軌道交通建筑消防電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題分析

李鵬亮

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

我國屬于能源消耗大國，近些年我國不斷出臺(tái)各種降低能耗的法規(guī)，由此也對軌道交通建筑消防工程中的電氣設(shè)計(jì)提出了更高的設(shè)計(jì)要求，并且我國各地區(qū)正如火如荼地建設(shè)各種地鐵工程，所以在消防電氣設(shè)計(jì)方面必須滿足車站的照明要求，還應(yīng)使其供配電系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用性要求，這樣才能推動(dòng)未來的城市軌道交通消防電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域的進(jìn)步。

1 軌道交通建筑的主要構(gòu)成情況

我國軌道交通建筑主要由地面車站、地下車站以及高架車站所構(gòu)成。建筑的主體、風(fēng)亭、通風(fēng)道、出入口及其各種附屬建筑共同組建城市軌道交通系統(tǒng)。車站的空間大體分成兩個(gè)部分：（1）乘客使用區(qū)域。這部分區(qū)域主要包括：檢票處、天橋、售票處、扶梯、各種通道、站臺(tái)、售票廳、檢票處、樓梯、進(jìn)車站大廳等區(qū)域，商用區(qū)域包括：公用電話、超市以及銀行等。（2）車站用房主要設(shè)計(jì)輔助類用房、設(shè)備用房、運(yùn)營管理區(qū)域三個(gè)部分。比如，保衛(wèi)室、廣播室、業(yè)務(wù)室、會(huì)議室等，其能為軌道交通提供正常的運(yùn)作保障。設(shè)備用房對車站起到優(yōu)化車站環(huán)境，保障列車安全的作用，其中是設(shè)備用房主要涉及了配電室、空調(diào)用房、變電所、信號通信室、通風(fēng)用房、自動(dòng)售票房等區(qū)域。（3）為了給車站工作人員提供辦公和休息的區(qū)域，軌道交通建筑中還配置了輔助性用房，比如，休息室、衛(wèi)生間、茶水間、更衣室等，會(huì)依照實(shí)際運(yùn)營管理情況配置不同功能的輔助性用房，這些軌道交通建筑各個(gè)區(qū)域都需要科學(xué)地設(shè)計(jì)消防電氣工程。

2 軌道交通建筑消防電氣設(shè)計(jì)安裝應(yīng)注意的主要問題

軌道交通建筑中的消防電氣系統(tǒng)簡稱為FAS系統(tǒng)，這種高新技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軌道交通工程建設(shè)過程當(dāng)中，主要是基于我國所提出的各項(xiàng)環(huán)保節(jié)能政策來實(shí)施應(yīng)用的，能夠有效地降低城市軌道交通建筑各個(gè)區(qū)域的電力能源消耗問題，還能有效提高整個(gè)電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效率，有效地維護(hù)了軌道交通建筑工程中的安全運(yùn)行效率，為有關(guān)企業(yè)節(jié)省大量的生產(chǎn)成本，還能為有關(guān)企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)際設(shè)計(jì)FAS 系統(tǒng)期間必須注意到所選用的各種消防設(shè)備質(zhì)量是否合格，還應(yīng)注意到所聘用的安裝技術(shù)人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，真正施工期間，還應(yīng)關(guān)注到能否按照統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和按照電源插座以及不同的接線盒，并且還應(yīng)注意到水泥砂漿的質(zhì)量情況，線材的選用應(yīng)注意其牌號和質(zhì)量情況，是否為防火電纜或者屏蔽電纜，所使用的焊絲也應(yīng)注意是否涂刷防火涂料，并注意導(dǎo)線的直徑和根數(shù)問題，決不能讓導(dǎo)線的根數(shù)超出線管直徑的三分之二。同時(shí)還應(yīng)注意到所采用的焊接技術(shù)和防腐處理情況，必須嚴(yán)格參照消防建筑統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工。針對軌道交通電氣設(shè)計(jì)的能耗問題重視起來，其中車站的真正用電負(fù)荷通常維持在2400～3000kVA 范圍內(nèi)，車站站廳、設(shè)備房以及站臺(tái)等公共區(qū)域的消防用電必須達(dá)到正常照明狀態(tài)，還應(yīng)涉及對應(yīng)的應(yīng)急照明裝置，如此各個(gè)軌道交通建筑區(qū)域?qū)嶋H的用電量依然比較龐大，必須注意到其中的FAS系統(tǒng)的用電設(shè)計(jì)過程中的各類問題，這樣才能使每個(gè)軌道交通建筑區(qū)域得以常態(tài)化、安全化地運(yùn)行。同時(shí)軌道交通建筑中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)問題，其主要由于其中的電氣設(shè)備用電量大，極容易產(chǎn)生各種電氣故障事故，或者隧道施工人員違章操作也會(huì)引發(fā)各種火災(zāi)事故，如果軌道交通建筑內(nèi)部產(chǎn)生有毒氣體，其中的消防用電設(shè)備出現(xiàn)故障問題，會(huì)很容易造成人員傷亡事故和經(jīng)濟(jì)方面的損失，尤其像那些深埋車站會(huì)給消防工作開展帶來極大的困難。

3 軌道交通建筑消防電氣的有效設(shè)計(jì)策略

3.1 優(yōu)化消防設(shè)備供配電系統(tǒng)

軌道交通用電負(fù)荷等級需要按照三級配電原則，使其消防設(shè)備的配電按照一級負(fù)荷來進(jìn)行配電，應(yīng)按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求設(shè)計(jì)雙電源雙回路的供電系統(tǒng)[1]，還應(yīng)在一級負(fù)荷當(dāng)中增添應(yīng)急電源，按照所有軌道的交通情況進(jìn)行集中式供電，還應(yīng)當(dāng)按照線路的長度設(shè)計(jì)適宜的主變電所，應(yīng)使兩路電源的安裝具有獨(dú)立性特點(diǎn)，并使其負(fù)荷一級負(fù)荷要求，同時(shí)應(yīng)在消防設(shè)備當(dāng)中的末級配電箱處進(jìn)行降壓，在兩段400V母線出分別進(jìn)行取電，同時(shí)應(yīng)在備用電源尤為重要的負(fù)荷中的應(yīng)急照明和消防負(fù)荷處設(shè)置EPS 電源屏，火災(zāi)報(bào)警等各種弱電系統(tǒng)處設(shè)置UPS 當(dāng)作備用電源。其中軌道交通建筑中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)中還應(yīng)設(shè)置消防電話、智能化感煙探測器、FAS 主機(jī)。手動(dòng)報(bào)警按鈕等等，安裝調(diào)試期間還應(yīng)對線路的地面安裝絕緣電阻，在乘客使用區(qū)域、走廊、公共活動(dòng)區(qū)域、人流量大的區(qū)域安裝手動(dòng)報(bào)警按鈕，安裝高度小于等于1.5m。按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求，應(yīng)使軌道交通的配電呈現(xiàn)放射式、樹干式配電樣貌，應(yīng)在其防火用電設(shè)備當(dāng)中采用專屬的供電回路。軌道交通建筑中的供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)共同的變壓器，這種變壓器專供火災(zāi)發(fā)生期間的消防設(shè)備來進(jìn)行使用。同時(shí)還應(yīng)在配電箱處留出回路搭接的電源，可在軌道交通建筑內(nèi)部的配電室中設(shè)計(jì)動(dòng)力小的配電箱，在非消防負(fù)荷斷路器當(dāng)中安裝分勵(lì)脫扣器，這樣就會(huì)在火災(zāi)期間讓FAS 系統(tǒng)來加以切除。針對軌道交通建筑中的消防控制室、防煙排煙機(jī)房、消防水泵房等設(shè)備用房處設(shè)計(jì)供電裝置時(shí)，應(yīng)在其配電線路中的最末端一級配電箱處設(shè)計(jì)自動(dòng)切換設(shè)備。還應(yīng)在消防栓系統(tǒng)、消防水泵系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)都設(shè)置獨(dú)立的控制箱，其中不同的配電箱處安裝雙電源切換設(shè)備，進(jìn)線時(shí)用兩路電纜。由于其中的消防設(shè)備種類都各有不同，所設(shè)計(jì)的末級切換箱布設(shè)情況也都各有不同。針對消防類風(fēng)機(jī)應(yīng)集中設(shè)計(jì)環(huán)控柜在其末級進(jìn)行風(fēng)機(jī)用電的切換。

3.2 電纜的選用方式

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》當(dāng)中也對電纜的應(yīng)用提出了要求標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檎麄€(gè)軌道交通建筑內(nèi)部的車站所使用的電纜照明設(shè)備投資量較高，必須使其消防電氣的設(shè)計(jì)在發(fā)生火災(zāi)后不能產(chǎn)生有毒煙氣，必須使用低煙無鹵的電纜材料，同時(shí)針對供電所使用的線路也提出了要求，必須選用耐火電纜或者礦物絕緣類電纜，這期間就需要考慮電纜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性。耐火電纜在750℃下能在90min 內(nèi)使線路比較完好，能使其供電維持到1.5h。而礦物類電纜能在950℃ 下能在180min 中使線路比較完整，并且其供電能維持在3h 左右。按照其結(jié)構(gòu)和材料情況來看，礦物電纜要優(yōu)于耐火電纜。按照《地鐵規(guī)范》和當(dāng)中的要求可知，火災(zāi)發(fā)生時(shí)地鐵的工作運(yùn)行不能少于2h，所需要在設(shè)計(jì)消防各系統(tǒng)和消防泵系統(tǒng)期間使用礦物絕緣電纜，應(yīng)按照《火規(guī)》中的要求對FAS 系統(tǒng)中的電源選用礦物絕緣類電纜。針對地下站中的消防類型的風(fēng)機(jī)應(yīng)選用耐火電纜，保證其在750℃下能持續(xù)運(yùn)作1.5h，針對那些重要的風(fēng)機(jī)供電設(shè)備的電纜應(yīng)選擇礦物絕緣類電纜。軌道交通建筑中的車站，比如自動(dòng)售票檢票系統(tǒng)、站臺(tái)門系統(tǒng)以及信號系統(tǒng)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)只需一次動(dòng)作，就可提供良好的疏通條件，像這種短暫的運(yùn)作系統(tǒng)，可選用耐火電纜來提供用電需求。

3.3 應(yīng)急照明的設(shè)計(jì)要求

軌道交通建筑內(nèi)部消防電氣中還應(yīng)按照實(shí)際情況安裝應(yīng)急照明裝置，所使用的應(yīng)急照明主要以備用照明和疏散照明為主，其中疏散照明主要包括出口的標(biāo)志燈、疏散照明燈組以及指向標(biāo)志燈所構(gòu)成。在設(shè)計(jì)軌道交通車站中的應(yīng)急照明期間，必須按照《城市軌道交通照明》中的要求來設(shè)計(jì)照度值[2]，應(yīng)使疏散照明的照度高于5lx，針對工作場所當(dāng)中的備用照明應(yīng)高于正常照明本身照度的10%，針對消防應(yīng)急區(qū)域和設(shè)備場地所配置的備用照明應(yīng)高于正常照明本身照度的50%。針對軌道交通建筑中的車站在設(shè)計(jì)疏散指示照明時(shí)，應(yīng)按照規(guī)范要求合理設(shè)計(jì)疏散指示照明間距不能超過20m，軌道的照明不能超過10m，同時(shí)應(yīng)在車站內(nèi)部通道每隔20m 處設(shè)計(jì)一盞標(biāo)志燈，應(yīng)使其距離地面不超過1m，還應(yīng)在地下區(qū)每隔10m 處設(shè)計(jì)一套疏散照明裝置，消防應(yīng)急照明必須按照最高要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。軌道交通建筑中的區(qū)間通道由于產(chǎn)生的火災(zāi)位置各有不同，人員的疏散方向也都各有不同，所以在其區(qū)間設(shè)計(jì)可操控方向的雙向疏散指示標(biāo)志燈標(biāo)志，同時(shí)還可參照公路隧道消防電氣設(shè)計(jì)要求每隔50m 處設(shè)計(jì)一個(gè)疏散指示燈標(biāo)志，箭頭上方應(yīng)顯示出左右兩側(cè)的安全出口距離，為了延長應(yīng)急照明系統(tǒng)的使用壽命，還可使用一些節(jié)能技術(shù)來優(yōu)化應(yīng)急照明系統(tǒng)，這樣能讓現(xiàn)場疏散人員真正了解到大致的安全地點(diǎn)距離。針對電梯、水泵、排煙風(fēng)機(jī)卷簾門中的應(yīng)急照明裝置，應(yīng)使用EPS 照明設(shè)備，EPS 的臺(tái)數(shù)可按照車站的規(guī)模和配電負(fù)荷容量情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)在站廳站臺(tái)兩端分別設(shè)置EPS 電源柜，應(yīng)使用兩路獨(dú)立的電源線路來進(jìn)行供電，同時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)雙電源自動(dòng)化切換設(shè)備。

3.4 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

軌道交通建筑當(dāng)中的火災(zāi)發(fā)生大多數(shù)與電氣火災(zāi)有關(guān)，有時(shí)是因?yàn)殡娐烦霈F(xiàn)老化，或者絕緣類物體遭到破壞產(chǎn)生了漏電現(xiàn)象[3]。所以在設(shè)計(jì)軌道交通建筑內(nèi)部的電氣系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)引入電氣火災(zāi)類監(jiān)控系統(tǒng)，其中有些相關(guān)規(guī)范當(dāng)中會(huì)提出一些建議性的設(shè)計(jì)要求，《火規(guī)》當(dāng)中就提出了這樣的設(shè)計(jì)要求。所以，在建設(shè)軌道交通建筑期間，可在兩路口中的控制中心處設(shè)計(jì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，可在其中安裝監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控分級，測溫式的電氣火災(zāi)探測器，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偩€和系統(tǒng)軟件，其中各個(gè)監(jiān)控分機(jī)和探測器用硬線來進(jìn)行連接，還可使用藍(lán)牙技術(shù)來獲取和交換數(shù)據(jù)，要使藍(lán)牙的傳輸覆蓋到整個(gè)區(qū)域范圍。通常情況下所設(shè)計(jì)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)和區(qū)域分機(jī)都是由485 總線來進(jìn)行連接，其中區(qū)域的分機(jī)或者組合式的探測器都使用CAN 總線來進(jìn)行連接；同時(shí)應(yīng)在每個(gè)車站處接入ISCS 系統(tǒng)，這樣能使監(jiān)測和報(bào)警過程中顯示出全部狀態(tài)信息，其中的供配電系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)選用TN-S 接地型式，其中的PE 線、N 線的設(shè)計(jì)必須是獨(dú)立的，絕對不能混接或者并接。在設(shè)計(jì)其中的測溫式探測器時(shí)，應(yīng)在每個(gè)低壓開關(guān)柜內(nèi)部安裝一到兩個(gè)測溫式電氣火災(zāi)類監(jiān)控探測器，在設(shè)置剩余電流類電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器時(shí)，將其設(shè)置到第一級配電柜中的出線端，當(dāng)漏電電流超過500mA 時(shí)，應(yīng)在下一級配電柜處進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)決不能在此設(shè)計(jì)IT 系統(tǒng)。

3.5 非消防負(fù)荷的切除設(shè)計(jì)

當(dāng)前軌道交通建筑內(nèi)部還應(yīng)設(shè)計(jì)能夠切斷有關(guān)區(qū)域的非消防電源，應(yīng)使主要切除點(diǎn)設(shè)計(jì)在變電所400V中的開關(guān)柜處，或者按照防火分區(qū)情況設(shè)計(jì)非消防負(fù)荷的切除系統(tǒng)，對此還需要嚴(yán)格要求其配電專業(yè)，必須嚴(yán)格按照分區(qū)方式來進(jìn)行配電。針對那些零星區(qū)域還可在配電室處設(shè)計(jì)動(dòng)力小的切除裝置，主要設(shè)置的區(qū)域有站臺(tái)門，應(yīng)使用系統(tǒng)自帶UPS 來切除非消防電源。還可按照《火規(guī)》修編中的要求設(shè)計(jì)延時(shí)切除裝置，或者只考慮切除三級負(fù)荷區(qū)域，這樣并不會(huì)直接影響地鐵的正常運(yùn)行方式，切除的位置可在降壓變電處反饋到回路的下端，針對自動(dòng)扶梯應(yīng)通過設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控來切除非消防電源停止扶梯的運(yùn)行。針對自動(dòng)售票和檢票系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)等這些非消防負(fù)荷區(qū)域，一旦發(fā)生火災(zāi)不應(yīng)考慮其切除電源。針對車站中的通風(fēng)空調(diào)機(jī)械設(shè)備啟動(dòng)火災(zāi)模式，應(yīng)使處在二級負(fù)荷的通風(fēng)空調(diào)在環(huán)控電控室處設(shè)計(jì)總開關(guān)，統(tǒng)一切除其非消防電源。切除非消防負(fù)荷電源所設(shè)計(jì)的接線方式，需要在其回路設(shè)計(jì)分勵(lì)脫扣器和手動(dòng)開關(guān)以及智能化斷路器會(huì)為繼電器，還可通過設(shè)計(jì)智能化的配電系統(tǒng)來切除非消防電源裝置，并不需額外增設(shè)其他類型的設(shè)備或者接口。同時(shí)按照防火分區(qū)來切除非消防負(fù)荷設(shè)施，針對其中的水系統(tǒng)裝置如果不能引發(fā)觸電事故可不進(jìn)行切除，這樣能為逃生爭取大量時(shí)間。

3.6 深埋地鐵車站的消防電氣設(shè)計(jì)

當(dāng)軌道交通建設(shè)地下入口長度大于100m 時(shí)屬于深埋地鐵車站，針對深埋地鐵車站在設(shè)計(jì)消防電氣系統(tǒng)時(shí)，可按照民用建筑中的高度的不同或者一類和二類民用建筑的分類情況，設(shè)計(jì)消防電氣系統(tǒng)，針對電氣系統(tǒng)，應(yīng)在出入口處使用礦物絕緣類電纜。由于發(fā)生火災(zāi)期間其出入口通到地面的通道過長，所以應(yīng)設(shè)計(jì)一些高位水箱，供配電應(yīng)在重要的消防用電區(qū)域設(shè)計(jì)一級供配電和使用礦物絕緣電纜，應(yīng)按照消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以此使其消防電氣系統(tǒng)符合規(guī)格。

4 結(jié)語

總之，在設(shè)計(jì)軌道交通建筑中的消防電氣系統(tǒng)時(shí)，一定要注意其防火要求和供配電設(shè)計(jì)要求，選用合適的電纜和應(yīng)急照明裝置，優(yōu)化設(shè)計(jì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和非消防負(fù)荷的切除以及深埋地鐵車站消防電氣系統(tǒng)，這樣才能構(gòu)建出完善的軌道交通消防電氣系統(tǒng)。