地鐵消防專用應(yīng)急電源應(yīng)用重要性研究

吳慶章

摘 ?要：城市軌道交通地鐵車站鑒于特殊的地下建筑設(shè)施工程。倘若發(fā)生火災(zāi)時(shí)，救援難、損失大，極易造成群體性傷亡事故。故在消防安全方面，設(shè)計(jì)必須考慮當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故，將如何有效開展應(yīng)急救援，從而將最大化補(bǔ)救減少人員傷亡及損失。因此消防專用應(yīng)急照明電源（以下簡(jiǎn)稱EPS電源）在發(fā)生火災(zāi)事故救援時(shí)所起到的作用十分重要，它為受困人員能有效應(yīng)急疏散與逃生有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;EPS電源;事故救援;應(yīng)急疏散

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）31-0170-03

Abstract： The urban rail transit subway stations is one of the special underground building facilities. In case of fire， the rescue is difficult and its loss is large， which will easily lead to mass casualties. Therefore， in terms of fire safety， the design must consider how to effectively carry out emergency rescue when a fire accident occurs， so as to maximize the remedy and reduce casualties and losses. Therefore， the emergency lighting power supply for fire fighting（hereinafter referred to as EPS power supply） plays a very important role in the rescue of fire accidents， and it has important practical significance for the trapped people to evacuate and escape effectively.

Keywords： subway station; EPS power supply; accident rescue; emergency evacuation

引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活方式也在發(fā)生變化。農(nóng)村及城鎮(zhèn)人口向中心城市聚集，城市人口數(shù)量驟然增加，城市地面道路交通壓力面臨巨大的挑戰(zhàn)。在這樣的背景下，城市軌道交通地鐵這一快捷便利的地下交通出行工具誕生了并得于快速發(fā)展。與此同時(shí)也伴隨著一系列安全問題的出現(xiàn)，從而引發(fā)后續(xù)開展的救援問題。本文從事故應(yīng)急照明與疏散角度出發(fā)，研究消防專用應(yīng)急電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用在地鐵車站的重要性。

1 地鐵車站構(gòu)造布局特點(diǎn)的局限性

1.1 車站的構(gòu)造布局形式

以南寧地鐵三號(hào)線邕武路車站為例。該站為地下兩層單柱島式站臺(tái)車站，總建筑面積為12886m2，其中主體建筑面積為8521m2。具體一是車站外包尺寸：車站總長(zhǎng)度209.5m，標(biāo)準(zhǔn)寬段19.7m，車站采用全明挖;二是車站內(nèi)建筑布置：車站為地下二層車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層，站廳層公共面積為1556m2， 站臺(tái)層公共面積為1250m2;三是本站設(shè)置4個(gè)出入口、兩組風(fēng)亭和1個(gè)應(yīng)急疏散通道，出入口長(zhǎng)度在60m范圍內(nèi);四是車站客流情況：車站設(shè)計(jì)客流量以遠(yuǎn)期2043年客流量控制，其設(shè)計(jì)客流量為5750人/小時(shí)。

1.2 車站結(jié)構(gòu)的局限性

通常情況下正常營(yíng)運(yùn)時(shí)間人流主要集中在公共區(qū)，站廳、站臺(tái)層公共區(qū)面積均不足2000m2，通常會(huì)設(shè)置8～9個(gè)防火分區(qū)。而防排煙設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，火災(zāi)按全線區(qū)間隧道、車站隧道、站臺(tái)及站廳同時(shí)只有一處發(fā)生考慮來(lái)設(shè)計(jì)。按其設(shè)計(jì)客流量為5750人/小時(shí)。由此可見一旦發(fā)生火情時(shí)，人員疏散壓力相當(dāng)大。

2 地鐵站EPS電源和應(yīng)急照明及疏散指示的設(shè)置

2.1 依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《城市軌道交通照明》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

南寧地鐵三號(hào)線標(biāo)準(zhǔn)車站通常會(huì)在站廳層或站臺(tái)層兩端各設(shè)置一間應(yīng)急照明電源室，每個(gè)室內(nèi)設(shè)置一套應(yīng)急照明電源裝置（系統(tǒng)裝置為單列布置離墻安裝），該系統(tǒng)裝置上端接降壓所兩段不同母線供電。下端通常在每端各設(shè)2間照明電源配電室，應(yīng)急照明電源裝置饋線端出線接入相應(yīng)照明配電箱。應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除疏散用導(dǎo)向單獨(dú)設(shè)置應(yīng)急配電箱外，其它應(yīng)急照明（含備用照明、疏散照明和疏散指示標(biāo)志）回路均由應(yīng)急照明電源裝置直接饋出。

2.2 應(yīng)急照明及疏散指示的分布設(shè)置

通常分為站廳站臺(tái)層設(shè)備區(qū)、公共區(qū)和區(qū)間應(yīng)急照明與疏散指示，并滿足《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》（GB17945-2010）的要求。（1）設(shè)備區(qū)走道、車控室、會(huì)議室等采用LED燈（色溫400K，顯示指數(shù)不小于80，燈具功率25W/盞或45W/盞），其余設(shè)備區(qū)采用熒光燈（三基色熒光燈，色溫4000K，顯示不小于80），懸掛設(shè)置高度不低于2.5m;疏散指示標(biāo)志燈安裝高度距地0.5m，安裝距離不大于10m。（2）公共區(qū)采用LED燈，懸掛設(shè)置高度不低于2.5m，與正常照明燈同一水平線，同一間距安裝在設(shè)備下方;疏散指示標(biāo)志燈安裝要求同設(shè)備區(qū)。（3）區(qū)間（含折返線）采用能適應(yīng)區(qū)間環(huán)境、壽命長(zhǎng)、緊湊型、遮光性能好的三基色熒光燈（28W/盞），疏散指示標(biāo)志額定電壓為交流220V，指示雙向可控。為保證人員正確疏散，區(qū)間隧道內(nèi)每隔9m或10m設(shè)置一盞應(yīng)急照明燈具（安裝高度為中心線距疏散平臺(tái)面2125mm）和一盞疏散指示標(biāo)志（安裝高度為底邊軌面650mm），兩者均用304不銹鋼支架離強(qiáng)20mm固定。

3 EPS電源組成與工作原理及優(yōu)勢(shì)介紹

3.1 組成及工作原理

EPS電源在南寧地鐵使用的整套系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，由電源屏、饋線屏和電池屏組成。其設(shè)計(jì)原理是基于一種后備型電源裝置，正常情況以雙路市電為主供電狀態(tài)即一主一備工作方式運(yùn)行。通過靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)切換市電與蓄電池組供電。當(dāng)兩路市電正常供電或者一路市電故障失電的情況下，由雙電源切換裝置切換，選擇市電接入到EPS應(yīng)急電源整流充電器，對(duì)蓄電池組進(jìn)行浮充充電，同時(shí)輸出到饋出回路，此時(shí)蓄電池組處于浮充狀態(tài)，逆變器與輸出回路斷開，由市電為應(yīng)急電源饋出回路供電。當(dāng)兩路市電均失電，則通過切斷斷路器，切斷饋出與市電的連接，此時(shí)EPS應(yīng)急電源切換到蓄電池組供電狀態(tài)，蓄電池組經(jīng)過逆變器，由直流轉(zhuǎn)換成380V三相交流電，為應(yīng)急回路供電，同時(shí)設(shè)備區(qū)應(yīng)急燈具回路全部強(qiáng)啟，保證燈具處于點(diǎn)亮狀態(tài)。

其工作原理如圖1所示：

3.2 模塊化EPS電源的優(yōu)勢(shì)

（1）高可靠性。該系統(tǒng)采用模塊化并聯(lián)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)N+1模塊并聯(lián)備份，并聯(lián)系統(tǒng)中，功率模塊部分是并聯(lián)冗余的，即使一個(gè)出現(xiàn)故障也不影響整個(gè)系統(tǒng)工作;采用熱插拔結(jié)構(gòu)，減少了維修時(shí)間，提高了可用性。

（2）運(yùn)行成本低。一是系統(tǒng)運(yùn)行智能：觸屏監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)故障定位、電池管理（即充放電）智能化控制，使電池使用壽命更長(zhǎng)、用戶可維護(hù)。二是維修簡(jiǎn)單快捷：在線熱插拔，即插即用;模塊可互相調(diào)配，體積小且易操作等。三是人員要求不高，簡(jiǎn)單的基本培訓(xùn)皆可滿足維護(hù)需求。

（3）節(jié)能減排。該套系統(tǒng)采用第三代DSP數(shù)字控制全諧振高頻技術(shù)，開關(guān)技術(shù)采用LLC全諧振技術(shù)，提高了電源工作效率，節(jié)約能源;采用積木式結(jié)構(gòu)易擴(kuò)展，保護(hù)原有投資，也可降低后續(xù)投資。

3.3 模塊化與傳統(tǒng)一體化EPS對(duì)比

變頻器組成的EPS一體化輸出波形測(cè)試結(jié)果是諧波干擾嚴(yán)重，對(duì)敏感設(shè)備干擾強(qiáng);而模塊化EPS輸出的是純正正弦波，對(duì)敏感設(shè)備無(wú)影響。

綜合性能比較分析：模塊化N+1備份系統(tǒng)干擾低、可靠性高、效率高、備品備件兼容性好和電池壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn);而一體機(jī)的綜合性能正好相反。

而南寧地鐵3號(hào)線車站所采用了這種模塊化EPS電源系統(tǒng)，為地鐵車站內(nèi)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)提供了高可靠的電源保證。

4 EPS電源在地鐵消防中的重要性

4.1 在實(shí)際運(yùn)用工作中的體現(xiàn)

EPS電源是在UPS電源基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，運(yùn)用時(shí)間久且技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用在消防應(yīng)急電源領(lǐng)域，重點(diǎn)是保護(hù)人的生命安全，符合在人員密集的場(chǎng)所設(shè)置。南寧地鐵3號(hào)線車站設(shè)計(jì)的EPS電源是專用應(yīng)急照明、疏散指示和導(dǎo)向照明設(shè)備提供的備用應(yīng)急電源，其運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性是安全評(píng)價(jià)與應(yīng)用推廣的一項(xiàng)重要評(píng)定指標(biāo)。3號(hào)線開通運(yùn)營(yíng)至今，車站目前現(xiàn)狀是環(huán)境衛(wèi)生差、施工遺留垃圾多、灰塵量大和溫濕度超標(biāo)，遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行要求及標(biāo)準(zhǔn)化管理。在這樣環(huán)境下而EPS電源系統(tǒng)運(yùn)行表現(xiàn)出很強(qiáng)穩(wěn)定性，故障率很低，環(huán)比車站其他類型機(jī)電設(shè)備（如：風(fēng)閥、水閥、水泵和低壓配電設(shè)備等）故障率明顯要低。與此同時(shí)3號(hào)線目前的設(shè)備維修人員在技術(shù)水平上處于相對(duì)低下，大部分為校招畢業(yè)生，而3號(hào)線所采用的這套EPS電源系統(tǒng)自動(dòng)化程度高使得維護(hù)簡(jiǎn)單快捷，系統(tǒng)能自動(dòng)準(zhǔn)確定位故障，通過對(duì)人員簡(jiǎn)單指導(dǎo)即可快速解決消除故障，正好彌補(bǔ)了人員維修技術(shù)上的不足。本人所在的3號(hào)線管轄車站通過歷史故障統(tǒng)計(jì)查詢分析，沒有一條故障是因EPS電源故障引起應(yīng)急照明、疏散指示和導(dǎo)向照明等設(shè)備斷電的，這也充分體現(xiàn)出EPS電源系統(tǒng)在地鐵消防設(shè)施中可靠性，值得推廣與發(fā)展。

4.2 國(guó)內(nèi)外典型事故案例及原因分析

案例一：“2003年2月18日，韓國(guó)大邱市地鐵發(fā)生人為縱火事件，導(dǎo)致198人死亡，147人受傷，298人失蹤。”

該事件起因雖然是有人故意縱火而造成的，但為什么造成如此嚴(yán)重的傷亡呢？據(jù)當(dāng)時(shí)韓國(guó)專家和媒體的分析，指出三個(gè)方面的問題。其中排在首位是設(shè)備方面的隱患，車站和車廂內(nèi)安全裝置不足。韓國(guó)地鐵車站內(nèi)雖然安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)淋水滅火裝置、除煙設(shè)備和緊急照明燈，但是這些安全裝置在對(duì)付嚴(yán)重火災(zāi)時(shí)仍明顯不足，由于車廂上方是高壓線，為防止觸電，車廂內(nèi)均沒有安裝自動(dòng)淋水滅火裝置。因此，此次大邱市地鐵發(fā)生大火時(shí)，不可能盡早撲救。車站內(nèi)斷電后，四周一片漆黑，緊急照明燈和出口引導(dǎo)燈均沒有閃亮。此外，車站內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備容量不大，只能保障平時(shí)的空氣流通，難以排除大量的濃煙。韓國(guó)媒體報(bào)道說(shuō)，火災(zāi)的死亡者中許多是在跑出車廂后找不到出口而吸入含有有毒成分的濃煙窒息而死的。

案例二：“2018年8月25日凌晨，哈爾濱市松北區(qū)北龍溫泉酒店發(fā)生火災(zāi)事故，火災(zāi)共造成20人死亡，20多人受傷被送往醫(yī)院進(jìn)行救治?！?/p>

2019年1月31日，黑龍江省應(yīng)急管理廳發(fā)布了“8.25”重大火災(zāi)事故調(diào)查報(bào)告，報(bào)告認(rèn)定為一起責(zé)任事故。其中事故背景內(nèi)容提到，據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w2017年8月報(bào)道，北龍溫泉景區(qū)接待大廳消火栓門被木質(zhì)雕塑遮擋，門框上“安全出口”指示燈不亮;更衣室內(nèi)未設(shè)置“安全出口”指示燈，也未看到滅火器;溫泉區(qū)通往客房的兩處臺(tái)階上貼有“安全出口”字樣，但指向的大門卻被封住。此外，從黑龍江省公安消防總隊(duì)網(wǎng)站查詢到6次消防監(jiān)督抽查中4次不合格。

以上兩例真實(shí)事故案例中，存在的相似點(diǎn)，消防應(yīng)急照明、疏散導(dǎo)向等相關(guān)消防應(yīng)急設(shè)施均失效，關(guān)鍵時(shí)未起到有效地安全疏散導(dǎo)向功能，是導(dǎo)致事故損失擴(kuò)大的其中一個(gè)重要因素。

EPS應(yīng)急電源作為消防應(yīng)急疏散導(dǎo)向設(shè)施的重要電源保障，事故發(fā)生后不能有效地為其設(shè)備持續(xù)供電，是導(dǎo)致消防應(yīng)急照明和疏散指示設(shè)施失效直接原因，這體現(xiàn)出EPS在消防應(yīng)急設(shè)施運(yùn)用中的重要性和必要性，是降低事故損失擴(kuò)大關(guān)鍵要素之一。

5 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)展離不開安全。EPS應(yīng)急電源系統(tǒng)作為地鐵消防安全配電中重要組成部分。本文通過EPS應(yīng)急電源的組成及工作原理與實(shí)際工作中的運(yùn)用分析，深入探討其在事故應(yīng)急救援與安全疏散工作中重要性與實(shí)用價(jià)值。隨著科技不斷進(jìn)步與發(fā)展，EPS應(yīng)急電源將仍需進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)，為消防應(yīng)急提供更有力度地安全保障，使其在消防事故中發(fā)揮更大作用。

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