城市轨道交通消防切非设计分析

杨宗翰

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

城市轨道交通作为一种重要的公共交通设施，为居民出行带来了极大便利，同时也对地区经济发展起到了重要作用。近年来，国家及各地政府越来越重视轨道交通的发展建设。由于轨道交通设施属人员密集场所，且多为地下建筑，发生火灾时疏散难度较大，容易造成极大人员及财产损失[1]。

因此，消防系统的合理设置尤其是消防联动的正常动作是轨道交通安全平稳运行的重要保障。在城市轨道交通消防联动过程中，非消防电源切除（切非）是火灾状况下用电安全的基本保证。调研分析多地多个地铁车站切非设计原则及方式，发现各地切非设计标准差异较大。

总结现行规范对切非设计的要求，并结合地铁车站特点、建设和运营管理需求，针对典型非消防负荷给出切除方式、切除区域、切除时间及接口配置的设计优化建议。正常照明宜以防火分区为单位延时自动切除。切除环控非消防负荷前应保证其风阀正常关闭。弱电机房内VRV 设备可不参与切非。站台门电源宜采用手动切非方式，切除与否应根据现场情况决定。

AFC 电源与PIS 电源宜在消防泵启泵时切除。三级小动力负荷可以防火分区为单位切除。非消防电梯应在运行至疏散层且电梯门开启后切除。不参与疏散的自动扶梯应延时切除或手动切除。区间检修电源、变电所检修电源切除与否应根据现场情况决定。

1 标准与规范

《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019）第13.4.8 条规定：1.火灾确认后，应能在消防控制室切断火灾区域及相关区域的非消防电源；2.火灾发生后，除超高层建筑中参与疏散人员的电梯外，其他客梯应依次停于首层或电梯转换层，并切断电源。《地铁设计规范》（GB 50157—2013）第19.3.6 条规定：火灾自动报警系统确认火灾后，消防控制设备应按消防分区在配电室或变电所切断相关区域的非消防电源。《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116—2013）第4.10.1 条规定：消防联动控制器应具有切断火灾区域及相关区域的非消防电源的功能，当需要切断正常照明时，宜在自动喷淋系统、消火栓系统动作前切断。《交通建筑电气设计规范》（JGJ 243—2011）第14.2.7条规定：火灾报警确认后，应在消防控制室自动或手动切除相关区域的非消防电源。

2 切非模式调研

虽然以上规范给出了切非的相关要求，但是并未明确切非的范围和具体实现方法。在实际设计过程中，一方面需要保证消防设备用电可靠性，防止非消防线路短路、过载产生越级跳闸进而导致火势蔓延、避免消防救援人员受到二次伤害，非消防电源需要做到应切尽切；另一方面需要考虑到火灾发生初期人员快速疏散的需求，在一定时间内保留部分非消防电源正常运转。

相关工作人员调研了全国不同区域4 个城市的轨道交通切非设计原则及方式，发现各地切非方案存在较大差异，主要包括切除负荷的类型、切除方式、切除区域、切除时间以及接口配置。

表1 统计了全国不同区域4 个城市不同轨道交通线路6 个地铁车站在发生火灾情况下的切非类型。

其中，车站1 为高架车站，其余车站为地下车站。从表1 中可以看出，不同城市在切非类型上存在差异，即使是同一座城市，其不同期线路的切非原则也不尽相同，这主要与车站的现场情况以及消防的实际需求相关。具体而言，各站在火灾情况下均切除公共区、设备区及区间的正常照明、不参与消防疏散的直升垂梯、VRV、三级小动力负荷、区间检修电源、广告照明、污水泵、便民服务及配套设施用电和地铁配套等商用电。其中，设置了冷水机组及配套设施、节能控制系统的车站均切除了该负荷。对于二级小动力负荷，除车站1 外，其余各站均切除该负荷。对于环控非消防负荷、变电所检修电源、出入口自动扶梯、一级负荷中的风亭潜污泵、安检、AFC、站台门等非消防负荷，各站实际切非情况差异较大。除切非类型差异之外，不同城市不同轨道交通线路的切除方式、切除时间和接口配置原则也不尽相同。例如，针对区间正常照明用电，部分线路采取了独立切非的方式，在区间正常照明配电箱电源端由FAS 接入分励脱扣器，部分线路则设置正常照明总箱，在400V 开关柜内采取“一刀切”的方式集中切非，这一点是值得商榷的。依据前文提到的规范要求，切非应在保证利于消防救灾的前提下，尽量缩小断电范围，具体而言，切除应按楼层或防火分区范围顺序实施，但是考虑到消防联动系统调试及运营维护的复杂性[2]、火灾状况的不可预测性，在现实中很难做到点对点精确断电，因此实际设计和建设过程中，切非往往是以区域为单位进行的，尽量追求切非区域的最小化、人性化。

3 切非模式优化建议

综合分析多地城市轨道交通车站设计建设情况，本文针对一些典型非消防负荷给出了切除方式、切除区域、切除时间及接口配置的建议，如表2 所示。

表2 地铁车站典型非消防负荷切除方式、切除区域、切除时间及接口配置建议表

3.1 正常照明负荷

由于正常照明有利于人员疏散，火灾发生时立即切断正常照明会造成不必要的恐慌，因此站内正常照明应当延时切除，且切除范围应当尽可能小。一般而言，城市轨道交通车站站厅和站台公共区均为一个独立防火分区，设备区依据其大小常划分为2～3 个防火分区，因此火灾状况下正常照明可以依照防火分区划分的情况进行分区域切除。当设备区正常照明需要按区域切非时，分励脱扣器需要控制设备区正常照明总配电箱内各馈线回路断路器。在实际设计和建设过程中，考虑到消防联动控制系统的调试和后期运营维护过程十分复杂，常采用在400V 低压柜处集中切除设备区整端正常照明负荷的切非方式。对于区间正常照明，同样需采取延时切非措施，切除范围可按照区间的设计分界划分，但应注意分界点附近发生火灾时需同时联动两侧消防系统进行相应切非操作[3]。

3.2 风、水负荷

对于环控系统中的非消防负荷，尤其是非消防大系统和小系统电源，火灾时应当全部切除，且需保证切除前与消防无关的风阀全部关闭，以避免发生串烟事故。对于VRV 电源，目前常见的做法是火灾时将其全部切除，但是在一些特殊情况下，VRV 断电会导致弱电机房出现温升等异常现象，对设备安全运行造成隐患，大部分弱电设备与消防及行车息息相关，因此有必要在火灾范围不涉及弱电机房时，保持其内VRV 设备处于正常运行状态。对于风井雨水泵，由于其可兼做排除消防废水用，因此当火灾不涉及其所在防火分区时可保持其正常运行状态。而对于出入口排水泵，虽然其也可兼做排除消防废水用，但是由于其仅适合在出入口火灾后排除附近消防废水，因此应当在火灾时全部切除，火灾后恢复供电。此外，出入口排水泵常与出入口自动扶梯或直升电梯同一配电箱供电，因此其切除点可以设置在400V 低压柜内，切除时间及切除方式与出入口直升电梯或自动扶梯保持一致，当出入口自动扶梯参与消防疏散时，应当在现场配电箱中的排水泵馈出回路设置分励脱扣器，此时出入口排水泵可在确认火灾后立即切除。

3.3 系统负荷

对于安检、闸机设备和门禁系统，当其在通电状态下才能释放时，应在FAS 控制并确认闸机、门禁开门且防火门动作到位后方可切除，但应注意票务室门禁是否自动释放及参与切非需征求运营单位意见，此外还需在车控室IBP 盘上设置手动释放开关，此开关应能释放站内所有闸机和门禁。由于站台门位于站台层公共区和区间的交界位置，因此火灾状况下站台门的响应动作应与起火位置及列车状态相关，站台门电源切除与否的判断条件较为复杂，宜根据现场实际情况采用手动方式进行切除。对于AFC 电源，当AFC 设备断电前需要一定时间存储数据时，应当延时切除，此时宜在消防泵启泵时切除。对于PIS 电源，其在火灾初期可为乘客提供提示信息，有利于人员快速疏散，因此应当延时切非。

3.4 其他动力负荷

对于三级小动力负荷，常设置总开关并在总开关处集中切除[4]。若想增加运营管理的灵活性及火灾切非的针对性，也可依据防火分区在400V 低压柜及各配电箱馈出回路实现精确切非，与设备区正常照明的分区切非方式相似，这种三级小动力负荷的分区切非方式也会带来调试及运营维护的困难。对于站内及出入口直升电梯，应当在确认收到电梯运行至疏散层且电梯门已开启的信号后切除，为提高电梯运行可靠性，也可增设蓄电池作为电梯在紧急情况下的后备电源[5]。对于非疏散用自动扶梯，突然停止运行可能导致乘客摔倒及踩踏事故，因此需延时切非，当采用自动切非方式时可以以疏散时限或消防泵启泵为切非信号，当采用手动切非方式时可在车控室远程切除，也可在现场通过停机按钮就地停机。对于区间检修电源，由于区间距离较长、情况复杂，火灾状况下存在紧急救援用电的可能，因此区间检修电源不宜立即自动切除，应当根据现场实际情况采取手动方式切除。对于变电所检修电源，考虑到火灾状况下断路器越级跳闸等故障出现的可能性大大增加，当火灾范围不涉及变电所的所在防火分区时，不宜切除该负荷。

以上切非原则在常见“一刀切”方式的基础上增加了依据防火分区的分区域切非精细化切非方式，相比之下更加贴近规范要求，在现实情况下更加契合了消防疏散需求，同时也尽可能降低了火灾造成的影响。需要注意的是，分区切非在末端配电箱馈出回路上完成，切非完成后相应馈出回路断路器上端依然带电，此时配电箱电源电缆应全程采用封闭式母线槽敷设且配电箱防护等级需满足火灾工况要求。此外，当采用分区切非方案时，动照专业在设计及向FAS 提资时需明确接口位置并标注清楚切除负荷与防火分区对应关系。在地铁运行阶段，车站运维人员需充分认识到切非对消防的重要性，熟练掌握车站消防联动控制系统运行机制，尤其是分区切非的对应关系以及手动切非的条件及点位。

4 结语

城市轨道交通车站切非是保证消防配电可靠、乘客及救援人员生命财产安全的重要环节。本文在分析全国多地已建及在建城市轨道交通线路切非设置情况的基础上，以规范及标准要求的精细化、人性化控制为导向，结合地铁车站特点、建设和运营管理需求及笔者自身工程设计经验，针对地铁车站内的典型非消防负荷给出了切除方式、切除区域、切除时间及接口配置的设计建议，为后续城市轨道交通设计和建设过程中的切非设计提供了参考。