鐵路客站消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

章 安 志

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司,上海 200092]

0 引 言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展,高鐵已成為人們?nèi)粘?guó)內(nèi)城際出行的首選交通工具。鐵路客站作為鐵路網(wǎng)絡(luò)中的重要構(gòu)成部分,是旅客進(jìn)行候車、乘車、中轉(zhuǎn)、換乘活動(dòng)的場(chǎng)所[1]。車站作為人員密集場(chǎng)所,空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能設(shè)施眾多、客流集散量大、公共安全的突發(fā)事件后果嚴(yán)重,這對(duì)站內(nèi)消防應(yīng)急疏散提出了較高要求。采用傳統(tǒng)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)已無法保證站內(nèi)人員得到及時(shí)安全的疏散。GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》能很好地彌補(bǔ)之前消防應(yīng)急照明的缺陷,從而更加有效地保障人員的安全疏散。

1 鐵路客站消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的作用

火災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)、擴(kuò)散速度快、破壞性大等特點(diǎn)。鐵路客站內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi),使旅客及工作人員的生命和財(cái)產(chǎn)蒙受損失,直接影響到鐵路交通的正常運(yùn)營(yíng),如果站內(nèi)人員無法得到及時(shí)有效的疏散,甚至可能造成嚴(yán)重的安全事故與惡劣的社會(huì)影響。因此,人員的快速疏散對(duì)鐵路客站消防安全至關(guān)重要。

消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”)是指在發(fā)生火災(zāi)時(shí),為人員疏散和消防作業(yè)提供應(yīng)急照明和疏散指示的建筑消防系統(tǒng)[2]。其是在綜合運(yùn)用控制、通信、電力、電子、儲(chǔ)能等技術(shù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)應(yīng)急燈具及其配套設(shè)備的有效控制與管理。系統(tǒng)能夠24 h實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)艟呒案黝愒O(shè)備的工作狀態(tài),并通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)獲取發(fā)生火災(zāi)的位置信息,計(jì)算出最佳疏散路徑,同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)火情變化自動(dòng)調(diào)整疏散指引方向和點(diǎn)亮相應(yīng)區(qū)域的應(yīng)急照明,以準(zhǔn)確引導(dǎo)人員按最優(yōu)路徑疏散,從而有效縮短逃生時(shí)間,很大程度上減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2 系統(tǒng)構(gòu)成與功能

根據(jù)控制方式的不同,系統(tǒng)可分為集中控制型和非集中控制型兩種。集中控制型系統(tǒng)由應(yīng)急照明控制器(簡(jiǎn)稱“控制器”)、應(yīng)急照明集中電源(簡(jiǎn)稱“集中電源”)或應(yīng)急照明配電箱、消防應(yīng)急燈具(簡(jiǎn)稱“應(yīng)急燈”)等部分構(gòu)成。其中A型應(yīng)急燈為燈具電源額定工作電壓不大于DC 36 V的應(yīng)急燈,B型應(yīng)急燈為燈具電源額定工作電壓大于36 V的應(yīng)急燈。

集中電源集中控制型系統(tǒng)一般具有3個(gè)層次,最下層是應(yīng)急燈,為人員疏散、消防作業(yè)提供照明和指示,包括消防應(yīng)急照明燈具(簡(jiǎn)稱“照明燈”)和消防應(yīng)急標(biāo)志燈具(簡(jiǎn)稱“標(biāo)志燈”);中間層為集中電源,由蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,為應(yīng)急燈進(jìn)行主電源和蓄電池電源組合式供電;最上層為控制器,是整個(gè)系統(tǒng)的核心,對(duì)系統(tǒng)實(shí)施組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、管理的任務(wù),并可按預(yù)設(shè)邏輯和時(shí)序控制并顯示應(yīng)急燈、集中電源及其相關(guān)附屬設(shè)備的工作狀態(tài)。

集中電源集中控制型系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 集中電源集中控制型系統(tǒng)

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)選擇

鐵路客站工程中,無論站房建筑規(guī)模大小,通常都設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及消防控制室。根據(jù)GB 51309—2018第3.1.2條規(guī)定“設(shè)置消防控制室的場(chǎng)所應(yīng)選擇集中控制型系統(tǒng),設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)但未設(shè)置消防控制室的場(chǎng)所宜選擇集中控制型系統(tǒng)”,故一般都采用集中電源集中控制型系統(tǒng)。

3.2 照明設(shè)計(jì)

3.2.1 照度計(jì)算

照度計(jì)算主要采用平均照度計(jì)算法和點(diǎn)照度計(jì)算法。疏散照明照度是指地面水平照明,即在疏散照明要求區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)照度值,此值來自燈具的直射光,無需考慮頂棚、墻面、地面等表面反射及室形指數(shù)RI等因素影響,故采用點(diǎn)照度計(jì)算方法計(jì)算[3]。點(diǎn)光源產(chǎn)生的水平照度Eh為

(1)

式中:Iθ——點(diǎn)光源在θ角度照射方向的光強(qiáng);

h——光源的安裝高度(或計(jì)算高度);

cosθ——地面通過光源的法線與入射光線的夾角的余弦;

K——燈具的維護(hù)系數(shù)。

點(diǎn)光源水平照度示意圖如圖2所示。

圖2 點(diǎn)光源水平照度示意圖

需要特別注意的是,在點(diǎn)照度計(jì)算時(shí)只要保證疏散路徑要求區(qū)域內(nèi)的地面水平照度滿足要求即可,其中走道、樓梯間等的計(jì)算區(qū)域?yàn)橹行木€兩側(cè),寬度為其整個(gè)寬度的50%,房間內(nèi)部的計(jì)算區(qū)域?yàn)樗闹芨骺s小0.5 m的部分。

3.2.2 燈具分類

應(yīng)急燈按使用功能可以分為照明燈和標(biāo)志燈。應(yīng)急燈分類如圖3所示。

圖3 應(yīng)急燈分類

3.2.3 照明布置

(1)照明燈布置。按GB 51309—2018要求及結(jié)合站房自身空間特點(diǎn),照明燈均采用多點(diǎn)、均勻布置的方式,并根據(jù)旅客及工作人員在車站內(nèi)各場(chǎng)所或部位疏散的難易程度不同,對(duì)鐵路客站中各類場(chǎng)所疏散路徑上的地面水平最低照度進(jìn)行規(guī)定。鐵路客站室內(nèi)場(chǎng)所地面水平最低照度如表1所示。實(shí)際工程中,可結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)手冊(cè)快速查出各種照明燈在不同安裝高度下達(dá)到表1中所列地面水平照度的安裝間距,從而避免繁瑣的計(jì)算過程,提高設(shè)計(jì)效率。

表1 鐵路客站室內(nèi)場(chǎng)所地面水平最低照度

此外,表1中所提及的“安全出口外面及附近區(qū)域”也需要設(shè)置照明燈。某鐵路客站候車大廳安全出口外面及附近區(qū)域照明燈設(shè)置如圖4所示。

圖4 某鐵路客站候車大廳安全出口外面及附近區(qū)域照明燈設(shè)置

(2)標(biāo)志燈布置。為了便于人員準(zhǔn)確獲取疏散指示信息,標(biāo)志燈應(yīng)設(shè)置在醒目位置,且應(yīng)確保在疏散路徑上或人員密集場(chǎng)所任何位置的人員均能看到標(biāo)志燈,并能清晰識(shí)別標(biāo)志燈的指示信息[2]。

與GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018年版)第10.3.5條相比,GB 51309—2018第3.2.9條依據(jù)燈具設(shè)置的場(chǎng)所、標(biāo)志面與疏散方向的角度以及所選燈具的規(guī)格對(duì)方向標(biāo)志燈的設(shè)置間距提出了更詳細(xì)具體的要求。鐵路客站方向標(biāo)志燈最大設(shè)置間距如表2所示。

表2 鐵路客站方向標(biāo)志燈最大設(shè)置間距

需要注意,進(jìn)站大廳、候車大廳、售票廳、出站廳、城市通廊、進(jìn)出站地道、商務(wù)候車室及商業(yè)區(qū)等人員密集場(chǎng)所的疏散出口、安全出口附近還應(yīng)增設(shè)多信息復(fù)合標(biāo)志燈具。某鐵路客站進(jìn)站大廳安全出口附近多信息復(fù)合標(biāo)志燈設(shè)置如圖5所示。

圖5 某鐵路客站進(jìn)站大廳安全出口附近多信息復(fù)合標(biāo)志燈設(shè)置

3.3 燈具選型

燈具的選型主要從工作電壓、控制方式、光源類型及色溫、是否自帶電池、外殼材質(zhì)、外殼防護(hù)等級(jí)、標(biāo)志內(nèi)容以及安裝方式等方面考慮[4]。

3.3.1 工作電壓選擇

進(jìn)出站廳、售票廳、通道、連接區(qū)、扶梯、換乘廳、進(jìn)出站地道、流動(dòng)區(qū)域、樓梯平臺(tái)、商業(yè)區(qū)、餐飲區(qū)、多功能廳、廁所盥洗室、各類設(shè)備機(jī)房及辦公管理用房等場(chǎng)所空間高度一般都在8 m及以下,此類場(chǎng)所均采用A型燈具。進(jìn)站大廳(部分站房)、候車大廳等高大空間場(chǎng)所燈具安裝高度通常都在8 m以上,此類場(chǎng)所一般采用AC 220 V供電的B型燈具。

3.3.2 外殼材質(zhì)選擇

玻璃破損時(shí)產(chǎn)生的碎片極易對(duì)人體造成傷害,同時(shí)制造玻璃的過程會(huì)造成高能耗、高污染。從人身安全及節(jié)能環(huán)保方面考慮,規(guī)范明確規(guī)定除地面上設(shè)置的標(biāo)志燈可以采用鋼化玻璃材質(zhì)外,其他場(chǎng)合的應(yīng)急燈均不應(yīng)采用玻璃材質(zhì)。

3.3.3 標(biāo)志燈規(guī)格選擇

為了有效保證疏散人員能夠清晰識(shí)別標(biāo)志燈的指示信息,必須根據(jù)設(shè)置高度的不同選擇適合規(guī)格的標(biāo)志燈。GB 51309—2018第3.2.1條第6款明確把標(biāo)志燈分為小型、中型、大型和特大型4種規(guī)格,并按室內(nèi)高度選擇標(biāo)志燈的大小。標(biāo)志燈規(guī)格選擇如表3所示。

表3 標(biāo)志燈規(guī)格選擇

需要注意的是,規(guī)范未能明確室內(nèi)高度的概念,給電氣設(shè)計(jì)人員帶來諸多困惑,往往會(huì)被直接理解為室內(nèi)空間高度。但人眼辨識(shí)清晰度與距離燈具遠(yuǎn)近直接相關(guān),按燈具設(shè)置(安裝)高度而不是室內(nèi)空間高度來選擇相應(yīng)尺寸的標(biāo)志燈才是合理的,因而只有高位安裝的標(biāo)志燈才有選擇中型及以上規(guī)格的必要性。

在鐵路客站工程中,吊頂由裝修專業(yè)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),除了需滿足自身專業(yè)設(shè)計(jì)要求外,尚須綜合國(guó)鐵集團(tuán)、地方鐵路局及相關(guān)政府部門等各方意見進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,這給吊頂高度帶來諸多不確定性。因此在選擇吊裝的標(biāo)志燈規(guī)格時(shí),應(yīng)與裝修專業(yè)及時(shí)溝通、密切配合。

3.4 配電控制設(shè)計(jì)

在進(jìn)行系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的型式、燈具的布置場(chǎng)所及燈具的供電方式等因素。

3.4.1 集中電源設(shè)計(jì)

如上所述,鐵路客站中采用集中控制型系統(tǒng)。燈具電源由主電源和蓄電池電源共同組成,蓄電池電源的供電方式一般選擇集中電源供電方式。某鐵路客站集中電源供電方式示意圖如圖6所示。采用A型燈具的場(chǎng)所應(yīng)選擇A型集中電源,采用B型燈具的場(chǎng)所則選擇B型集中電源。

圖6 某鐵路客站集中電源供電方式示意圖

按防火分區(qū)的劃分情況,并考慮站房布局、使用功能、供電距離、電壓損失等方面因素,通常分散設(shè)置集中電源,由所在防火分區(qū)或同一防火分區(qū)的樓層的消防電源配電箱為其供電。

3.4.2 配電回路設(shè)計(jì)

為保證火災(zāi)時(shí)系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性與可靠性,配電回路在滿足GB 51309—2018有關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上,還應(yīng)根據(jù)線路電壓損失、燈具數(shù)量、配電回路容量等綜合選擇A型燈具配電回路的額定電壓。考慮到鐵路客站空間大、布線長(zhǎng)、燈具多的特點(diǎn),A型燈具宜選擇DC 36 V供電。配電回路容量限值如表4所示。

表4 配電回路容量限值

3.4.3 控制設(shè)計(jì)

根據(jù)控制器的配置數(shù)量,集中控制型系統(tǒng)可以分為二層或三層控制架構(gòu)。集中控制型系統(tǒng)控制架構(gòu)如圖7所示。按單臺(tái)控制器直接控制不超過3 200只燈具計(jì)算,大型及以上鐵路客站往往需要設(shè)置2臺(tái)及以上控制器,采用三層控制架構(gòu),中型及以下鐵路客站一般僅需要設(shè)置1臺(tái)控制器,采用二層控制架構(gòu)。

圖7 集中控制型系統(tǒng)控制架構(gòu)

3.4.4 線路設(shè)計(jì)

集中電源的配電回路和通信回路所配接的燈具應(yīng)保持一致,實(shí)現(xiàn)配電與通信一一對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置。從工程的經(jīng)濟(jì)合理角度,建議對(duì)于A型集中電源輸出回路采用共管敷設(shè),甚至可以做到配電和通信回路的合二為一[4],節(jié)省大量線纜和投資。

4 典型工程案例探討

某中型鐵路客站站房,站型為高架站,站場(chǎng)規(guī)模為3臺(tái)7線,總建筑面積39 976 m2,地上4層(站臺(tái)層、站臺(tái)夾層、高架候車層及客服夾層),-1F層(出站層)局部設(shè)夾層(出站夾層)。主要公共場(chǎng)所空間高度:候車大廳20 m,進(jìn)站大廳6.3～6.8 m,售票大廳5～7 m,商務(wù)候車室7 m,出站廳4.5 m,城市通廊5.6～7.0 m,客服夾層8～10 m,客服夾層板下區(qū)域4.3 m。該工程設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),消防控制室設(shè)在站臺(tái)層。

(1)系統(tǒng)選擇。項(xiàng)目選用集中控制型系統(tǒng),系統(tǒng)供電方式采用集中電源供電。

(2)設(shè)備布置。整個(gè)站房設(shè)置各類應(yīng)急燈總數(shù)量約1 765套,在站臺(tái)層消防控制室設(shè)置1臺(tái)控制器;在每個(gè)防火分區(qū)的配電間內(nèi)按需設(shè)置集中電源,共設(shè)28臺(tái),其中A型集中電源26臺(tái),B型集中電源2臺(tái)。

(3)設(shè)備選型。候車大廳選用30 W/AC 220 V的B型照明燈,相應(yīng)選配3 kVA/AC 220 V的B型集中電源;在進(jìn)站大廳、售票大廳(站臺(tái)層)、商務(wù)候車室、出站廳、城市通廊等區(qū)域選用12 W/DC 36 V的A型照明燈;其他區(qū)域均選用6 W/DC 36 V的A型照明燈;各類標(biāo)志燈都選用1 W/DC 36 V的A型燈具;A型集中電源選用0.6 kVA/DC 36 V和0.28 kVA/DC 36 V兩種規(guī)格。

(4)配電及線纜選擇?？刂破饔上揽刂剖译p電源切換箱供電,集中電源由所在配電間內(nèi)的應(yīng)急照明雙電源切換箱供電?？刂破髦良须娫粗g的通信總線選用WDZCN-RYJSP無鹵低煙阻燃耐火屏蔽線纜;除地面標(biāo)志燈回路二總線采用JHS耐腐蝕橡膠電纜外,A型燈具均通過無極性二總線(即供電+通信合用二總線,選用WDZCN-RYJS無鹵低煙阻燃耐火非屏蔽線纜)接入本區(qū)域集中電源;B型燈具電源線和通信線分設(shè),并分管敷設(shè),其中電源線選用WDZCN-BYJ無鹵低煙阻燃耐火型導(dǎo)線,通信線選用WDZCN-RYJS無鹵低煙阻燃耐火非屏蔽線纜;以上線纜均穿SC金屬管敷設(shè)。

(5)建議與改進(jìn)措施。疏散標(biāo)志燈是按規(guī)范要求布置的,但每逢節(jié)假日出行高峰站內(nèi)人員會(huì)變得特別擁擠密集,一旦發(fā)生火災(zāi)極易引起人群恐慌,造成行人判斷能力降低。因此,有必要通過適當(dāng)增加疏散標(biāo)志燈的數(shù)量以及增大標(biāo)志燈的尺寸來加強(qiáng)視覺引導(dǎo),以確保疏散安全。另外,站房投影范圍內(nèi)的站臺(tái)是人員通行、疏散的主要區(qū)域,雖然從消防上定義為安全區(qū),但是此區(qū)域處在站房高架候車層正下方,為進(jìn)一步指引人員快速疏散到室外安全區(qū)域,建議在此區(qū)域增設(shè)應(yīng)急照明和方向標(biāo)志燈。

5 結(jié) 語

GB 51309—2018實(shí)施兩年多以來,消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)在鐵路客站設(shè)計(jì)中已得到廣泛的應(yīng)用,為鐵路系統(tǒng)的消防安全提供了保障。本文提出了鐵路客站消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要注意的問題,以及特別是與以往常規(guī)做法不一致或規(guī)定不明確的一些地方,可供電氣設(shè)計(jì)人員參考。