火灾探测器对城市隧道消防运维管理的影响

陈 旻

(中远海运科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

近年来，随着我国经济的持续稳定发展，城市化水平不断提高，城市隧道和其他地下资源的开发利用越来越受重视。开发利用城市隧道对节省城市用地、节约能源、改善城市交通状况、减轻城市污染、扩大城市空间容量和提高城市居民的生活质量等都有重要作用。据统计，隧道内影响车辆安全通行的因素主要有火灾(包括发动机自燃、轮胎起火、线路故障、货物自燃和碰撞起火等)、大型废弃物、行人进出、车辆逆行和交通事故等5种。封闭隧道内易发生的事故主要是火灾，其他事故对隧道的正常运行影响较小。由于隧道内的环境特殊，一旦发生火灾事故，将导致人员伤亡、设施毁坏等后果。因此，为极大地降低或避免火灾造成的财产损失和人员伤亡，同时方便实施救援，应正确地设计和使用消防设施。

新版《火灾自动报警系统设计规范》(以下简称“新版《规范》”)已于2014年5月1日起正式实施。考虑到城市隧道项目规划、设计和建设的周期较长，在新版《规范》实施之前完成消防系统设计审图的项目不受其约束，新版《规范》对城市隧道内消防系统设计和施工的影响在近几年才逐渐显现出来。

本文主要以城市隧道为背景，以新版《规范》为设计依据，模拟隧道内发生火灾时，火灾自动报警系统联动控制程序启动消防给水灭火系统之后火灾现场的实际情况，分析新版《规范》的实施对城市隧道消防给水灭火系统运维管理的影响。

1 隧道消防系统联动控制程序简述

隧道消防系统主要由火灾探测和报警、消防通信、消防照明、消防广播、通风、排烟、安全疏散和避难设施、消防给水灭火系统、监控信号系统及其他消防设施组成。从技术层面看，隧道消防系统可分为火灾自动报警系统和消防联动系统，其中：火灾自动报警系统主要由火灾图形工作站、火灾报警主机、光纤感温主机和设置在隧道内的光纤感温探测器、火焰探测器、手动报警按钮、声光报警器及火灾模块箱等设备组成；消防联动系统主要包括消防给水灭火系统、消防通信、消防照明、消防广播、通风、排烟、安全疏散和避难设施系统等。

图1为消防报警及联动程序图。当隧道内任意位置处发生火灾时，由现场火灾探测器探测到火灾或现场人员发现火情并按下就近的手动报警按钮之后，发出火灾报警信号，通过火灾报警系统的通信网络将该信号传输给控制中心的消防报警主机；消防报警主机在接收到火灾报警信号之后发出声光报警控制信号，开启隧道内的声光报警器，同时将发生火灾的地点和火灾报警信号通过控制中心的网络系统传输给控制中心的综合监控平台，在平台的监控界面上显示火灾发生的地点并要求只确认火灾报警信号，防止误报警；综合监控平台按预设的程序将火灾报警信号传输给视频监控系统，视频监控系统在接收到报警信号之后进行联动，将距离火灾发生地点最近的视频信号显示在监视器上；控制室值班人员在接收到报警信号之后通过视频信号确认发生火灾，并按下消防联动控制器上的火灾报警确认键，消防火灾报警联动主机将自动按照预设的消防联动模式动作。根据火灾报警的地点开启预设区域(50 m)内的消防给水灭火系统(水喷淋)，对现场起火部位进行冷却和灭火；同时，启动相应的消防排烟、人员疏散和消防广播等系统，最大程度地为安全疏散现场人员争取时间，并为消防人员开展现场救援创造有利的条件。

图1 消防报警及联动程序图

2 新版《规范》实施前后消防报警控制主机报警信号输入对比和存在的问题

在新版《规范》实施之前，城市隧道内的消防报警控制主机现场火灾自动探测报警触发器主要是布置在现场的点型红外火焰探测器和手动报警按钮，目前隧道内的点型红外火焰探测器和手动报警按钮一般按50 m的间隔水平布置，每个探测器和手动报警按钮都能独立编码，拥有可被消防报警控制主机识别的地址。当发生火灾时，消防报警控制主机只需通过识别报警信号发出对应的地址就能准确判断火灾发生的大致部位。线型光纤感温火灾探测器作为火灾前期预警系统，具有独立的火灾预警探测和报警功能，当火灾发生地点的温度达到感温光纤报警温度设定值时，感温光纤向光纤感温报警主机发出报警信号，在光纤感温报警主机上通过对感温光纤报警前后波长的衰减情况进行对比计算，获得火灾发生地点与感温光纤报警主机安放地点之间的距离，对应判断火灾发生的部位。光纤感温报警主机与隧道控制室内的消防报警控制主机通过通信线连接，当光纤感温报警主机接收到感温光纤报警信号之后，立即向消防报警控制主机发出火灾预警信号。火灾预警信号的作用与现场火灾自动探测报警信号不同，只向消防报警控制主机发送火灾预警，提示现场的温度异常、可能有火灾发生，对于是否发生了火灾,还需通过点型红外火焰探测器、手动报警按钮和视频监控系统来确认。

新版《规范》要求：“城市道路隧道应同时采用线型光纤感温火灾探测器和点型红外火焰探测器(或图像型火灾探测器)。隧道中设置的火灾自动报警系统宜联动隧道中设置的视频监视系统确认火灾。”[1]线型光纤感温火灾探测系统提供的火灾预警信号的性质与现场火灾自动探测报警信号的性质一样，可直接作为现场是否发生火灾的综合判定依据之一。当发生火灾时，可通过多种现场火灾自动探测(红外火焰探测、线型光纤感温)手段，缩短对隧道内发生火灾的反应时间和确认时间，尽快开展人员疏散和消防灭火救援行动，减少人员伤亡和财产损失，降低对社会的影响。

3 新版《规范》实施过程中发现的问题

在新版《规范》实施过程中，发现隧道内的消防系统存在某些起火部位与喷水灭火系统喷放区域不一致的问题。

当前城市隧道内的消防给水灭火系统一般为稳高压系统，消防用水量按照发生1起火灾所需水量设计，对应发生火灾时水喷雾喷放覆盖长度小于等于50 m、宽度为2个行车道的区域。当火灾发生时，消防系统力争在火势蔓延初期通过将火灾控制在起火点周围50 m区域内，为隧道内其他位置人员的疏散和灭火救援争取时间。

在新版《规范》实施之前，当发生火灾时，线型光纤感温火灾探测报警主机只向消防报警主机发送火灾预警信息，不参与实际火灾报警输入信号的逻辑运算，隧道火灾发生现场严格按照设计要求，准确开启周围50 m范围内的2段喷淋管进行消防灭火。在该情况下，现场双波长火焰探测器的探测范围和手动报警按钮报警覆盖范围与现场水喷淋系统保护范围的对应关系示意见图2，现场双波长火焰探测器和手动报警按钮与水喷淋管的联动控制关系见表1。

图2 现场双波长火焰探测器的探测范围和手动报警按钮覆盖范围与现场水喷淋系统保护范围对应关系示意

新版《规范》实施之后，当发生火灾时，线型光纤感温火灾探测报警信号作为新增报警信号源输入消防报警控制主机。在该情况下，现场双波长火焰探测器、手动报警按钮、感温光纤与现场水喷淋系统对应关系示意见图3。消防报警控制主机综合判定之后对水喷淋管联动控制的实际效果见表2。

表1 现场双波长火焰探测器和手动报警按钮与水喷淋管的联动控制关系

图3 现场双波长火焰探测器、手动报警按钮、感温光纤与现场水喷淋系统对应关系示意

由表2可知：线型光纤感温火灾探测报警信号作为新增报警信号源输入消防报警控制主机之后，在某些情况下，隧道火灾现场实际喷放范围与设计有偏差，虽然仍能覆盖起火点，但存在喷水强度降低和防护区域有25 m偏差的问题。

初步分析认为：导致该问题发生的最可能原因是，感温光纤探测器发出的火灾报警信号传输给感温光纤报警主机，感温光纤报警主机判断之后通过信号线，以开关量的形式将报警信息发送给消防报警控制主机。消防报警控制主机接收到报警的开关量信号之后只能做出“感温光纤报警主机发出火灾报警”的判断，无法准确定位隧道内感温光纤具体报警位置。如需进一步判断感温光纤具体报警位置，还需直接在感温光纤报警主机上进行查询。

4 新版《规范》对现有市隧道消防给水灭火系统运维管理的影响

1) 当实际喷放区域与设计偏差25 m时，虽然着火点仍处在喷放区域内，但控制火灾进一步蔓延的效果不如原设计，偏差将直接影响现场人员疏散的实际直接可利用时间，降低火灾发生时的安全性设计要求。

表2 消防报警控制主机综合判定之后对水喷淋管联动控制的实际效果

头数[2]。原有的喷头出口流量将减少1/2，理论上覆盖范围内的车道宽度将大大缩短，有可能出现起火点超出喷放区域覆盖范围的情况。不仅现场火情得不到控制，而且无法满足隧道现场火灾冷却和隔断的要求。

5 解决措施

1) 对消防报警控制主机进行升级。目前部分生产消防报警控制主机的厂商正在考虑以消防报警控制主机为核心，在功能上集成线型光纤感温火灾报警主机的功能模块，使感温光纤探测器直接与消防报警控制主机连接，确保消防报警控制主机能根据感温光纤探测器报警信号确认火灾发生部位。

2) 在设计消防给水灭火系统时，将喷水灭火长度扩大至100 m。此时由于供水管网内的水压大幅提高，原有管网系统中选用的消防泵、管道、阀门、压力表及水流指示器等设备和部件需重新设计。相应的消防给水灭火系统管网一次性投资建设费用将大大增加，而在原50 m长度的喷淋管开启即可满足隧道现场消防灭火要求的情况下，不满足经济适用原则，因此认为未来的消防给水灭火系统在很长一段时间内仍将保持原50 m长度的设计。

6 结 语

随着社会的发展，为在复杂的消防环境下保证人员安全疏散和财产不受损失，对消防报警系统规范进行更新、调整具有重要意义。如何在隧道发生火灾时综合运用各种火灾探测技术和方法提升消防报警探测手段，是城市隧道消防灭火系统运维管理需关注的一个问题。鉴于国内有大量隧道正在建设，新版《规范》对隧道消防系统设计和建设的影响越来越广。 本文针对城市隧道内发生火灾时消防报警灭火系统能否有效投入使用的问题，综合分析了发生火灾时在现有条件下进行的现场探测器报警、消防报警联动主机判断动作、现场消防灭火和疏散系统启动等火灾自动报警联动工作流程，详细讨论了现有光纤感温探测器信号作为现场探测输入信号导致消防报警联动主机无法准确启动相应区域的喷水灭火系统的情况，并说明了在该情况下消防灭火系统无法在第一时间达到控制火灾蔓延、按计划疏散人员的目的。此外，从可行性的角度提出了对光纤感温探测器进行设备升级的建议，提高消防报警联动主机启动相应区域的喷水灭火系统的准确性。通过对新版《规范》对城市隧道内消防给水灭火系统运维管理的影响进行分析，有助于参照新版《规范》的要求，在新的消防报警主机推出之前，更好地完成隧道消防系统工程，保障城市隧道消防系统的正常运行。