智能应急疏散照明系统在火车站房设计中的应用

吴建云 / 都志强

1.中铁第五勘察设计院集团有限公司建筑设计院， 北京 102600

2.中国建筑设计研究院， 北京 100044

前言

近年来，随着我国铁路运输事业的快速发展，特别是高速铁路的跨越式发展，我国迎来了铁路站房建设的高潮。铁路站房作为铁路车站的核心部分，具有人员密集、空间高大、功能复杂的特点。站房内乘客大多对站房内部结构都不了解，因此在火灾发生时人员疏散的难度非常大。智能应急疏散照明系统具有动态指示、能在火灾发生时合理地指引人们疏散，很好地解决了这个难题。本文针对这一问题阐述了笔者的设计思想和观点，希望对同行及专家在指导和建设智能疏散照明系统时有一定的参考价值。

1 应急疏散照明系统的结构

1.1 应急疏散照明系统

随着我国经济建设的进一步发展，改革开放的深入，社会各项事业全面发展，现代建筑而言，越来越趋向于高层化、大型化、复杂化及多功能化。无形中加大了消防安全疏散的难度。我们都意识到了火灾自动报警系统在现代智能建筑中所起到的重要安全保障作用，当前火灾自动报警系统已经发展到了相当高的水平，可以灵敏地探测到火灾，并且本身具有防灾和灭火的功能。但是单有火灾自动报警系统的设置还不够完整。随着人们对自身安全意识的加强，对安全的关注不再仅仅停留在借助外力的防灾和灭火上，除此之外，在火灾现场能进行能动逃生的恰恰是逃生者本人。然而，火灾现场环境恶劣，烟、雾、火以及逃生者自身的恐慌心理等众多因素都有可能在最后一刻使逃生者错失逃生的机会。就目前来说，发生火灾时，建筑物的逃生仅仅停留在独立型应急疏散标志灯上。怎样根据现场火警信息，把应急疏散标志灯作为一个整体辅助人们逃生的工具是一个值得思考的问题，却一直没有得到足够的重视。设计过程中，不仅往往缺乏完善的整体疏散概念，几乎也完全忽略了现代智能建筑对智能疏散照明系统可能的改造与提升。怎样在火灾发生时使逃生更安全、更准确、更迅速，这是时代对人性化、智能化建筑提出的新课题。

建筑物的应急照明及疏散指示的设置区域，应按照建筑物的特点，划分为水平疏散区域、垂直疏散区域和发生火灾时仍需工作的工作区域。其中水平疏散区域包括：建筑(含交通隧道)中的疏散走道、疏散路径；防烟楼梯间前室、消防电梯前室及合用前室；避难层；以及直升机停机坪等。垂直疏散区域包括以下场所：楼梯间(含敞开楼梯间、封闭楼梯间、防烟楼梯间)和室外楼梯等。建筑物内发生火灾时仍需消防作业的工作区域包括以下场所：消防控制室、消防水泵房、有人值班的总配电室、变电所；自备发电机房和为消防系统供电的蓄电池室。疏散照明照度要求建筑内消防应急照明灯具的照度应符合下列规定：照明区域内地面中心线水平照度不应低于1.0lx，照明区域边缘的水平照度不应低于0.5lx；楼梯间内的地面中心线水平照度不应低于5.0lx。

1.2 传统消防应急照明存在的问题

1)疏散指示方向固定，容易把人员引向火场。现代建筑防火分区设置复杂，建筑功能多样，建筑走道更是复杂，各个防火分区之间互相使用疏散口。火灾发生时由于烟雾、各种障碍物的影响，被疏散的人们不能准确的判断出火灾的具体发生位置。传统的疏散指示标志在设计施工中已经确定了指向方向，因此在火灾发生时无法根据火灾发生的位置来合理的调整疏散方向，甚至还有可能把被困人员引向火场，造成更严重的后果。

2)电压为220V，火灾时消防水四溢，容易伤及消防人员。现代建筑灭火的形式主要还是以水为主。大型建筑设计中，自动喷淋系统、消火栓系统都是必不可少的。火灾发生时这些系统发挥作用的同时也会产生大量的流水。再加上消防人员自带的消防车内的水，灭火时建筑内消防水四溢。火灾发生时，火灾自动报警系统会强制切除非消防电源，但消防应急疏散照明系统作为火灾时仍需坚持工作的系统，不能被切除。传统的消防疏散指示照明系统电压220V，水又是电的优良导体，因此对消防人员造成潜在的危险。

3)疏散指示标志灯的透光性在烟雾状态下有较大影响。传统的消防安全疏散标志灯使用的是传统光源，标志灯表面的平均照度为10～34cd/m2。火灾发生时会产生大量的烟雾，传统光源的透光性不高，距离疏散标志灯远一点的地方就有可能看不清疏散指示标志的方向。

4)疏散指示灯故障情况下无检修提示。目前电光源型消防安全疏散指示标志安装验收合格后，一般要求每月做一次视觉检查。现代建筑规模大、功能复杂，疏散指示灯具数量庞大，传统的消防疏散指示标志灯采用一般的电气回路连接，所有灯具都需要用肉眼去仔细检查。不能保证火灾发生时每个疏散指示标志都能起作用，影响火灾时消防疏散。

5)系统不节能。传统疏散指示灯具的光源为传统光源，达不到绿色照明的标准，不节能。

2 e-bus/10智能应急疏散照明系统

2.1 系统的组成

智能应急疏散照明指示系统主要由以下几个方面组成：

1)智能监控主站，由监控主机、消防联动控制及返回信号转换箱、计算机(终端显示监控器)及通讯模块组成；

2)智能电池主站，给各个分区的控制器分机提供备用电源及电池电源；

3)智能点式控制器分机，设于防火分区内作为通信及配电设备给末端灯具供电；

4)安全电压类标志、照明灯，集中电源、点式监控型标志灯本体由微处理器(包括算术逻辑部件、寄存器、控制电路、时钟发出器、存储器、输入/输出模块、辅助电路及内部总线)、电子变压恒流控制器、LED光源及传感器组成。

2.2 系统主要功能特性

1)日常OFF/ON程序预设管理及手动管理：本系统可编程实现预设开、关机功能，例如可对系统预设早上8:00开机，下午5:00关机。本系统也可实现手动管理功能，可在任意时间对系统开、关机状态设定。

2)运行状态监视：本系统能自动的对(直流)电池主站、控制器分机运行状态的监视；能自动监视所有灯具的工作运行状态。

3)定期测试计划程序：本系统具有可编程序测试功能：系统能够设置自动测试功能，任意指定定期时间(时间间隔为天、周、月)或临时性测试计划，对系统进行动态功能性测验，给出故障报警记录；系统具有可编程序电池应急持续时间测试计划：系统能够设置自动启动电池持续时间测试(时间间隔为年、月、日或任意指定)或临时性测试计划；测试结束后可给出报告，自动复位。

4)故障报警：故障监控包括对通信故障、(直流)电池主站、控制器分机及灯具故障的监控；故障报警型式为声光报警，声报警可手动消除、光报警保存到故障消除；本系统具有黑匣子记录功能，自动存储5 000～10 000条主要信息。

5)消防联控：火灾发生时，消防信号可经一点送入，就可强制点亮全系统的灯具；停电时可自动进入应急点亮状态。

6)可靠性的保证：本系统能确保在灾难发生前100%的灯具是无任何故障的，在关键时刻可以正常点亮；可编程序选层运行应急照明灯具，以调整系统电池能量确保最充足应急时间需求；可并列、选择、交替运行的智能应急照明电源是最放心的后盾能量源。

7)可编程序疏散应急预案：本系统可编程预设疏散方案，预设疏散软件方案，根据着火位置进行引导，对指向标志灯进行左向、右向指令调整，着火位置的出口标志灯关闭。可编程序强迫疏散标志灯具频闪、流动显示，亦可手动对标志灯进行频闪、流动控制，着火时根据实际情况进行选择疏散预案。

8)安全的保证：对于一般建筑，采用安全电压供电来确保混乱状态下的人身安全。对于高大空间建筑以及要求高疏散照度的区域，采用DC216V供电要求当切入电池应急后与大地网隔离运行，形成悬浮工作状态，确保人员安全。

3 智能应急疏散照明系统在站房设计中的应用

3.1 工程概况

新乡东站位于石武线上，最高聚集人数为1 000人，属中型铁路旅客车站。规划2015年年发送旅客500万人，2020年年发送旅客675万人，2030年年发送旅客925万人。

本工程属于中型火车站，为人员密集场所，设计采用智能型疏散及导流系统，安全出口处设有出口灯，楼梯间设有楼层指示灯，疏散走道墙面1m以下设有可变方向型指示灯，大厅等大面积场所在其疏散路线的地面上设有可变方向导流灯。以上灯具均采用LED光源，具有巡检、频闪功能。为保证照度，走道、设备用房和公共房间增设应急照明灯。当发生火灾时，系统根据火灾报警系统的联动信息，通过发送开灯指令打开应急照明灯；通过发送频闪及改变指示方向等指令动态调整标志灯具的疏散指示方向，能在混乱的火灾现场为逃生人员指出一条安全、快捷、有效的逃生路径。疏散照明的照度值为：一般通道不低于0.5lx，疏散楼梯及人员密集场所不低于5 lx。本系统采用集中式直流供电，输出为DC24V安全电压。

疏散照明由集中式EPS供电，备供时间为30min。除保证疏散照明的照度外，大厅和站台采用直管或紧凑型荧光灯照明的场所，将选用其中10%灯具作应急照明；采用金卤灯的场所另增设了能瞬间点亮的大功率紧凑型荧光灯作为应急安全照明，使一旦两路电源均失电时不致引起秩序的混乱。

3.2 智能应急疏散照明系统设置

本工程采用中央电池供电的数字点式监控智能消防应急疏散照明指示灯e-bus/10系统。该系统由监控主站、(直流)电池主站、安全电压型控制器分机、交直流隔离型控制器分机、安全电压类集中电源点式监控型标志灯、照明灯、高疏散照度类集中电源点式监控照明灯及通信模块等组成；所有设备及灯具均具有唯一地址并带传感器。控制器的主电源由消防电源供电。

本系统的管线要求如下：

1)安全电压类集中电源点式监控型标志灯急/照明灯的电源线及通信线同管敷设、采用ZR-BV2×2.5+ZR-RVS2×0.5穿 钢 管 敷设,当使用其他敷设方式时,通信线改为带屏蔽双绞线。

2)高疏散照度类集中电源点式监控型照明灯的电源线及通信线分管敷设,电源(AC220V/DC216V)线 采 用ZR-BV2×2.5穿 钢 管 敷 设;通 信(e-bus)线 采 用ZRRVS2×0.5穿钢管敷设,当使用其他敷设方式时，通信线改为带屏蔽双绞线。

3)设 备层的E-BUS线采用ZR-BV2×2.5+ZR-RVS2×1.5穿钢管敷设,当使用其他敷设方式时，通信线改为带屏蔽双绞线。

图1 新乡东站系统框图

本工程系统框图见图1。

4)系统基本功能要求：

(1)日常管理OFF/ON程序采用二次编程方法由业主确定；

(2)监控主站系统自动对下层设备及灯具进行实时监测，发生故障时可发出声光报警；声报警可手动消除，光报警必须排除故障后才能解除 ；

(3)系统自动执行每24h一次的功能性测试计划程序；每三个月一次的放电性测试计划程序提示；由此保证在灾难发生前系统及每一个灯具均处于完好状态；

(4)强迫点灯：火灾发生时，火灾信号输入，全系统灯均进入强迫点亮状态；

(5)紧急疏散程序方案：需要时可统一根据火灾信号标志灯进行编程，对危险区域的楼梯出口灯关闭，指向危险区域的应急标志灯的箭头调整。灯具有频闪功能，吸引人们视觉注意，引导人员安全快速地逃离危险区域。

5)消防联动可用以下方式之一实现：

(1)采用干结点由FAS系统按每个(或汇集)防火分区一个着火点信号方式提供给e-bus/10系统；

(2)采用RS232/RS485接口，标准modbus协议由FAS按每个(或汇集)防火分区一个着火点信号方式提供给e-bus/10系统。

6)本系统作为安全系统，中央监控主站设于消防中心机房内。为了确保e-bus内系统的稳定性，免受计算机病毒及恶意攻击对系统的损害，除接收经专门编程的FAS系统防火分区一个着火点信号输入信号及对应返回信号外，其他均采用非开放的运行模式(系统内自行管理，对外只是单向传送信息)。

7)设备布置情况，监控主站、电池主站设置在首层消防控制室，有消防值班人员统一管理控制；控制器分机设置在各层电井内，受主站集中控制；疏散指示灯具设置在候车室、疏散走道、疏散楼梯间等公共位置。疏散指示灯具按着人流易于疏散的方向位置布设，候车厅等人流聚集场所，在地面设置可变方向的疏散指示灯具，间距不大于10m。沿疏散通道设置的疏散指向标志灯，应设置在疏散走道及其转角处距地面高度1.0m以下的墙面上；在疏散通道的任一位置至少有一个疏散指向标志在视觉范围内，并保证导向的连续性——疏散标志灯相互间距不应大于20m；对于袋形走道，不应大于10m；在走道转角区，不应大于1.0m。出口标志灯应优先安装在安全出口和疏散门的正上方，标志的下边缘距门的上边缘不宜大于30cm，不应设置在可开启的门、窗上或其他可移动的物体上。候车大厅疏散指示布置情况如图2所示。

4 智能应急疏散照明系统在实际应用中需要注意的几个问题

智能应急疏散照明系统在消防动态疏散中优势明显，但是也有些应该注意的问题：

图2 候车大厅疏散指示布置图

(1)电源线与通讯线应分管敷设，因强弱电一起敷设容易产生干扰，不利于消防时精确控制。

(2)每个应急疏散指示灯接线时，基于接头工艺难度考虑，分支时每只灯只宜设一次分支。

(3)对于布线距离比较远的工程，宜设置电源分站。因为采用安全电压，不应传输过远的距离。

5 结束语

综上所述，智能应急疏散照明系统本身具有诸多技术特点和优势：

(1)针对建筑物内任意位置均有疏散预案，基于自适应算法软件在火灾时自动形成最佳疏散路径，标志灯按最佳路径指示疏散方向；

(2)安全电压供电确保消防人员人身安全；

(3)疏散指示标志灯在火灾时闪烁发光，透光性好；

(4)疏散指示标志灯故障时系统有故障提示，便于检修；

(5)采用LED光源，每盏灯耗能1W，系统节能。

本文主要对智能应急疏散照明系统的结构、实施策略等做了分析讨论，并以实际工程为基础设计了智能应急疏散照明系统的实施方案，以及软、硬件配置，对智能建筑智能应急疏散照明系统的设计和建设具有一定的参考价值。

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