地铁车站消火栓系统控制模式优化

尉铭强， 黄云峰， 殷晓妮， 杨晓娟， 岳 辰

(北京城建设计发展集团股份有限公司， 北京 100037)

地铁车站消火栓系统控制模式优化

尉铭强， 黄云峰， 殷晓妮， 杨晓娟， 岳 辰

(北京城建设计发展集团股份有限公司， 北京 100037)

阐述地铁车站消火栓系统的控制模式，并分析消火栓系统的操作模式，对手动启泵控制模式和自动启泵控制模式进行详细分析，从启动时间、运营管理、经济性等方面进行对比，得出手动控制模式在启动时间上具有优势，但存在人为误操作的可能；自动控制模式比手动操作模式增加了压力开关(流量开关)控制系统，投资会有所增加。优化两种控制模式，在设计手动启泵控制模式时增加自动巡检或其他线路故障报警功能，在设计自动启泵控制模式时，增设低流量或者低压力报警的流量开关或者压力开关，在消火栓系统出现小流量泄漏时，能及时报警，及时维修，避免消防泵在非消防状态下的错误启动。

地铁车站； 消火栓系统； 控制模式； 优化

1 概述

地铁是现代城市交通系统的重要组成部分，车站是地铁系统中人员最为密集的场所，而消火栓系统是火灾防控的有力保障。常高压系统由消火栓、管道系统等组成；临时高压系统由消火栓、管道系统、水泵和控制系统组成[1]。

车站消火栓系统要发挥其作用，除合理布置消火栓，切实保证两股水柱保护整座车站外，还 需 注 意 临时高压消火栓系统的控制模式[2]。长期以来，地铁车站消火栓系统的 控 制 模 式 存在多种方式并存的现状，从本质上分为两类：手动控制模式和自动控制模式。手动控制模式有两种基本做法：以北京为代表的控制室确认模式和以广州、深圳等为代表的直接启泵模式。自动控制模式分为压力开关控制、流量开关控制和同时控制等模式。

依据《地铁设计规范》(GB 50157—2013)，车站消火栓系统的启动方式需要设置消防泵房就地启动、车站控制室按钮启动和消火栓箱按钮启动等3种启动模式。无论是手动或是自动控制模式都需具备以上控制方式，而自动控制模式是在系统中增加了压力开关或流量开关，依据系统中压力或者流量的变化自动启泵[3-4]。

2014年1月发布的《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50947—2014)首次提出了消火栓系统自动控制的概念，进一步丰富了消火栓系统的控制模式[5-6]。

本文在总结消火栓系统上述控制模式的基础上，研究并完善了手动控制模式和自动控制模式。通过比较两种控制模式的优劣，研究总结其适用条件，并结合地铁车站的工程实际，有针对性地提出了地铁车站消火栓系统的优化控制模式。

2 控制模式的比较与选择

2.1 消火栓系统的操作模式分析

室内消火栓系统末端接有两种设备，一种是从DN65室内消火栓接口接出的水龙带和水枪，另一种是DN25自救式消防卷盘。前者供专业消防队员使用，后者供非专业消防人员使用。两种末端设备前均设有常闭阀门，平时关闭，火灾时打开，利用水枪手动灭火。

从实际操作方式可以得出初步结论：室内消火栓系统是一种手动的水灭火设备，离开消防队员手持水枪或非专业人员手持自救式消防卷盘，系统是无法有效灭火的。

室内消火栓系统基本的操作步骤：发现火灾；人员抵达室内消火栓；接入消防水龙带和水枪准备就绪；启动消火栓系统水泵；打开栓口阀门，喷水灭火[7-8]。

2.2 两种控制模式及其比较

由于消火栓系统操作模式和运营需求的不同，地铁车站消火栓系统分为手动控制模式和自动控制模式。

2.2.1 手动启泵控制模式

如果采用手动启泵控制模式，在执行人员抵达室内消火栓箱时，可以首先按下室内消火栓启泵按钮，启泵时间基本与准备水龙带、水枪、开启阀门、持枪人员到达操作地点等时间相吻合，保证及时出水灭火。“消防水泵应在火灾后30 s内启动”这一要求是与传统的手动操作模式相匹配的。

手动控制模式是一种主动启泵模式。

2.2.2 自动启泵控制模式

如果采用自动启泵控制模式，开阀后，设在管路系统中的压力开关或流量开关感知管路中压力或流量变化，当变化达到设定值时，压力开关或者流量开关向控制系统发出启泵信号，启动室内消火栓主泵，消防队员利用室内消防栓水枪喷水灭火。

《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974—2014)第11.0.3条：消防水泵应确保从接到启泵信号到水泵正常运转的自动启动时间不应大于2 min。根据这一要求，采用自动操作模式后，启泵时间比手动控制模式有所增加。

自动控制模式是一种被动启泵模式[9-11]。

2.2.3 控制模式比较

车站消火栓系统的两种控制模式各有其特点，为了更好地选择符合工程实际的消火栓系统控制模式，对其从启动时间、运营管理、经济性等几个方面进行比较。

1) 从启动时间上比较，手动控制模式在一定程度上更占据优势。

2) 从日常运营维护管理角度比较，采用自动控制模式，由于是依据压力开关或者流量开关感知水压或者水流量的变化，无法感知是正常使用消火栓造成的水力因素变化，还是非正常因素造成的变化。当室内消火栓管网在非火灾情况下发生漏水时，自动控制模式可能会自动启动室内消火栓主泵，使水渍损失更加严重。而手动控制模式存在人为误操作的可能。

3) 经济性比较。系统组件的主要区别在于手动控制模式的启泵按钮和自动控制模式的压力开关(或者流量开关)。

由于在自动控制模式中，消火栓按钮依然存在，只是功能不同而已。根据《消防给水及室内消火栓系统技术规范》第11.0.19条“在自动控制模式中，消火栓按钮不宜作为直接启动信号，但可作为报警信号的开关……”。也就是说，在自动控制模式中，启泵按钮并没有取消，而是功能发生了变化，由原来的启泵功能变为报警功能。

通过以上说明可知，自动控制模式比手动操作模式增加了压力开关(或流量开关)控制系统，投资会有所增加。

表1 手动与自动控制模式比较

2.3 选择消火栓系统控制模式的原则

1) 充分依据室内消火栓系统的实际操作方式，合理确定控制模式。

2) 控制模式应能保证当发生火灾时，系统及时投入使用，并保证系统的安全性。

3) 在不影响使用的及时性和安全性的前提下，尽量减少和避免不必要的水渍损失。

4) 控制模式的选择应充分考虑FAS(火灾报警系统)的完善程度及消防控制室值班制度和管理水平的高低。

3 控制模式的优化

消火栓系统手动启泵控制模式和自动启泵控制模式适用的场所特点不同，并均有一定的不足和局限性。为此，有必要对两种控制模式进行优化。

3.1 手动启泵控制模式的优化

在手动启泵控制模式的实际运行中，有时会出现启泵按钮控制线路断路，维护不到位等问题，为解决这些问题，需优化控制模式设计，增加自动巡检或其他线路故障报警功能。在启泵按钮控制线路出现断路等故障时能及时向控制中心报警，并明确出现故障的线路编号，便于维护人员及时对故障线路进行维修，保证控制系统的安全可靠。手动启泵控制模式优化控制框图见图1。

图1 手动启泵控制模式优化控制框图Fig.1 Optimized control diagram of manual fire pump startup control mode

3.2 自动启泵控制模式的优化

为解决“消火栓系统出现泄漏时，系统无法识别是正常消防用水还是非正常用水，自动启泵控制模式的消火栓系统出现的错误启泵，使水渍损失不断扩大”等问题，需优化自动启泵控制模式的设置。在设置启泵的流量开关或压力开关的同时，增设低流量或低压力报警的流量开关或压力开关，在消火栓系统出现小流量泄漏时，能及时报警，及时维修，避免消防泵在非消防状态下的错误启动。

优化后的自动启泵控制模式分为3种工况：正常(状态Ⅰ)、漏水(状态Ⅱ)、火灾(状态Ⅲ)。自动启泵控制模式优化控制框图见图2。

图2 自动启泵控制模式优化控制框图Fig.2 Optimized control diagram of automatic fire pump startup control mode

4 结论与建议

地铁车站消火栓系统的本质决定了其实际操作方式为消防队员(或其他人员)的手动操作。手动控制模式和自动控制模式均可实现消火栓系统的功能，然而两种控制模式都有一定的局限性。

自动控制模式是一种非常重要且应用广泛的模式，在自动喷水及其他自动灭火系统中得到了广泛的应用。但是，由于控制模式与系统本身的基本操作方式不相适应，在室内消火栓系统中采用自动控制模式，有时会存在一些问题，尤其是在地铁工程中，需要杜绝水渍损失对行车的影响。

在消火栓系统设计中，无论采用哪一种控制模式，均应根据工程的实际需求，对消火栓系统的控制模式进行优化。本文的优化方案只是众多优化方案中的一种，希望与同行们一起分享讨论。

建议根据不同工程的建设和运营实际，因地制宜、合理选择和优化消火栓系统的控制模式，兼顾平时的安全性与火灾的及时性。

[1] 建筑设计防火规范：GB 50016—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.

Code for fire protection design of buildings： GB 50016—2014[S].Beijing: China Plan Publishing Company, 2014.

[2] 尉铭强.室内消火栓布置探讨[J].给水排水,2007,33(3):125-126.

YU Mingqiang.Discussion for indoor hydrant layout[J].Water & wastewater engineering, 2007, 33(3): 125-126.

[3] 地铁设计规范：GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

Code for design of metro： GB 50157—2013[S].Beijing: China Architecture & Building Press, 2013.

[4] 城市轨道交通技术规范：GB 50490—2009[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

Technical code of urban rail transit： GB 50490—2009[S].Beijing: China Architecture & Building Press, 2009.

[5] 消防给水及消火栓系统技术规范：GB 50974—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.

Technical code for fire protection water supply and hydrant systems：GB 50974—2014[S].Beijing: China Planning Press, 2014.

[6] 15S909消防给水及消火栓系统技术规范图示[S].北京：中国计划出版社，2014.

15S909 Diagram of technical code for fire protection water supply and hydrant systems[S].Beijing: China Planning Press, 2013.

[7] 消火栓箱：GB 14561—2003[S].北京：中国标准出版社，2003.

Fire hydrant box： GB 14561—2003[S].Beijing: China Standards Press, 2003.

[8] 消防软管卷盘：GB 15090—2005[S].北京：中国标准出版社，2005.

Fire hose reel： GB 15090—2005[S].Beijing: China Standards Press, 2005.

[9] 自动火灾报警设计规范：GB 50116—2013[S].北京：中国计划出版社，2013.

Code for design of automatic fire alarm system： GB 50116—2013[S].Beijing: China Planning Press, 2013.

[10] 梁莉霞.《火灾自动报警系统设计规范》2013版在地铁设计中的应用[J].都市快轨交通，2016，29(4)：125-127.

LIANG Lixia.Application ofcodefordesignofautomaticfirealarmsystemGB50116—2013 in metro FAS design[J].Urban rapid rail transit, 2016, 29(4): 125-127.

[11] 自动火灾报警设计规范图示:14X505-1[S].北京：中国计划出版社，2014.

Diagram of code for design of automatic fire alarm system: 14X505-1[S].Beijing: China Planning Press, 2014.

(编辑：王艳菊)

Optimization of Control Modes of Fire Hydrant System in Subway Station

YU Mingqiang, HUANG Yunfeng, YIN Xiaoni, YANG Xiaojuan, YUE Chen

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

The control mode of the fire hydrant system in the subway station is elaborated and the operation mode of the fire hydrant system is analyzed. The manual control mode and the automatic pump control mode are analyzed in detail. Judging from the perspective of starting time, operation management and economic performance, we come to the conclusion that manual control mode has an advantage in starting time, but there are the possibilities of human errors. The automatic control mode increases the pressure switch (flow switch) control system; therefore, the investment will be increased. Optimization of the two control modes is also discussed. In the design of manual pump control mode, the automatic inspection should be increased or alarm function for other lines should be added. In the design of automatic pump control mode, the addition of low flow or low pressure alarm flow switch or pressure switch in the fire hydrant system is necessary. When small leakage happens, the system is supposed to alarm and get repaired in time, avoiding the fire pump mistakenly started in the non-fire state.

subway station; fire hydrant system; control mode; optimization

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.01.021

2016-02-14

2016-12-11

尉铭强，男，高级工程师，从事给排水及消防设计工作，yumingqiang2008@126.com

U231.4

A

1672-6073(2017)01-0102-04