沈阳地铁1号线增购车辆防火系统简析

南景宏，刘锡顺，朱姝媛，杨延龙

（中车大连机车车辆有限公司，辽宁大连 116022）

沈阳地铁1号线增购车辆防火系统简析

南景宏，刘锡顺，朱姝媛，杨延龙

（中车大连机车车辆有限公司，辽宁大连 116022）

地铁防火系统的完善对减少地铁火灾造成的人员伤亡和财产损失至关重要。沈阳地铁1号线增购车辆是国内首个兼具火灾探测系统和灭火系统的地铁车辆，文章对其防火系统的组成、技术特点及电气控制方案进行了简析，以期为国内其他地铁车辆安装该系统提供参考和借鉴。

地铁车辆；火灾探测；灭火系统；电气控制

0 引言

随着地铁的迅猛发展和人民生活水平的提高，人们对地铁车辆的安全性、舒适性和快速性要求越来越高。据有关统计，从 1903 年到 2003 年，国外地铁车辆共发生火灾 11 起，造成了大量的人员伤亡和财产的损失，其中 2003 年韩国大邱地铁车辆火灾造成 198 人死亡、147 人受伤的事故震惊世界。近年来国内地铁车辆虽然未发生重大火灾事故，但火情发生也屡见报端。

作为地下交通工具，地铁运输空间小、客流量大，一旦发生火灾，旅客不容易疏散。因此，对地铁车辆火灾的及早探知和有效抑制非常重要。近年来，国内很多地铁车辆都安装了火灾探测系统，但探测手段较为单一，且都不具有灭火功能。沈阳地铁1号线增购车辆成为了中国首个既安装了火灾探测系统，又安装了灭火系统的车辆，本文对该系统进行详细的介绍。

1 国内地铁车辆防火系统现状

防火系统分为火灾探测系统和灭火系统 2 部分，目前国内地铁车辆仅安装有火灾探测系统，而灭火主要是依靠每节车厢配备的手提式灭火器。火灾探测的手段包括烟雾探测、温度探测、图像探测、火焰探测和声音探测等。由于地铁车辆工作环境的特殊性，通常采用烟雾探测和温度探测。例如，天津地铁 2 号线车辆采用烟雾探测器对车辆电器柜、空调回风口进行火灾探测；大连地铁1号线、2 号线采用烟温复合探测器对车辆电器柜进行火灾探测，采用烟雾探测器对空调回风口进行火灾探测。

2 沈阳地铁1号线增购车辆防火系统

沈阳地铁1号线增购车辆防火系统旨在保障列车在行驶时一旦发生火灾，旅客能够在下一站安全撤离，并尽量避免列车受到严重损坏、产生烟雾和有毒气体侵入。因此，系统设计目标是及早发现火灾并立即启动细水雾系统对火灾进行 30 min 的控制，以等待消防队到达车站。

针对以上设计目标，沈阳地铁1号线增购车辆针对车辆内不同的空间位置采用了具有针对性的火灾探测手段，并采用了先进的细水雾灭火技术有效控制火情。

2.1 火灾探测系统

沈阳地铁1号线增购车辆采用了 4 种火灾探测手段，即烟温复合探测器、烟雾探测器、感温线和管式火灾探测。

2.1.1 烟温复合探测器

烟温复合探测器不但可以探测烟雾，还可以对空间温度进行检测，应用于列车驾驶室。探测器采用多标准探测器的算法进行编程，如果烟雾和高热一起出现即可发布警报。同时，它也能保证一旦 2 种情况（烟雾 / 过热）中的 1 种单独达到欧洲标准EN54报警程度时发出警报。

2.1.2 烟雾探测器和感温线缆

考虑到电器柜空间和温度特点，电器柜中安装的探测器仅对烟雾进行探测。同时，由于电器件大多具有在着火前先发热的特点，在电器柜的电器件间采用感温电缆缠绕，以达到对电器件着火的预警。

2.1.3 管式火灾探测

沈阳地铁1号线增购车辆在乘客区域使用极早期吸气式空气采样烟感探测系统。该探测系统在每个乘客区域安装配备高敏感烟雾感应器的 2 个探测装置。每个烟雾传感器都连接到各自的空气采样感烟探测管上，然后 1 个空气采样管和烟雾传感器监测乘客区域的 1 区，另外 1 个监测 2 区，使同一处地方由 2 个探测器共同保障运行。只有当 2 个探测系统同时出现警报的时候， 灭火系统才允许在其相关区域启动运行。沈阳地铁1号线增购车辆火灾探测系统布置如图1 所示。

2.2 灭火系统

图1 管式烟感探测系统布置图

沈阳地铁1号线增购车辆采用世界上先进的细水雾灭火技术，具有高效、环保的优点。细水雾灭火的机理包括降温、窒息和隔断热辐射。由于细水雾是由直径很小的水雾组成，与同样体积的水相比细水雾的表面积很大，具有非常强的热交换能力，可以使火场的温度迅速下降，破坏火焰燃烧的温度条件。在灭火的同时，细小的水滴吸收了大量的热量迅速汽化，使其体积膨胀达到原来体积的 1 700 多倍，从而降低了火源附近的氧气浓度，阻止了火焰燃烧的氧化反应条件，起到了窒息的作用。这种窒息只产生在高温的火源上，火源之外人体周围的氧气浓度不会降低，因此不会产生人员窒息。图2 是细水雾灭火系统试验时的场景。

图2 细水雾灭火系统试验场景

沈阳地铁1号线增购车辆细水雾灭火系统由火灾报警控制面板、氮气钢瓶、水箱、控制阀门、管道系统、喷嘴等组成。当火灾警报被确认后，氮气作为推进剂，把水从水箱推进管道系统，在管道系统中通过限流器既能保证水箱释放的水流能持续 10 min，又能使氮气与水流充分进行混合，最后再通过精确制造的喷嘴形成水雾释放到火灾区域。图3 是细水雾灭火系统工作示意图。

3 沈阳地铁1号线增购车辆防火系统电气控制

3.1 总线控制

系统采用环网总线结构，对总线上各电器件进行实时监测和控制。与其他网络总线不同，环网结构一旦电路中出现断路，系统仍能工作，因为控制单元一直监测电路的 2 个方向，直到断开。根据沈阳地铁1号线增购车辆的组成和长度，系统共采用 3 个环网总线。

3.2 火灾检测控制

烟温复合探测器、烟雾探测器、感温线缆（通过继电器模块）、吸气式探测器都串联在系统的环形总线上（图4）。这些探测器感知到火灾信息时，通过总线发送地址编码，把火灾位置传送给系统中央控制器。

3.3 灭火启动控制

沈阳地铁1号线增购车辆防火系统具有国内地铁车辆领域内唯一的细水雾灭火系统，因此针对这个系统设计了特殊的灭火启动控制方案。每个乘客区的火灾探测分为 2 个区域，相应的灭火控制也分成 2 个区域，细水雾管路布置图如图5 所示。灭火用的水源通过安装于管路上的阀门进行控制。每个车厢前设置 1 个阀门，车厢上根据灭火区域分别设置 2 个阀门，当出现火灾报警时，根据报警位置，中央控制器自动启动相应的阀门对火灾区域进行灭火。系统也可以设置成人工启动，即当火灾报警到来时，司机根据情况通过司机室内的启动按钮来决定是否启动灭火。

图3 细水雾灭火系统工作示意图

图4 火灾检测控制环形总线

3.4 报警联动控制

当火灾报警到来时，系统激活相应的继电器触点告知列车监控系统火灾发生，列车监控系统将火灾信息告知视频监控系统，视频监控系统将司机室监控图像自动切换到火灾发生区域，让司机及时了解火灾情况，做出相应判断。同时，列车监控系统还会发出命令停止相关区域的空调系统以防止空调通风助长火势。

3.5 信息显示

系统的信息显示分为火灾报警信息的显示、各电器件故障状态显示、各阀门工作状态显示3个方面。系统在每个司机室设置 1 个远程控制单元，该单元通过环形总线与中央控制单元连接，中央控制单元将火灾报警信息、各电器件故障状态显示在远程控制单元上，而各阀门的工作状态则通过电器柜中监控模块上的指示灯来显示。

4 结束语

图5 细水雾管路布置图

沈阳地铁1号线增购车辆的防火系统是地铁行业具有先进水平的地铁安防系统，它的成功应用让地铁车辆

的安全性能又上了一个新台阶，也对国内其他地铁车辆安装该系统提供了参考和借鉴。

［1］ 由建宏，姚正斌.轨道交通地铁车辆火灾报警系统［C］.中国（青岛）城市轨道交通管理和技术创新研讨会，2014.

［2］ 杨滨瑞.地铁车辆火灾报警及灭火联动控制系统的研究［D］.北京：北京交通大学，2014.

［3］ 徐国，金怡.高压细水雾灭火系统在地铁车辆中的应用［J］.武警学院学报，2010（6）：8-20.

责任编辑 李媛芳

Fire Prevention System of New Procurement Vehicles for Shenyang Metro Line 1

Nan Jinghong， Liu Xishun， Zhu Shuyuan， et al.

A complete fire protection and control system in metro vehicle is vital to reduce injuries，fatalities and damage to property caused by metro fires.The new vehicles on Shenyang metro line 1 have fire detection system and fire extinguishing system.The paper briefl y introduces the on-board fi re protection and control system confi guration， technical characteristics and electrical control principle of Shenyang metro line 1， providing references to other metros for installation of such fire protection and control system in metro vehicles in China.

metro vehicle， fire detection， fire extinguishing system， electrical control

U231+.96

南景宏（1980—）男，高级工程师

2015-12-06