地鐵車站智能疏散指示系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

彭一又，郭建波

（青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，山東青島 266000）

1 研究背景

隨著城市化進(jìn)程加快和地鐵建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)張，地鐵車站運(yùn)營安全越顯重要。基于地鐵工程運(yùn)營的空間封閉、人流量大且密集、疏散困難等特點(diǎn)，一旦列車出現(xiàn)火災(zāi)等災(zāi)害事故，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。如何安全、高效地實(shí)現(xiàn)突發(fā)情況下疏散乘客顯得至關(guān)重要，而傳統(tǒng)的地鐵車站疏散指示系統(tǒng)存在固定指向、非智能化等缺陷，降低了突發(fā)情況下的疏散效率，因此，有必要對地鐵車站智能疏散指示系統(tǒng)開展研究，確保智能疏散指示系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控事故工況，進(jìn)而確定疏散指示燈的顯示方向，引導(dǎo)乘客選擇最佳逃生路線。

2 智能疏散與傳統(tǒng)系統(tǒng)分析

地鐵車站的疏散指示系統(tǒng)主要有兩種類型，即簡單型和智能型疏散系統(tǒng)。兩者在硬件組成、設(shè)計(jì)原理均存在較大差異。

2.1 簡單型集中控制疏散系統(tǒng)

簡單型集中控制疏散系統(tǒng)以青島地鐵3 號線為應(yīng)用實(shí)例，采用接觸器控制型疏散指示系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由應(yīng)急照明配電柜（EPS 柜，設(shè)于站臺照明配電室內(nèi)）、疏散指示燈具組成。疏散指示燈具內(nèi)設(shè)兩個光源，每個光源電源均引自EPS 柜內(nèi)的單獨(dú)回路，每個回路配置接觸器，通過接觸器的閉合完成疏散指示燈具內(nèi)光源的點(diǎn)亮，以此完成不同方向的指示，具體指向和FAS（Fire Alarm System，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)）系統(tǒng)及環(huán)控系統(tǒng)配合，指示方向指向迎風(fēng)方向。

簡單型集中控制疏散系統(tǒng)供電系統(tǒng)是EPS（Emergency Power Supply，消防應(yīng)急電源），火災(zāi)等突發(fā)情況下會保持常亮，每個車站端部安裝有電源控制箱，以實(shí)現(xiàn)疏散指示系統(tǒng)的控制。突發(fā)情況下，智能疏散系統(tǒng)收到區(qū)間突發(fā)情況聯(lián)動信號，進(jìn)而通過環(huán)控系統(tǒng)或者火災(zāi)系統(tǒng)控制區(qū)間疏散系統(tǒng)的指向。簡單型系統(tǒng)控制下的疏散指示燈只有兩種模式：①正常工況下，以區(qū)間中部為界，疏散燈均勻指向臨近的兩側(cè)車站；②火災(zāi)或故障工況，以區(qū)間風(fēng)機(jī)風(fēng)向?yàn)樾盘枺械氖枭艟赶蛴L(fēng)的方向。

2.2 智能疏散指示系統(tǒng)

智能型疏散指示系統(tǒng)以青島地鐵11 號線為應(yīng)用實(shí)例，該系統(tǒng)由控制裝置、EPS、分配電裝置、應(yīng)急標(biāo)志燈具、照明燈具構(gòu)成。智能疏散指示系統(tǒng)采用現(xiàn)代化智能網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)應(yīng)急標(biāo)志燈與應(yīng)急照明燈的有機(jī)整合，可實(shí)時(shí)監(jiān)測到兩者的工作狀態(tài)，并可與FAS 系統(tǒng)進(jìn)行通信和聯(lián)動。再通過智能系統(tǒng)中的獨(dú)特算法自動計(jì)算出最佳疏散指示，進(jìn)而控制疏散指示燈的指示方向。

3 智能疏散系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)

隨著智能系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，地下工程中區(qū)間疏散智能化已成為新的發(fā)展方向，沈陽軌道交通1 號線、2 號線，長沙軌道交通2 號線以及南京軌道交通10 號線過江段區(qū)間等都采用區(qū)間智能疏散系統(tǒng)且運(yùn)行良好，因此，智能疏散指示系統(tǒng)在城市軌道交通行業(yè)中得到逐步推廣。

3.1 智能疏散系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

智能疏散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需滿足GB 50157―2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求的功能外，還需要滿足安全、穩(wěn)定、可靠等相關(guān)要求。具體設(shè)計(jì)要求如下：

（1）安全工作電壓。工作電壓設(shè)計(jì)為DC 24 V，有效避免意外觸電事故。

（2）設(shè)置獨(dú)特的C-MBUS 通信方式，吸納了無極性連接，并能夠有效防誤接，提高了系統(tǒng)連接的便利性和可靠性。

（3）設(shè)計(jì)簡潔直觀的人機(jī)界面。監(jiān)控界面清晰，關(guān)鍵信息一目了然，可實(shí)現(xiàn)用戶直觀地對燈具進(jìn)行狀態(tài)查詢、修改，調(diào)整疏散方案。

（4）采用智能路徑算法，保證出現(xiàn)火警時(shí)系統(tǒng)具有極高的響應(yīng)速度。

（5）與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動，火災(zāi)信息輸入快捷。應(yīng)急照明控制器通過標(biāo)準(zhǔn)的RS485 或者RS232 串口與FAS 主機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)，確定火災(zāi)等突發(fā)狀況位置，針對系統(tǒng)中的每個報(bào)警點(diǎn)，智能生成最佳疏散途徑。也可以根據(jù)消防聯(lián)動信號執(zhí)行相應(yīng)的控制。

（6）集中電源供電，更節(jié)能。智能疏散系統(tǒng)由集中電源供電，解決了傳統(tǒng)燈具供電裝置長期運(yùn)行后的氧化、腐蝕等問題，降低了維修、更換供電裝置的工作量。

（7）導(dǎo)向光流，疏散的效果更明顯。火災(zāi)等突發(fā)工況下，智能疏散指示燈的指示箭頭閃爍交替發(fā)光，提高了疏散指示燈在惡劣條件下的可見度，提升了乘客疏散的方向感。

3.2 智能疏散系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

3.2.1 區(qū)間阻塞工況

阻塞工況是地鐵車站較常見的一種突發(fā)狀態(tài)，列車故障、信號故障等均有可能導(dǎo)致列車?？繀^(qū)間，無法抵達(dá)指定車站，從而造成阻塞工況。按照地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范及運(yùn)營需求，區(qū)間阻塞工況時(shí)有必要沿一個方向疏散乘客，此時(shí)，智能疏散系統(tǒng)自動獲取控制信息，實(shí)現(xiàn)指示燈自動指向距離區(qū)間列車?？奎c(diǎn)最近的車站。

3.2.2 區(qū)間火災(zāi)工況

地鐵隧道區(qū)間空間狹小，一旦發(fā)生火災(zāi)后果非常嚴(yán)重，因此火災(zāi)工況下如何有效的疏散乘客，保障課程人身財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生位置，區(qū)間火災(zāi)可分為車頭火災(zāi)和車尾火災(zāi)兩種類型。列車中部至車頭之間發(fā)生火災(zāi)為車頭火災(zāi)，列車中部到尾部之間發(fā)生火災(zāi)為車尾火災(zāi)。按照區(qū)間火災(zāi)疏散要求，車頭火災(zāi)的排煙方向?yàn)檐囶^，乘客向車尾方向疏散。同理，車尾火災(zāi)的排煙方向?yàn)檐囄玻丝拖蜍囶^方向疏散。因此，智能疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮乘客疏散實(shí)際，達(dá)到精準(zhǔn)疏散的目標(biāo)。

（1）車頭火災(zāi)工況下的智能疏散系統(tǒng)方案。區(qū)間列車車頭火災(zāi)工況下，排煙的方向?yàn)檐囶^方向，乘客的疏散方向?yàn)檐囄卜较?，因此，智能疏散指示系統(tǒng)需要在接到列車火災(zāi)工況時(shí)，自動控制區(qū)間指示燈指向車尾方向（圖1）。此時(shí)，為方便乘客疏散，列車靠近疏散平臺的車門需全部打開。

圖1 車頭火災(zāi)工況疏散模式

（2）車尾火災(zāi)工況下的智能疏散系統(tǒng)方案。區(qū)間列車車尾火災(zāi)工況下，排煙的方向?yàn)檐囄卜较?，乘客的疏散方向?yàn)檐囶^方向，因此，智能疏散指示系統(tǒng)需要在接到列車火災(zāi)工況時(shí)，自動控制區(qū)間指示燈指向車頭方向（圖2）。此時(shí)，為方便乘客疏散，列車靠近疏散平臺的車門需全部打開。

圖2 車尾火災(zāi)工況疏散模式示意

4 結(jié)論

系統(tǒng)闡述了地鐵車站智能疏散指示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)原理等，并基于青島地鐵3 號線和11 號線各自所采用的接觸器控制性疏散指示系統(tǒng)和集中電源集中控制型智能疏散系統(tǒng)的具體應(yīng)用，設(shè)計(jì)出地鐵列車區(qū)間隧道運(yùn)營狀態(tài)下的不同工況下結(jié)合通風(fēng)排煙模式選擇的智能疏散方案。實(shí)際應(yīng)用表明，地鐵車站智能疏散指示系統(tǒng)采用EPS 供電的常規(guī)應(yīng)急照明燈結(jié)合智能疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，能夠滿足國標(biāo)要求，且性能穩(wěn)定、安全可靠。