地铁区间火灾工况下疏散指示联动方案的对比分析

孙 虹

（天津市地下铁道集团有限公司，300011，天津∥高级工程师）

地铁区间环境复杂、空间狭窄，一旦发生火灾，具有人员疏散难、疏散时间长、消防人员深入内部救援难、排烟散热难、通信联络难等影响指挥人员决策的特点，极易造成群死群伤的严重后果［1］。因此，当地铁车辆在区间中发生火灾时，首先应第一时间驶入相邻车站，在车站内开展疏散和救援。如车辆发生故障，停在区间内时，如何快速、准确地联动区间疏散指示设备，同时配合隧道风机的排烟，以保障乘客安全撤出，已成为问题的关键和研究重点。

1 区间疏散指示设备种类介绍

1.1 采用单方向指示型标志

单方向指示型标志是一种最简单的设置方式，每个疏散指示灯只有一个箭头指向，地下区间以区间中心里程为界，箭头指向就近的车站或者就近的区间联络通道，指示方向不设控制。

该方案过于简单，不灵活，目前基本没有使用。

1.2 采用智能化控制的双方向指示型标志

该设置方式是在每套区间疏散指示标志灯内设置双方向箭头指示。平时箭头方向指向就近的区间联络通道或者车站；火灾时疏散指示等指示方向的控制由ISCS（综合监控系统）或FAS（火灾报警系统）和智能化控制设备联合完成。智能化控制设备主要由控制主机、路由器、通信网络及疏散指示灯等组成。其主要工作原理是每个疏散指示灯配置一个IP（互联网协议）地址，通过通信线将每个IP 地址传送至路由器；再由路由器通过网络传送给控制主机；主机与ISCS 或FAS 进行信号配合，完成指示灯具指向的明灭。当FAS 的感烟或感温探头探测到某个地点发生火灾时，将该地点的具体位置信号传送给控制主机；主机通过判断，确定发生火灾处灯具的IP地址，然后发出控制命令，通过路由器，再经通信线将开断命令发送到指示灯具；每个灯具根据命令进行具体方向指示箭头的点亮［2］。该方案控制逻辑复杂，目前应用较少。

1.3 采用ISCS 或FAS 控制的双方向指示型标志

该设置方式是在每套疏散指示灯内设置双方向箭头指示。平时箭头方向指向就近的区间联络通道或者车站；在紧急情况时，由控制中心调度人员通过ISCS 或FAS 根据事故的地点来控制疏散指示的箭头指示方向。该种疏散指示应用较多，是目前的主流方式。本文主要对此种疏散指示在火灾工况下的综合监控联动控制方案进行对比分析。

2 FAS 与ISCS 关系介绍

为了尽早发现火灾、实行消防救灾，地铁设置了FAS。FAS 按中央、车站两级调度管理，按中央、车站、就地三级监控的方式设置，对地铁全线及各建筑进行火灾探测、报警和控制。FAS 负责实现火灾探测及向车站级发出火灾警报，报告火灾区域，并与ISCS 及环境与设备监控系统（BAS）配合或独立实现对消防设备的联动控制。ISCS 是用系统化方法将各分散的自动化系统联结为一个有机的整体，实现轨道交通各专业系统之间的信息互通、资源共享，以提高各系统的协调配合能力，高效实现系统间的联动，增强应对各种突发事件的应变能力，并提高反应速度、增强灾害事故的抵御能力。目前，有FAS 中心级设备单独设置和FAS 中心级设备由ISCS 统一设置两种方式。

2.1 FAS 与ISCS 互联

FAS 中心级设备单独设置。FAS 在控制中心调度大厅设置中心级、冗余图形工作站，在控制中心设置中心级火灾报警控制器；FAS 在各车站、车辆段、停车场设置车站级火灾报警控制器。火灾报警控制器通过通信系统提供的独立单模光纤组建光纤单环网。FAS 与通信系统的接口方式为光纤接口。各火灾报警控制器均作为一个网络节点，通过通信专业提供的光纤，以沿线跳接方式构成一个对等式环形网络。每个网络节点在网络通信中都具有同等地位，每个节点都能独立完成所管辖区域内设备的控制与监视。FAS 与ISCS 互联的全线网络见图1。

2.2 FAS 集成于ISCS

FAS 通过ISCS 中心级的设备来实现FAS 中心级的功能。FAS 利用ISCS 的环调台设置环调工作站进行火灾报警操作及显示。FAS 中心级和车站级通过ISCS 的传输主干网进行数据交换。在各站点，FAS 通过接入ISCS 的交换机纳入到ISCS 的局域网。火灾报警控制器采用标准以太网协议与ISCS进行数据通信，而ISCS 的传输网络保证FAS 数据传输的优先性。FAS 在车站级接入ISCS，中央级FAS 集成于ISCS，不设置FAS 主机，功能由ISCS统一实现。FAS 集成于ISCS 的全线网络见图2。

图1 FAS 与ISCS 互联的全线网络图

图2 FAS 集成于ISCS 的全线网络图

3 区间火灾时乘客疏散流程及疏散方向分析

通过区间的手动火灾报警按钮、轨旁电话、列车车厢烟雾探测系统、车厢CCTV（闭路电视）监控系统、列车无线调度电话、感温光纤系统等都可获取火灾报警信号。火灾报警信息需经控制中心人工确认。控制中心防灾调度人员结合图形工作站报警信息及通信、信号系统相关信息来确定火灾发生的位置，发出火灾模式指令，确认人员疏散策略。相关车站的FAS 及ISCS 接收并执行火灾模式指令。信号系统控制列车按照火灾模式运行或扣车。区间隧道火灾联动流程图见图3。

当列车在运行过程中发生火灾时，其疏散原则是应尽可能驶向前方车站，利用车站站台来疏散乘客，利用车站防排烟系统来排除烟气。如果列车不能驶入前方车站，而停在区间隧道，则必须紧急疏散乘客。车头着火时，乘客从车尾下车后步行至后方的车站；车尾着火时，乘客从车头下车后步行至前方车站；列车中部着火时，乘客从列车两端下车后步行至前、后方车站。根据《地铁设计规范》19.1.36 条（强制性条款）“当区间隧道发生火灾时，应能背着乘客疏散方向排烟，迎着乘客疏散方向送新风”［3］，隧道通风系统根据多数乘客疏散的相反方向送风，送风的强度和时间长短应根据实际情况严格掌握。当同一区间的其中一条隧道发生火灾时，另一条隧道也应立即停止正常行车。此时隧道通风系统应迅速启动，排除烟气，并向乘客提供必要的新鲜空气，形成一定的迎面的风速，以诱导乘客安全撤离。

图3 区间隧道火灾联动流程图

4 区间火灾工况下的疏散指示联动方案对比与分析

4.1 方案一

方案一为FAS 与ISCS 互联，区间疏散指示设备与FAS 模块箱做硬线接口。其接口界面见图4，接口描述见表1，联动的示意图见图5。

当区间发生火灾时，控制中心和车站的FAS 主机、工作站均显示火灾报警信息。车站级管辖范围包括车站及相邻半个区间的消防设备，区间火灾时需相邻两站协同动作。因此，如非特殊情况，应由控制中心统一下发救灾指令，控制指令由控制中心火灾报警控制器传到车站火灾报警控制器，由车站火灾报警控制器通过控制模块控制区间疏散指示启动。根据GB 16806—2006《消防联动控制系统》4.9.1.9 条“消防控制室图形显示装置不能对控制器进行复位、系统设定以及联动设备的启动和停止等控制操作［4］。”调度大厅FAS 工作站不能下发消防指令，应由控制中心调度员在FAS 主机上下发控制消防指令，并传至发生火灾区间相邻两车站的FAS，由FAS 模块箱控制启动区间疏散指示，以指导乘客进行疏散。

图4 FAS 与区间疏散指示接口界面示意图

表1 FAS 与区间疏散指示设备接口描述表

图5 方案一联动示意图

根据《地铁设计规范》，疏散方向应为迎风方向，同时控制中心调度员应在控制大厅环调工作站上手动下发火灾模式，启动两站的隧道风机按照区间疏散指示相反的方向进行排烟。

此方案需调度人员分别在调度大厅的FAS 主机和工作站上分别进行操作。出于美观考虑，控制中心的FAS 主机往往未放置在调度大厅，而是放置在附近的机房中，而BAS 调度工作站位于调度大厅的调度台上。这样，当区间火灾时显然不利于调度人员同时操作FAS 主机和BAS 工作站。

4.2 方案二

方案二为FAS 与ISCS 互联，而区间疏散指示设备与BAS 模块箱做硬线接口。其接口界面见图6，接口描述见表2，联动示意图见图7。

当区间发生火灾时，根据《地铁设计规范》疏散方向应为迎风方向。控制中心调度员应在控制大厅环调工作站上手动下发火灾模式：车头火灾时，通过BAS 模块箱控制区间疏散指示指向车尾方向，同时控制两站的隧道风机按照区间疏散指示相反的方向（即车尾向车头方向）进行排烟；车尾火灾时，通过BAS 模块箱控制区间疏散指示指向车头方向，同时控制两站的隧道风机按照区间疏散指示相反的方向（即车头向车尾方向）进行排烟。

图6 BAS 与区间疏散指示设备接口界面示意图

表2 BAS 与区间疏散指示设备接口描述表

图7 方案二联动示意图

区间火灾时，控制中心调度人员在值班操作站上确认车头或车尾火灾，通过一键模式下发，同时启动区间疏散指示设备和隧道风机，完成区间火灾联动。

4.3 方案三

方案三为FAS 集成于ISCS，通过ISCS 主干网进行数据交换，区间疏散指示设备与FAS 模块箱做硬线接口。其接口界面图、接口描述表、联动示意图（没有中央级FAS，人工在车站级FAS 发送指令）同方案一。

由于FAS 集成于ISCS，控制中心没有FAS 主机和FAS 工作站，其功能全部集成在控制中心的综合监控工作站中。根据GB 16806—2006《消防联动控制系统》4.9.1.9 条文“消防控制室图形显示装置不能对控制器进行复位、系统设定以及联动设备的启动和停止等控制操作。”要求FAS 主机不接受外界控制指令接入，当区间发生火灾时，由控制中心调度人员确认火情后，电话通知相邻两车站车控室的工作人员在FAS 主机上分别下发控制指令，启动2 个半区间疏散指示，指导乘客快速疏散；同时调度大厅工作人员在ISCS 环调工作站上下发隧道风机控制命令，通风排烟方向满足多数乘客撤离为迎风方向的要求，即与疏散指示方向相反。

方案三需调度人员在调度大厅的ISCS 环调工作站上进行操作，同时电话通知火灾区间两相邻车站车控室值班员在FAS 主机上进行分别操作。发生火灾时，调度人员需要完成多步工作，同时需要多名人员协同工作，在发生火灾的紧急情况下，不利于快速、可靠的救灾。

4.4 方案四

方案四为FAS 集成于ISCS，通过ISCS 主干网进行数据交换，区间疏散指示设备与BAS 模块箱做硬线接口。其接口界面图、接口描述表、联动示意图同方案二。

发生火灾时，控制中心调度人员在综合监控调度工作站上启动区间车头火灾模式或车尾火灾模式，通过一键模式下发控制指令，同时联动区间疏散指示设备和隧道风机。车头火灾时，乘客向车尾方向疏散；车尾火灾时，乘客向车头方向疏散。根据《地铁设计规范》，疏散方向应为迎风方向，区间疏散指示方向和隧道风机的风向相反。

区间火灾工况下的疏散指示联动的4 个方案对比见表3。

表3 区间火灾工况下的疏散指示联动方案对比表

5 结语

由上述分析可知，方案二、四和方案一、三相比，控制中心调度人员在1 台设备上进行1 次操作即可下发整个火灾模式，完成联动动作，而不需要在2 个设备上分别进行操作（尤其方案一，还存在2 个设备距离较远的问题）。在发生火灾时，操作的便利性是极大的优势，不仅能更快地将控制指令下发，还能避免调度人员忙中出错，以保证整个控制指令快速、准确下发，确保区间的乘客安全、迅速地进行疏散。

综上所述，当FAS 与ISCS 互联时，推荐方案二；当FAS 集成于ISCS 时，推荐方案四。