火车站火灾自动报警系统设计

2013-11-29张博超北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

智能建筑电气技术 2013年5期

张博超 (北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045)

1 前言

交通建筑包括火车站、汽车交通枢纽站、地铁轨道车站、航站楼或上述部分联合组成的一体换乘建筑。这些建筑既要求美观大方、使用方便，又要承担人们对都现代生活的种种需求，所以比一般民用建筑内部格局更为复杂和多变，多由大空间挑空、超大规模平面、复杂多变的装饰形式、互通的内部空间组成，且内部设有各种功能复杂的电气设备和重要机房，这就给火灾自动报警系统的设计带来了很多需要注意的问题。如何更好的在上述情况下及时发现火情，并立即有效的通过消防联动将火灾扼杀在初级阶段，是我们设计中主要考虑的问题，下面我们将从几个方面对火车站的上述问题进行分析和探讨。

2 高大空间的火灾报警系统设计

2.1 大空间部位火灾报警设备的选择

首先，火车站设计中遇见最多的就是大空间部位火灾报警设备的选择问题。火车站设计中采用高大空间的售票厅、候车厅等已经成了一种必然的设计趋势，其高度少则十几米，高的甚至几十米，且水平距离一般均为几十米甚至上百米，极大的考验了当今报警系统的性能。其次，在大空间中还存在另一个特殊问题就是烟雾的分层问题。当火灾发生时较低位置的火灾产生的烟雾和气溶胶会产生一定的热能将其提升到能够安装感烟或光束探测器的位置。热的烟雾在上升过程中会与上部空气混合并消散、冷却。烟雾会在某一点失去热能不再上升，并水平扩散，最终像较小的颗粒物质那样开始下降。这就是通常所说的热对流或同温层现象。这一现象发生的确切高度取决于许多因素。例如在夏季很热的时候，该空间高处的温度很高，同温层就会较低。夜间或冬季，同温层会较高或不存在。通风气流，不论是固定的或是有压力的，都会有影响，所以给报警器的设置高度带来了很多问题。

2.2 大空间中常用的报警设备

现在对于大空间部位常用的报警设备为：早期烟雾探测器(空气采样)系统、双波段火灾探测系统、光截面火灾探测系统、红外光束系统。

各种探测系统的性能优劣如下：

1)早期烟雾探测器具有很好的抗干扰性，不用担心被不小心遮挡而产生误报警，且布置灵活，可沿屋顶结构梁进行贴附布置，具有很好的隐蔽性，不影响建筑的整体美观，且可以适应各种复杂的屋顶形状，并且维护简单方便，是目前使用最多的针对大空间部位的探测系统，但缺点是无法应对大空间建筑发生火灾时烟雾上升所产生的分层问题。

2)双波段火灾探测器属于智能型火灾探测设备，它具有火焰探测功能，适用于大空间和其他特殊空间场所。它由红外CCD和彩色CCD组成，可将采集到的红外视频图像信号/彩色视频图像信号传送给信息处理主机，使火灾探测和图像监控得到有机的结合。缺点就是抗干扰能力差，一旦探测器前方装修过程中安装了大型吊装灯具等装饰性物品，遮挡了需探测的区域，则很容易导致探测器失效。且如果行李车等发生早期阴燃，则无法进行及时早期预警。

3)光截面探测器，是一种智能型感烟火灾探测器，采用光截面图像感烟火灾探测技术，适用于大空间和其他特殊空间场所。可对被保护空间实施任意曲面式覆盖，具有分辨发射光源与干扰光源的能力。在大空间部位一般采用双层布置，在较低和较高位置分别布置两层探测器，这样可以很好的防止烟气的分层现象，但缺点仍然是比较容易被遮挡，可是实际使用中又不可避免的经常因为后期装修需要而造成遮挡，使其总不能达到令人满意的效果。

4)红外光束感烟探测器采用UV185～260nm火焰窄光谱信号轨对轨采集/全脉冲分析技术(PPW)设计，避免了传统探测器易受干扰的弱点。采用斜率递增信号检测技术(PAM)对探测环境进行监测，提高了探测器的稳定性及持续使用性。但探测高度为20m以下，超高空间中应用较少。

5)各探测系统比较如表1所示.

综合上述各探测器的特点，在比较复杂的大空间场所，单独只采用一种探测器经常无法满足早期报警的需求，且误报几率很大。所以，为避免上述情况发生，一般在此区域采用两种以上报警器组合布置的方式(比如采用早期烟雾探测器和双波段探测器)来避免单一报警器自身的缺陷，以达到优势互补的效果，这样就大大减少了探测器的误报率并且能够更加准确的进行早期火灾报警。经过后期联动调试可以选择单独探测器报警联动或者两个探测器共同报警后联动来减少误动作。

2.3 大空间吊顶设置

另外，有些大空间顶部会设置封闭吊顶，其吊顶距顶板会有几米的距离，吊顶下方安装有很多的灯具，所以很多照明管线和其他设备配电线路都会走在吊顶上方。一旦线路老化造成漏电火灾，由于吊顶是封闭的，人从吊顶下方根本无法察觉上方已经着火，为了保障建筑内乘客的安全，一定注意在此区域增设烟感等火灾报警装置。

3 重要电气机房的火灾报警系统

火车站内很多重要的电气机房，如火车站的信息、信号机房、通讯机械室及远动控制室等，这些机房一旦出现故障会严重影响客运系统的正常运行，造成恐慌，严重甚至会危及乘客的生命安全。由于这些机房长期没有人值班，所以机房一旦发生火灾，一般不会被人发现，只能依靠机房内的探测器进行报警，一旦探测器设置不合理或安装不到位就可能导致无法在火灾极早期及时发现火情，从而进行及时干预。所以对这些建筑的“中枢”部位也需要进行特别的保护，以达到早期预警，防患于未然的目的。

表1 可用于大空间建筑的火灾探测系统比较

图1 火灾报警探测器布置图

一般这些机房内都会设置大量的通讯机柜、网络机柜等弱电设备，这些机柜基本都是半封闭的，一般如果发生火灾，烟气会很慢从机柜里面散发出来，直到烟气飘到屋顶部位并达到一定浓度后顶部的烟感探测器才会报警，可是这时机器已经被烧焦无法继续工作。为了避免这种情况的发生，争取在机器发生火灾初期就能够进行及时的报警，需要在机体内布置火灾报警探测器。一般在机器内用的探测器为机柜型烟雾探测器，其工作原理类似于早期烟雾报警探测器，只是其探测管直接伸入机柜内部，可以及时探测到燃烧时产生的烟雾。具体布置如图1所示。

4 火灾报警系统的联动

交通建筑中由于人员比较密集，发生火灾时消防联动功能就变得尤为重要，火灾时的消防联动能否顺利运行直接关系着人员是否能够安全疏散、火情是否可以迅速得到有效控制等。可是由于交通建筑内部空间互通且面积较大，需要联动的设备种类也非常多，如未进行充分考虑，则一旦发生火灾，可能给乘客疏散和生存都造成很大威胁，所以设计时需要进行多方面的了解，对建成后的建筑内部系统有一个基本的了解，确保设计后不存在有的设备消防联动被遗漏。

1)应急广播系统

应急广播系统是发生火灾时第一时间通知等候乘客紧急疏散的重要系统，一旦发生火灾，必须要保证所有等候区域的消防广播系统立即进入播放状态，并关闭背景音乐系统。如有些商业区域消防广播与背景音乐共用一套音源，则需要在功放旁边增加消防联动模块，接入消防广播信号，保证消防时由消控系统联动播放消防广播。且大空间区域的消防广播在划分区域时最好划分为同一区域，以免不同层播放内容不同而产生互相干扰。

2)进站闸机和电动格栅

进站闸机和电动格栅是火车站进出站口最常见的设备，由于平时其叶片为封闭状态，一旦发生火灾或断电，如其叶片不能打开，就会阻碍人员的疏散，造成严重后果。所以需要在其旁边安装消防联动模块，火灾时强制打开闸机，或要求闸机厂家将闸机设置为事故自动开启状态。

3)电动排烟窗和遮阳帘

电动排烟窗和遮阳帘的消防联动也是消防联动的一部分，一般会为排烟窗设置消防联动而不考虑遮阳帘的消防联动，如果火灾时遮阳帘没有联动打开，则即使排烟窗已经开启了，室内的烟气也会由于遮阳帘的遮挡而无法排出，极有可能会给室内人员的生命安全造成危险。另外由于火车站人员密集，所以电动排烟窗量较大，在大空间候车厅屋顶、楼梯间、售票厅等处均会设置，设计时需要和建筑专业仔细进行核对。

5 通讯协议和端口问题

一般设计时比较容易忽视的问题就是内部系统之间的相互开放通讯协议问题。在大型的交通建筑中，由于火灾自动报警系统功能复杂，系统内部接口、外部接口均较多，如果设计时未明确内外部各系统之间开放通讯协议并预留消防通讯接口，则甲方在招标过程中可能忽视此问题而采购互相不兼容的消防报警设备。由于电气设备安装调试处在建筑快竣工的时期，所以系统间相互不兼容的问题往往也是在最后调试时才得以显现，此时由于设备已经加工完成并进场安装，无法进行更换，且改造难度也很大并可能会影响工程的顺利完工。为避免这种情况发生，保证整个系统的正常运行，需要在设计时或招标时向应标厂家要求其产品应能免费提供系统的通讯协议并预留符合本工程要求的消防端口。

有些火车站分为多期建设，则后期建设部分需能够与前期部分的报警系统进行兼容并相互预留通讯接口，共享报警信号等信息。

大型火车站一般会与汽车站、地铁站联合组成大型枢纽站，不同交通系统一般单独设置自己的火灾报警控制中心。这就需要建筑内的消控中心预留与各个交通系统联络的通讯接口，以便及时了解各个系统的火灾情况。

另外大型火车站需要设置与城市消防系统联网的接口和软件，可以将自身火灾自动报警系统故障和火灾信号、火灾位置和时间等信息送至市119消防报警中心。

一般大型交通建筑由于内部系统众多，一般会设置楼宇设备集成管理系统(BMS)，虽然目前的火灾自动报警系统能够满足接入BMS的条件，但由于火灾自动报警系统关系到人员的生命安全，一旦接入BMS运行时可能遇到误操作，影响系统的正常运行，且火灾自动报警系统内部子项已经很多，如接入BMS也不方便其进行控制，所以最好不要将火灾自动报警系统接入楼宇设备管理系统。

6 报警线路距离过长的问题

在一些大型的火车站中，往往消控室到末端设备的距离为几百米，末端设备联动电源一般为24V直流，这么长的距离会造成很大的电压降，且一条线路上一般会连有多台设备，火灾时这些设备同时运行使得瞬间电压降更为严重，可能造成末端设备无法正常工作。针对上述问题，解决办法一般为加装24V电源分区供电装置，并在设计中根据末端负荷大小、配电半径选择导线的规格，确保最大负荷时末端电压降≤10%。经计算，报警/控制回路最长达1 500m，在额定负载情况下，报警/控制回路双绞线截面积应>1.5mm 。

消防设备配电箱手动控制线电压采用DC24V，线路过长造成的电压降问题也会影响设备的运行。为解决这个问题，可以在消防设备二次控制原理图设计时，中间继电器选用微功耗(高电阻)型，并对回路的导线规格进行校验，检查电压是否满足要求，避免由于线路长距离造成的压降过大，手动控制时继电器不工作等问题。

由于距离过长，消防广播和消防电话的供电线路也需要考虑压降和抗干扰的问题。为保证语音的清晰，广播和消防电话线宜采用屏蔽双绞线，距离<800m的线路截面应>1.0mm2，超过800m的线路截面应>1.5mm2。