虹桥动车所检修库性能化防火的消防设置

韩 芳 上海铁路局沪杭铁路客运专线股份有限公司

由于动车组列车检修的特殊性，其检修的工作场所（动车检修库）多为高大空间结构，庞大、开敞的功能要求易使其防火分区面积过大，出现与我国现行建筑防火设计及铁路相关规范不相符的情况。

新建上海至杭州铁路客运专线虹桥动车所检修库工程结合火灾发展特性运用了消防性能化设计，对防火分区过大进行功能优化。以下对虹桥动车所检修库消防设置进行系统的梳理和概述。

1 工程概况

新建上海至杭州铁路客运专线虹桥动车所检修库建筑面积为21729m2，其中钢结构主库（单层）建筑面积为16 256 m2，边跨车间部分（单层）建筑面积为3 148 m2，边跨办公部分（两层）建筑面积为2 324 m2，建筑高度为12 m，库内设置25 kV架空接触导线，库内作业人员为200人，加上1.5倍保险系数最终人员为300人。

2 防火分区的确定

根据《铁路工程设计防火规范》（TB10063-2007）规定:检修库及附跨车间建筑耐火等级为二级，建筑火灾危险性类别为丙类。检修库及附跨车间面积大于16 000 m2，根据规范需设置防火墙进行分隔。

但库房内防火分区间设置防火墙，难以满足工艺和采光通风等要求，考虑到动车组以电力为动力，动力源的危险环境分区低于以燃煤为动力的蒸汽机车和以燃油为动力的内燃机车和普通客车，在满足功能、使用的前提下，按三个防火分区设防，在重点区域加强消防措施进行处理。

检查库防火分区布置详见图1。

图1 防火分区布置

3 主要给水系统的设置

消防给水系统的水源来自室外消防水池。消防泵房设在检修库的边跨中，内设消火栓消防泵组、消防水炮泵组各1套，消防泵组直接从室外消防水池自灌式吸水，泵房内消防水泵保证虹桥动车运用所建筑区其它房屋的消防水压、水量。

3.1 消防栓系统

3.1.1 布置原则

消火栓系统水平成环，消火栓的布置保证每个防火分区同层有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位，消火栓为单栓，栓口距地面或楼面1.1 m，且每隔两条检修线在股道间设置单口直径65 mm的落地式消火栓箱，其间距不超过50 m，

3.1.2 配置及工作机制

检修库内消火栓系统为临时高压制，用水量为11.4 L/s、充实水柱为13 m、计算消防压力0.40 MPa，设两路消防供水引管，消防水压、水量由消防泵房内消火栓消防水泵保证，室外设水泵接合器二套。按同一时间发生一次火灾设计，火灾持续时间为2 h。

消防加压泵的控制分为消防控制室控制、消防泵房就地控制、消火栓箱消防按钮联动控制三种方式。消防控制室和消防泵房均可直接开启和停止消防加压泵运行，消火栓箱处设置的消防按钮可远程启动消防水泵。

3.2 消防水炮系统

3.2.1 布置原则

根据《铁路工程设计防火规范》（TB10063-2007），动车段内检修库应设置自动喷水灭火系统，其它的防火分区面积大于8 000 m2丙类厂房应设置自动灭火设施。由于检修库建筑高度为12 m，自动喷水灭火系统不能满足要求，因此检修库自动灭火设施采用消防水炮灭火系统，消防水炮的布置保证每一防火分区同层有2门水炮同时到达保护部位。

3.2.2 配置及工作机制

检修库内消防水炮系统采用稳高压系统，系统设计流量60 L/s，计算压力1.48 MPa。消防水压、水量由消防泵房内消防泵组保证，室外设置消防水泵接合器四套，火灾延续时间1h。

消防加压泵的控制分为消防控制室控制、消防泵房就地控制、消防稳压泵压力联动装置启动、消防水炮控制盘就地启动四种方式。消防控制室和消防泵房均可直接开启和停止消防加压泵运行。消防水炮泵组出口的管网处设压力开关，平时探测管网压力，当管网压力小于1.53 MPa时，开启水炮稳压泵，当管网压力达到1.58 MPa时，停止水炮稳压泵。失火时，消防水炮启用引起管网压力下降，当管网压力低于1.48MPa时，压力开关联动开启消防水炮加压泵，稳压泵停止运行。消防水泵出口设置泄压阀，当系统压力达到1.6 MPa时泄压阀开启泄压，当系统压力降低至1.48 MPa时泄压阀关闭。

4 通风及防排烟等设施的设置

4.1 通风及防排烟设计

检修库内通风方式为两侧靠外窗工作区域采用自然通风，中间检修地沟之间工作区采用机械通风方式，中间管沟两端设置混流式风机和湿帘，通过综合管沟送新风，并在各分支风管端部设置玻璃钢轴流风机，以便各作业点均匀送风。附跨作业车间设置玻璃钢屋顶风机进行机械排风，变电所内设置智能温控玻璃钢屋顶风机，当室内温度达到38℃时风机自动启动，室内温度为35℃时风机自动关闭。

库内及各房间采用自然排烟，顶窗与侧窗排烟净面积之和不小于防火分区面积8%，当库内任意两个感烟报警点报警时，排烟窗打开。边跨局部二层走廊设置机械排烟方式，屋面设排烟风机，一、二层走廊侧壁上方设常闭板式排烟风口。失火时，打开当层排烟风口，排烟风口与屋顶排烟风机连锁，排烟风口开启连锁排烟风机开启。

4.2 无管网气体灭火装置

调度控制室（含安全监控、信息化等）、机房设置无管网七氟丙烷气体灭火装置，气体灭火系统由烟感、温感、门灯、紧急启停按钮、声光报警器、气体灭火钢瓶及主机组成。气体灭火系统作为一个相对独立的系统，单独配置自动控制所需的火灾探测器，可独立完成整个灭火过程，同时具有手动控制及应急操作功能。

消防控制室能接收气体灭火系统的有关报警、故障信息，能在气体灭火系统报警、喷射各阶段有相应的声光信号，并关闭相应的防火门、窗，停止相关的通风空调系统，关闭有关部位的防火阀。

5 消防电气

5.1 消防控制室

消防联动控制系统终端（联动控制台）设置在消防控制室，在消防控制室内可联动控制所有与消防有关的设备。消防控制室设在检查库边跨，室内设有FAS工作站、火灾报警控制器、消防联动控制台、应急广播设备、消防专用电话总机及UPS电源设备等，可接收感烟、感温、火焰、空气采样早期烟雾等探测器的火灾报警信号及各类阀、手动报警按钮、消火栓按钮的动作信号，可显示消防水池、消防水箱水位以及消防水泵的电源及运行状况。

5.2 消防电源

消防水泵、消防控制室、消防电梯及应急照明等消防用电设备的配电装置均采用接于不同变压器低压侧的专用回路双电源供电，并在末端配电装置处设置自动切换装置。火灾报警控制器配备UPS作为备用电源，保证应急供电1 h。应急照明采用EPS集中供电，火灾时由消防控制室自动控制强制点亮全部应急照明灯，保证应急供电1 h。

6 先进技术运用

鉴于虹桥动车运用所检修库的整体结构及高度，结合火灾源识别分析，检修库内可能发生的火灾主要为列车电气火灾和残留火种产生的火灾。此类火灾在发生初期有阴燃阶段，可能产生大量的烟和少量的热。为了能发现火灾极早报警，库内消防电控除采用线型光束感烟火灾探测器接收器、线型光束感烟、火灾探测器发射器、及主机等系统组成外，还采用了在消防领域先进的双波段图像火灾探测器、光截面火灾探测器以及CAN总线技术。

6.1 双波段图像型火灾探测技术

针对大空间建筑火灾中普遍存在的技术难题，即火灾的误报、漏报和报警延误，以及火灾的空间准确定位，双波段图像型火灾探测技术通过对火灾的热、色、形、光谱及运动特性的研究，在色度模型、稳定性模型、增长趋势模型的基础上，发展了纹理模型、立体视角模型、基于红外影像的频域纹理模型、闪烁模型，提出了基于彩色影像和红外影像的双波段火灾识别模型，采用了图像处理、计算机视觉、人工智能等多项高新技术，实现了大空间建筑早期火灾的探测和空间定位。双波段探测器的保护范围见图2。

图2 双波段探测器保护区域示意图

双波段图像型火灾探测技术特点：

（1）双波段图像型火灾探测器防护罩利用高科技合成材料，采用“三防”（防尘、防潮、防腐）处理，可使用于环境恶劣的工业场所；

（2）采用CCD摄像机作为探测系统的前端，可实现防火、防盗和图像监控三位一体；

（3）采用防火并行处理器，能同时对多只双波段摄像机获取的信息进行处理；

（4）监控距离远（0.5～100 m），适合大空间建筑的防火监测；

（5）报警确认简单、迅速、直观；

（6）能对监控现场进行实时录像，保留现场的第一手资料，为事后分析、处理提供依据；

（7）具有联动控制功能，将火灾损失降低到最低限度。

6.2 光截面图像感烟火灾探测技术

光截面图像感烟火灾探测利用主动红外光源作为目标，结合红外摄像机形成多光束红外光截面，通过成像的方式和利用图像处理的方法，测量烟雾穿过红外光截面对光的散射，反射及吸收情况，利用模式识别、持续趋势、双向预测算法实现对早期火灾的识别与判断。光截面探测器的保护范围见图 3。

图3光截面探测器保护区域示意图

光截面图像感烟火灾探测技术的特点：

（1）由多光束组成光截面，对被保护空间实施任意曲面覆盖，扩大了快速响应区域的面积。

（2）对光截面中相邻光束的相关分析，克服了单光束火灾报警由于系统偶然因素而引起的误报。

（3）自动检测和跟踪由灰尘积累而引起的工作状态漂移，当漂移超出给定范围时，自动发出故障信号，同时跟踪环境变化自动调节探测器的工作参数

（4）面成像自动跟踪定点监测，可以避免由于安装移动而造成的误报。

（5）面成像的使用，使得光截面图像感烟在空间具有分辨发射光源和干扰光源的能力，提高了系统抗干扰性能，扩大了系统的应用范围。

6.3 CAN总线技术

Can-Bus总线技术是“控制器局域网总线技术”的简称，它具有极强的抗干扰和纠错能力，最早被用于飞机、坦克等武器电子系统的通讯联络上。CAN总线技术具有如下的特点：

（1）国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；

（2）传输距离远（无中继最远10 Km），传输速率快（最高1 Mbps）；

（3）单条总线最多可接110个节点，并可方便的扩充节点数；

（4）总线上各节点的地位平等，不分主从，突发数据可实时传输；

（5）非破坏总线仲裁技术，可多节点同时向总线发数据，总线利用率高；

（6）出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系，不影响总线的通讯；

（7）报文为短帧结构并有硬件CRC校验，受干扰概率小，数据出错率极低；

（8）对未成功发送的报文，硬件有自动发送功能，传输可靠性很高；

（9）具有硬件地址滤波功能，可简化软件的协议编制；

（10）通讯介质可用普通的双绞线、同轴电缆或光纤等。

7 结束语

虹桥动车所检修库运用了性能化防火设计，依据检修库可能发生火灾发展的特性来决定其防火的需要，最终确定消防系统方案及布置。随着我国经济的飞速发展，建筑物的功能越来越多样化，建筑物的设计越来越趋于概念化，大量新理论、新技术、新材料、新工艺及新设计理念在建筑消防设计中被广泛应用。因此，完全套用指令性规范已不能较好地满足目前的建筑设计要求，尤其对一些大型的大空间建筑物，性能化消防防火设计必将成为未来发展趋势之一。