关于疏散指示与应急照明基于新规范GB51309- 2018 的方案论证

王瑞清

（中铁第六勘察设计院集团有限公司电气化设计院分公司，天津300250）

1 概述

地铁作为现代化的城市轨道交通工具，承担着越来越重要的大客流运输任务。然而在地下狭小的空间里，人员和设备高度密集，一旦发生火灾，救援与疏散将十分困难。从世界地铁的100 多年历史教训看，地铁灾害中发生频率最高，造成损失最大的是火灾。基于此原因，我国不断加强对消防和疏散的管理。各行业相关职能部门本着标准化、安全化、实用化、可操作化编制了不同的消防标准。2019 年3 月国家应急管理部编制并实施了GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（以下简称新标准），该规范与公安部提出的GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》及行业标准GB51298-2018《地铁设计防火标准》（住房和城乡建设部发布）存在差异及变化。在地铁区间隧道特殊的地质环境中如何按照新标准执行应急照明和疏散指示系统的设计、施工给地铁的建设者们提出了挑战。部分在建轨道交通项目应急照明设备已经订货，如何减少变更带来的投资增加与施工困难，是又一项矛盾所在。

2 标准对比分析

新标准从保护人身安全的角度出发，将A型应急照明灯具的供电电压定为DC36V。为减小集中电源故障影响面大的后果，将集中电源的额定容量规定为5kW以下。造成GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》GB51298-2018《地铁设计防火标准》存不同程度矛盾。

3 新标准对城市轨道交通应急照明的影响

城市轨道交通作为目前世界上最大的单体建筑，因其规模大（建筑面积），线路长，以及其复杂的地质环境，加上巨大的人流，必然给消防带了巨大的挑战。在进行区间隧道消防设计时如何解决北方寒冷，南方潮湿给集中电源带来的寿命缩短，以及电压降的问题是摆在城市轨道交通设计人员面前的一道难题。城市轨道交通行业目前普遍的做法是采用EPS集中电源式供电。额定输出电压AC220V，容量一般为10～15kW。新标准提出蓄电池额定输出功率小于5kW，应急照明灯具主电源和蓄电池电源额定工作电压均不大于DC36V，虽然采用低电压供电解决了安全问题，但是同时带来了压降大的问题。因区间隧道的特殊环境，不利于存放蓄电池，GB51298-2018《地铁设计防火标准》规定不应侵占疏散平台宽度等制约条件给设计人员带来了一定的考验。因目前新标准刚刚于2019 年3 月实施，全国各城市轨道交通设计院在消防应急照明设计方面均处在观望状态，没有提出合理可靠的设计方案。尤其是正在建设中的城市轨道交通项目，是否在原来的基础上进行方案变更，还没有可行的解决方案。

4 基于新标准的方案比选

基于GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》对以下三种方案进行比选，并提出应急照明推荐方案。

总体方案：依据GB51298-2018《地铁设计防火标准》规定一条线路、一座换乘站及其相邻区间的防火设计可按同一时间发生一处火灾考虑。

集中控制器安装在车控室内，在A型应急照明集中电源配电柜（箱）内设置功率转换模块，实现对应急照明灯具正常状态与火灾及其他非正常状态下节电模式与应急照明模式的转换。A 型应急照明集中电源配电柜（箱）配置通讯接口，数据上传至总线或集中控制器，实现对电源、灯具的控制监测及试验功能。灯具之间线缆穿管线敷设。

集中控制A型应急照明配电箱内设置通讯接口，数据上传至总线或集中控制器。实现对电源的监控试验功能。

备用照明在新标准中要求没有变化，所以再此不再论述。

4.1 照度选择

（1）站厅层及站台层照度大于3.0Lx。（2）楼梯或扶梯、疏散通道转角处的照度大于于5.0Lx。（3）区间隧道照度大于3.0Lx。

4.2 车站高度

（1）站厅层高度一般取平均3.75m。（2）站台层高度取3.5m。（3）区间隧道高度一般取平均4.5m。（4）标准站长度：取200m。

4.3 灯具选择

式中：Eθ地面任意一点的水平照度，Lx；K 灯具的维护系数；Iθ灯具至该点照射方向的光强，cd；h 灯具的安装高度，m；cosθ 地面通过光线的法线与入射光线夹角的余弦。

计算得出：在选用5W LED 应急照明灯具的情况下：（1）站台层及站厅层在满足3.0Lx照度情况下，应急照明灯具的间距为7m/盏。（2）区间隧道在满足3.0Lx照度情况下，应急照明灯具的间距为6m/盏。

4.4 疏散指示标志选择

区间疏散指示标志站台层及站厅层间距为20m/个，疏散同道间距为10m/个，区间隧道为间距为15m/个。疏散指示标志的功率一般为1～1.5W，在满足应急照明灯具供电的要求下，一定会满足疏散指示标志。故疏散指示标志布置方案不再进行校核。

4.5 电缆选择

依据《照明设计手册》电压的偏移范围为+5%至-10%线路电压降计算公式：△U=2×I×R

I：线路电流I=P/ U；L：线路长度；P：负荷

①电流I=P/ U

②电阻R=ρ×L/s（电缆截面mm2）

③ρ 为电阻率 铜的电阻率为0.018Ω*mm2/米

根据以上公式计算得出：采用2.5 平方截面的电线单回路可供电20 盏灯，供电距离为112 米；采用4 平方截面的电线单回路可供电26 盏灯，供电距离为148 米；采用6 平方截面的电线单回路可供电33 盏灯，供电距离为190 米；采用6 平面截面的电线单回路供电17 盏灯，供电距离为274 米；采用6 平面截面的电线单回路供电13 盏灯，供电距离为352 米。

注：上述计算结果的前提是按灯具5W/盏，布置间距6 米，末端压降不大于10%Un。

方案一：方案一采用集中控制A型应急照明集中电源供电。

Ⅰ站厅层及站台层应急照明方案：消防应急电源取自上一级带双切开关的配电柜（箱），双切开关电源取自400VⅠⅡ段母线。在站厅层和站台层A、B两端分别设置450VA A型应急照明集中电源，额定输入电压AC220V，输出电压为DC36V，A型应急照明集中电源配电柜（箱）内设置降压装置，蓄电池、集中应急照明灯具功率调整模块。根据GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》A型应急照明配电箱的输出回路不应超过8 路。具体供电回路配置方案根据防火分区设置，待设计时根据现场情况进行设置。

Ⅱ区间隧道应急照明方案：消防应急电源取自上一级带双切开关的配电柜（箱），双切开关电源取自400VⅠⅡ段母线。在区间联络通道及站台层A、B两端分别设置450VA A型应急照明集中电源，额定输入电压AC220V，输出电压为DC36V，A型应急照明集中电源配电柜（箱）内设置降压装置，蓄电池、集中应急照明灯具功率调整模块。应急照明集中电源配电柜（箱）分别向区间隧道两侧布置3 条供电回路，每条供电回路供电的应急照明灯具距离为100m。

以区间隧道2000m 计算，AC220V 消防电源供电电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×6mm2型。

P1 供电回路电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×2.5mm2型。P2 供电回路电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×4mm2型。P3 供电回路电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×6mm2型。P4 供电回路电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×2.5mm2型。

方案二：方案二站厅层及站台层应急照明及疏散指示设计方案同方案一。

区间隧道布置方案：消防应急电源取自上一级带双切开关的配电柜（箱），双切开关电源取自400VⅠⅡ段母线。在站台层A、B两端分别设置200VA A 型应急照明集中电源，额定输入电压AC220V，输出电压为DC36V，A 型应急照明集中电源配电柜（箱）内设置降压装置，蓄电池、集中应急照明灯具功率调整模块。每隔200 米设置200VA A型应急照明集中电源配电箱一个。

应急照明集中电源配电柜（箱）分别向区间隧道两侧布置2 条供电回路，其中一条给应急照明灯具提供DC36V 电源，供电距离为100m，另一条给疏散指示提供DC36V电源，供电距离为100m。

以区间隧道2000m 计算，AC220V 消防电源供电电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×6mm2型。

P1、P3 供电回路电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×2.5mm2型。P2、P4 供电回路电缆选用无卤低烟阻燃WDZ-YJY 4×2.5mm2型。

方案三：

方案三：区间隧道选用自带蓄电池型应急照明灯具及自带蓄电池型疏散指示。

Ⅰ站台层、站厅层供电方案：该方案同方案一（站台层及站厅层不采用自带蓄电池型应急照明灯具及自带蓄电池型疏散指示）。

Ⅱ区间隧道布置方案：消防应急电源取自上一级带双切开关的配电柜（箱），双切开关电源取自400VⅠⅡ段母线。额定输入电压为AC220V，集中控制A 型应急照明配电箱内设置降压整流装置。额定输出电压为DC36V。每隔200 米设置A型应急照明配电箱一个，选用应急灯具为自带蓄电池型应急照明灯及自带蓄电池型疏散指示。

电缆选用同方案二。

方案一、二、三、优缺点对比：

区间隧道以2000m，车站规模以10000m2进行计算。

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综合考虑南方推荐方案一维护使用成本低，安全可靠性高并且可以减少在建项目的变更降低施工困难。因北方冬季天气寒冷不利于蓄电池室外使用，可选用方案三，或在方案一A型应急照明集中电源配电柜（箱）增加加热装置，保持电源箱处在恒温状态。

消防应急照明与疏散指示系统作为消防系统不可或缺的一部分，在消防系统中起着举足轻重的作用。如何将消防应急照明与疏散指示系统设计的更加合理、可靠需要在工程设计实践中不断摸索经验，真正熟悉和了解各部门发布的相关标准规范，更需要在国内外隧道火灾事故中吸取教训。让我们的城市轨道交通更好的服务于大众，为出行的人们打造一个安全和谐的乘车环境。