動啟動外,氣體滅火控制子系統(tǒng)還有手動啟動方式和應(yīng)急機(jī)械啟動方式。

(1) 手動啟動方式。當(dāng)確認(rèn)防護(hù)區(qū)域需要立即釋放氣體進(jìn)行滅火時,工作人員可通過啟動保護(hù)區(qū)外設(shè)置的緊急釋放按鈕,直接釋放滅火氣體,并實(shí)現(xiàn)防火閥及聲光報警器等的控制。

(2) 應(yīng)急機(jī)械啟動方式。在氣瓶間通過操作瓶頭閥及選擇閥上的機(jī)械啟動器,可人為開啟瓶頭閥及選擇閥以釋放滅火氣體。這是在自動啟動控制和手動啟動控制方式均失效時直接噴放時的應(yīng)急操作。

2 相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范存在的問題

目前，有關(guān)各項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之間的矛盾，導(dǎo)致了城市軌道交通中站點(diǎn)氣體滅火控制子系統(tǒng)構(gòu)成的無所適從。

2.1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的矛盾

對于氣體滅火控制子系統(tǒng)(特別是控制器),國內(nèi)目前有2個有效的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與其相對應(yīng),分別是GB 16806—2006《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》和GA 61—2010《固定滅火系統(tǒng)驅(qū)動、控制裝置通用技術(shù)條件》。這2個標(biāo)準(zhǔn)均對氣體滅火系統(tǒng)中控制子系統(tǒng)提出了強(qiáng)制性要求。但2個標(biāo)準(zhǔn)存在著相互矛盾之處：

(1) 名稱略有不同：GB 16806—2006中賦予該類控制器的名稱是氣體滅火控制器;GA 61—2010中賦予的名稱是氣體滅火系統(tǒng)控制裝置。

(2) 火災(zāi)探測器連接方式不同：GB 16806—2006明文規(guī)定氣體滅火控制器不應(yīng)直接接收火災(zāi)報警觸發(fā)器件的火災(zāi)報警信號；GA 61—2010的條文卻是“控制裝置應(yīng)能直接或間接地接收來自火災(zāi)探測器級其他火災(zāi)報警觸發(fā)器件的火災(zāi)報警信號”,即允許控制器自帶探測器。

(3) 按GB 16806—2006的描述,氣體滅火控制器應(yīng)接收啟動控制信號(推測該信號應(yīng)來自于消防聯(lián)動控制器)后執(zhí)行滅火劑的噴灑等控制功能,控制器無法獨(dú)立實(shí)現(xiàn)氣體滅火系統(tǒng)的全部功能,必須有火災(zāi)報警控制器和消防聯(lián)動控制器或聯(lián)動型火災(zāi)報警控制器協(xié)助其完成火災(zāi)探測功能,從而導(dǎo)致系統(tǒng)構(gòu)成時必須由多種控制器級聯(lián)而成。而按GA 61—2010的描述,氣體滅火系統(tǒng)控制裝置可完成氣體滅火系統(tǒng)的全部監(jiān)控功能。

2.2 設(shè)計規(guī)范的矛盾

GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第4.4.2款中的描述是“氣體滅火控制器、泡沫滅火控制器直接連接火災(zāi)探測器時……”?？梢?這一描述即允許氣體滅火控制器直接連接火災(zāi)探測器。

3 上海城市軌道交通氣體滅火系統(tǒng)控制子系統(tǒng)的發(fā)展

3.1 早期的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式

在早期建成的上海軌道交通建設(shè)1號線2號線中，各滅火保護(hù)區(qū)的控制子系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。各保護(hù)區(qū)門口設(shè)置氣體滅火控制器。控制器具備2個獨(dú)立的探測器接入端口,分別接入非編址感煙探測器(組)和非編址感溫探測器(組)。設(shè)置緊急釋放按鈕、緊急止噴按鈕、手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、警鈴、聲光報警器及疏散指示燈等設(shè)備并接入控制器?？刂破髟谑盏?路由其自帶的火災(zāi)探測器發(fā)出的火災(zāi)報警信號后向車站級火災(zāi)報警系統(tǒng)輸出1次報警信號(無源觸點(diǎn)),同時計時等待第2路火災(zāi)報警信號。在時限內(nèi)收到由其自帶的火災(zāi)探測器發(fā)出的第2路火災(zāi)報警信號后向車站級火災(zāi)報警系統(tǒng)輸出2次報警信號(無源觸點(diǎn)),并同時進(jìn)入噴灑前延時。延時過后,控制器噴灑驅(qū)動端口動作,滅火藥劑被噴灑至被保護(hù)區(qū),噴灑信息同樣以無源觸點(diǎn)方式輸出至車站級火災(zāi)報警系統(tǒng)。在此期間的聲、光警報及其他聯(lián)動不再此處贅述。

圖1 上海軌道交通1、2號線氣體滅火控制子系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是GA 61—1993,此時GB 16806—1997尚未對氣體滅火控制器做出產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

可以看出,依據(jù)此種結(jié)構(gòu),對于每1個保護(hù)區(qū)氣體滅火控制子系統(tǒng)集探測功能和控制功能于一體,與車站級火災(zāi)自動報警系統(tǒng)接口界面清晰,權(quán)責(zé)分明。在車站級火災(zāi)自動報警系統(tǒng)無法工作的極端情況下,各保護(hù)區(qū)的氣體滅火控制子系統(tǒng)不受任何影響仍能對保護(hù)區(qū)內(nèi)的火災(zāi)進(jìn)行探測及進(jìn)行滅火保護(hù)。當(dāng)某一保護(hù)區(qū)的氣體滅火控制子系統(tǒng)設(shè)備故障時,其影響面也只是該保護(hù)區(qū),而不會波及其他保護(hù)區(qū)。但鑒于當(dāng)時的技術(shù)發(fā)展,用于該種控制器的探測器為非編址型,其智能程度較低,報警和故障只能報到組別,不能報到設(shè)備點(diǎn),不便于及時檢修。

3.2 目前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式

自GB 16806—2006生效后,鑒于該標(biāo)準(zhǔn)要求氣體滅火控制器不能自帶火災(zāi)探測器,上海城市軌道交通站點(diǎn)的氣體滅火控制子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可見,站點(diǎn)的各氣體滅火保護(hù)區(qū)設(shè)置了不連接火災(zāi)探測器的氣體滅火控制器(氣體滅火控制器按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不直接連接火災(zāi)探測器)。緊急釋放按鈕、緊急止噴按鈕、手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、警鈴、聲光報警器及疏散指示燈等設(shè)備接入該氣體滅火控制盤。同時,由于氣體滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)屬于2個專業(yè)招標(biāo),故在車站級專門設(shè)置了聯(lián)動型氣體滅火報警主機(jī)。各保護(hù)區(qū)內(nèi)的火災(zāi)探測器通過通信總線回路接入氣體滅火報警主機(jī),并將各氣體滅火保護(hù)區(qū)內(nèi)的火災(zāi)報警信號發(fā)送給各氣體滅火控制器。在各站點(diǎn)形成了相對獨(dú)立的另1套火災(zāi)報警系統(tǒng)。此種結(jié)構(gòu)下,站點(diǎn)級2個系統(tǒng)的接口多通過火災(zāi)報警系統(tǒng)主機(jī)和氣體滅火報警主機(jī)之間的通信實(shí)現(xiàn)。

這種系統(tǒng)構(gòu)成方式的缺點(diǎn)是顯而易見的:

(1) 投資的浪費(fèi)。每個站點(diǎn)設(shè)置了2臺功能一樣的火災(zāi)報警控制器(聯(lián)動型);同時占用多一倍的火災(zāi)報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量,浪費(fèi)了有限的車輛控制室安裝空間。

(2) 巨大的安全隱患。當(dāng)氣體滅火報警主機(jī)故障無法運(yùn)行時,全站點(diǎn)所有的氣體滅火保護(hù)區(qū)將完全喪失探測功能,從而所有保護(hù)區(qū)都無法實(shí)現(xiàn)氣體滅火自動啟動方式。

圖2 GB 16806—2006生效后上海軌道交通氣體滅火控制子系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

4 發(fā)展趨勢及建議

4.1 發(fā)展趨勢

從2006年限制氣體滅火控制器自帶火災(zāi)探測器,到2010年和2013年隱約可見氣體滅火控制器可以自帶火災(zāi)探測器(所謂隱約可見是指：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA 61和國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50116已有相關(guān)表述，但國家級的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 16806尚未修改),氣體滅火控制器可自帶火災(zāi)報警探測器是當(dāng)前的一種發(fā)展趨勢，也是對以前錯誤的修正。

有的氣體滅火控制器生產(chǎn)廠家(如西門子等)也已做好了適應(yīng)市場需求的準(zhǔn)備。新一代可以自帶火災(zāi)探測器的氣體滅火控制器已經(jīng)誕生。這一代氣體滅火控制器較20世紀(jì)90年代末及21世紀(jì)初的氣體滅火控制盤有了很大的進(jìn)步。最為明顯的是回路總線通信得到了應(yīng)用。這意味著不但可以使用智能編碼式火災(zāi)探測器,同時也能使用各類聯(lián)動模塊，控制盤的聯(lián)動控制能力也得到了極大的提升。此外，若干問題得到了有效的解決，例如：1個大保護(hù)區(qū)內(nèi)若干小房間火災(zāi)探測定位問題,保護(hù)區(qū)內(nèi)多種多個聯(lián)動設(shè)備(風(fēng)閥關(guān)閉、空調(diào)停止、門窗關(guān)閉)的控制問題等。

4.2 氣體滅火控制子系統(tǒng)構(gòu)成方式建議

根據(jù)新的發(fā)展趨勢,城市軌道交通各站點(diǎn)氣體滅火控制子系統(tǒng)構(gòu)成以及與站點(diǎn)的火災(zāi)報警系統(tǒng)接口關(guān)系應(yīng)如下:

(1) 為各氣體滅火保護(hù)區(qū)設(shè)立獨(dú)立的控制子系統(tǒng),取消站點(diǎn)級氣體滅火集中報警主機(jī)。

(2) 每個氣體滅火控制子系統(tǒng)的氣體滅火控制盤應(yīng)采用自帶火災(zāi)探測器型。

(3) 每個氣體滅火控制子系統(tǒng)可與站點(diǎn)火災(zāi)報警系統(tǒng)通過無源觸點(diǎn)接口,但優(yōu)先采用通過數(shù)據(jù)通信方式進(jìn)行接口銜接。

(4) 氣體滅火控制子系統(tǒng)應(yīng)劃歸火災(zāi)報警系統(tǒng)專業(yè)進(jìn)行設(shè)計、招投標(biāo)及施工建設(shè)。

實(shí)現(xiàn)上述幾點(diǎn)后,站點(diǎn)內(nèi)各氣體滅火保護(hù)區(qū)的安全性將得到大大提升，局部設(shè)備故障將不影響其他保護(hù)區(qū)，站點(diǎn)內(nèi)保護(hù)區(qū)和非保護(hù)區(qū)銜接區(qū)域聯(lián)動容易實(shí)現(xiàn)(特別是送風(fēng)排煙通道的建立)，建設(shè)投資也能得到了節(jié)省。

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.消防聯(lián)動控制系統(tǒng):GB 16806—2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[2] 中華人民共和國公安部.固定滅火系統(tǒng)驅(qū)動、控制裝置通用技術(shù)條件:GA 61—2010[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[3] 中華人民共和國公安部.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范:GB 50116—2013[S].北京：中國計劃出版社,2013.

Current Situation and Development Trend of Gas Fire Extinguishing Control Subsystem for Urban Rail Transit

SHEN Huixin, JIA Shenxiang

Fire extinguishing system is one of the important measures for the safety operation of urban rail transit. In this papr,the performance,structure of GFE system and the application places are introduced.Then,the detection and control mode of GFE subsystem are described,the contradictions between the relevant standards and norms are analyzed.Based on Shanghai metro Line 1 and Line 2,the structures and control modes of diffeerent GFE,their advantages and defects are pointed out.According to the development trend,the structural ways of GFE are proposed.

urban rail transit; gas fire extinguishing (GFE); control subsystem

U 231.96

10.16037/j.1007-869x.2016.12.031

2015-04-20)