地铁消防联动控制系统初探

马 超

(上海市普陀区消防救援支队, 上海 200333)

0 引 言

地铁火灾自动报警系统的特点用一句话概括,就是“三级控制、两级管理、一体化网络”。三级控制分别为中央级(防灾指挥中心)、车站级(车站防灾控制室)、就地级(设备现场就地控制);两级管理分别是中心级、车站级,地铁控制中心(OCC)、维修中心、备用中心为中心级,车站、控制中心、车辆段、停车场等为车站级,两级中,中心级统领全局,负责地铁全线的消防设施、报警系统信息,较车站级重要;一体化网络是指把地铁各个站所的火灾报警系统、报警控制器、图文电脑系统作为网络节点,利用光纤环网和OCC内设置的网络控制工作站整合成环形网络,该网络可将FAS系统进行完全融合,火灾自动报警系统(FAS)和综合监控系统(ISCS)能够实现信息交互,OCC具有对整个网络的监控权限[1-4]。

地铁消防联动控制涉及FAS、环境与设备监控系统(BAS)、ISCS。当前的地铁运营中,FAS系统作为综合监控系统的子系统,愈发深入融合和集成于ISCS,因此地铁的消防联动通过多系统的消防联动控制实现。通常情况下,地铁中正常运行工况需控制的设备由BAS直接监管和控制;FAS通常只负责联动控制火灾情况专用的设备。那些火灾工况与正常工况均需采取相应控制的设备,平时由BAS直接监控,而一旦发生火灾,应能接受FAS指令,切换至火灾自动报警系统确定的火灾工况,联动相关设备,使其处于特定状态[5-9]。

1 地铁火灾工况的报警确认

地铁中发生火灾时,火灾的确认方式分为自动确认和人工手动确认两种。FAS系统具有自动确认火灾的功能,如在地铁的车站、停车场、隧道区间等场所的同一探测区域,当同时有2个火灾报警探测器被触发,即自动确认火警,FAS发出火灾模式指令至BAS,随即启动消防联动模式。而当探测区只有1个报警探测器被触发时,系统仅向车控室发出火灾预警信号,需要采用人工方式对触发的报警信号进行火灾确认,人工确认可以通过现场确认或者闭路电视确认两种方式进行。一旦人工确认火情,选择相应的火灾模式,随即向BAS系统发出相应的火灾模式指令。

2 地铁消防联动控制

地铁消防联动控制系统的组成形式主要表现为集中控制形式和分散与集中相结合的控制形式,主要通过联动、非联动以及二者相结合的方式来实现控制。火灾报警系统、应急广播系统、联动控制模块是地铁消防联动的三大组成部分。一旦发生火灾,消防报警设备触发警报,警报控制器发出的信息,由联动控制器进行接收,按照预先设定程序对相关设备进行监控,并保证监控处于自动状态,同时,联动控制器发出信号控制和驱动相关消防设备,及时启动消防设备来进行灭火操作,并借助地铁广播向乘客发出警报信息,引导人员疏散。

地铁消防联动所涉系统及相互关系示意图如图1所示。

图1 地铁消防联动所涉系统及相互关系示意图

2.1 地铁消防联动分工

地铁发生火灾的报警信号的触发由FAS负责。联动控制由BAS、FAS执行。火灾工况下,地铁内各控制系统的协调由ISCS完成和实现。FAS、ISCS均具有联动功能,消防专用设备的火灾联动控制由FAS实现,而在火灾工况下其他需要配合联动的设施设备,如车站广播、乘客信息系统的联动由ISCS完成。

2.2 地铁常见消防联动

2.2.1 地铁车站消防联动控制

地铁车站内的火灾报警和联动控制由BAS、FAS、ISCS系统相互协作、共同完成。FAS发出的火灾指令具有最高优先权,一旦火灾得到确认,其向ISCS和BAS系统发出火灾模式指令,随即BAS进入救灾模式,按指令将其所监控的设备调整为预先设定的火灾下状态。同时,ISCS系统设置IBP控制盘,用于手动控制相关消防设备。通常情况下,FAS系统联动专用消防防排烟系统、消防水系统、电梯、门禁、AFC闸机、警铃、非消防电源、应急照明、防火卷帘等相关设施设备,BAS系统联动兼用消防防排烟系统和导向系统,IBP盘可对防排烟系统、门禁、水系统以及AFC实现手动控制。

车站消防联动的火灾预先设定模式分为站台火灾模式、站厅火灾模式、设备区火灾模式和上、下轨行区火灾模式。模式是指在特定情况下,各种设备不同运行状态的组合,而在各种模式中火灾模式具有最高优先权。火灾模式下,联动控制差异主要集中在防排烟联动控制方面。站台火灾模式下,系统关闭站厅排风/兼排烟风管阀门和回风管阀门,打开站台排风/兼排烟风管的阀门并开启回排风机,并联动隧道通风系统进行排烟;站厅火灾模式下,关闭站台排风/兼排烟风管和回风管上的阀门,打开站厅排风/兼排烟风管的阀门并开启回排风机进行排烟;上行轨行区火灾模式下,关闭下行轨行区排风排烟系统,打开上行轨行区排烟系统进行排烟;下行轨行区火灾模式下,关闭上行轨行区排风排烟系统,打开下行轨行区排烟系统进行排烟。

2.2.2 隧道区间消防联动控制

区间火灾通常考虑列车发生火灾,ISCS根据列车司机报告的火灾情况或者信号系统传输的停车信息下达指令给车站BAS,随即运行相应的火灾模式,通过应急广播和疏散指示系统组织人员疏散,并提示中心环调确认事故风机开启方向,启动相关区间的风机进行排烟。区间消防联动需要两个站共同协调协同完成。GB 50157—2013《地铁设计规范》[10]中明确指出:一旦地铁隧道发生火灾,需要及时将着火列车驶入站台内,并且地铁工作人员需要按照操作来进行人员的疏散。若着火列车无法驶入站台内,则需要立即开启风机,引导乘客进行逃生。但是,由于地铁隧道位置不同,处理火灾的方式也不同。

(1)若列车前端着火,列车最终停靠在隧道中部位置,地铁人员需要首先开启隧道前端风机来对烟雾进行及时排除,然后开启隧道后端风机进行送风,并且安排乘客有秩序地从列车后侧进行疏散。

(2)若列车后端着火,列车最终停靠在隧道中部位置,地铁人员需要首先开启隧道后端风机来对烟雾进行及时排除,然后开启隧道前端风机进行送风,并且安排乘客有秩序地从列车前端进行疏散。

(3)列车中部着火停靠在区间隧道中部,地铁工作人员需要开启联络通道,并且及时将乘客疏散到无烟通道内,然后开启隧道两端的风机进行送风,最后再从列车两端进行乘客疏散。

无论是车站联动还是隧道区间联动,都离不开ISCS的支持,而综合监控系统作用的发挥,必须依托于精准的数据反馈,这要求所有地铁消防联动设备必须处于良好运行状态,能够及时、准确地反馈状态信息。在综合监控系统工况下,以现场执行消防联动后的相关设备状态作为反馈信息,将其与所需要达到的目标状态进行比对,分析是否成功实现预定联动目标,掌握消防联动控制对象的整体状态,对未实现既定目标的控制设备进行单独控制,实现对联动控制指令的再次下发,确保所有对象成功实现联动。

地铁车站及区间联动示意图如图2所示。

图2 地铁车站及区间联动示意图

3 地铁消防联动控制系统需要重点关注的问题

3.1 地铁消防联动控制供电的问题

地铁消防联动控制系统应确保在发生火灾时,地铁运行常规电路被切断的情况下依然能够独立运行。虽然当前主流地铁消防联动控制系统中的外控设备均采用独立供电系统进行供电,但由于设计初期未充分考虑到工程实际中,系统远端和最不利点因线路敷设距离过长造成电压损耗,进而出现相关设备无法正常启动的情况。因此,应在可能出现此类情况的设备附近增设联动电源,以提高有关设备的可靠性。此外,一些地铁工程在设计之初,存在控制线路和控制设备选型的适配度隐患,在火灾工况等极端情况下容易导致供电中断,致使系统无法正常联动。这就要求除了在系统设计之初对供电相关设备做好分析和统筹规划外,还应在系统投用后加强对供电线路的实时监控,对一些重要设备加装巡检设施,确保设备一旦发生异常,能够及时采取措施予以解决,确保联动电源始终处于正常运行状态[11-12]。

3.2 地铁消防联动控制系统的维护

地铁消防联动控制除了需要联动常规消防设施设备外,还需和地铁特有的相关设施设备进行联动,涉及多系统之间的协同,具有高度智能化、自动化、集成化的特性。为确保地铁消防联动控制功能的可靠性,必须定期对地铁的联动控制功能进行测试、维护和保养。在日常维护保养时,应提前做好充分准备,积极联系联动控制所涉设备的生产厂商或者经销商,提前获得相关产品的技术支持,同时在维保工作中确保现场相关零配件的余量供给。此外,在维保测试前要掌握特定场所、特定区域的联动控制工作原理,充分制定测试、维保策略,设定多情景、多工况的测试方案,查找联动控制中可能出现的短板和薄弱环节,进而改进和优化,同时,在维保测试时要合理建立场景、设备、状态和功能实现的整合清单,仔细比对排查,确保联动控制系统的可靠有效。

4 结 语

探讨了地铁消防联动控制系统,当地铁发生火灾时,火灾自动报警系统的确认与正确的联动相关系统设备能保证地铁设备与人员安全。