高压细水雾系统在地铁中的应用研究

褚新颖

(天津市河西区消防救援支队，天津 300222)

1 概述

地铁作为大城市公共交通重要工具，具有运输量大、速度快的特点，特别是地铁网络化运营体系的形成，使得居民出行更加便利，因此越来越多的市民出行选择乘坐地铁。随着科技的发展，地铁自身起火源控制措施日趋完善，但对于重要点位的消防救援能力仍需加强。根据调研，地铁火灾中电气设备火灾和人为纵火的占比最大。因此需要进一步加大对于这两类火灾的重视程度。

针对电气设备火灾，根据规范要求[1-3]，地下车站的重要电气设备房间内需设置自动灭火系统，目前国内主要的自动灭火系统包括气体灭火系统和高压细水雾灭火系统，其中气体灭火系统使用率较高。该系统具有技术成熟、初期投资较低的优点，但气体钢瓶需要定期检验，导致运营费用较高。

针对人为纵火，当其发生在车站公共区内时，站内的工作人员可使用灭火器或消火栓进行扑救，救援能力较强，但当其发生在列车车厢内部时，往往会造成较大的危害。目前车厢内部的消防设施为灭火器、报警设施和疏散指示，区间内部的消防设施为消火栓栓口、报警设施和疏散指示，灭火设施均需要工作人员现场手动使用，但车厢内的工作人员较少，面对紧急事件，不能做到及时响应处理。

因此，推广采用新技术，提高地铁消防系统化能力，是社会发展需要。高压细水雾自动灭火系统作为一种新型的消防技术，具有灭火、控火、阻火、降温和净化烟气的作用，无毒，可以满足地铁特殊空间环境的灭火、控火要求，解决实际问题。

2 国内外发展情况分析

高压细水雾系统是一项预防扑救火灾的新技术，在国外地铁中已有大量应用。从1996年开始，西班牙马德里地铁先后在6号～10号线的82个地铁车站、集中了12条线的控制中心和75辆列车采用了高压细水雾灭火系统。另外1号～5号线的哈龙气体灭火系统也逐步改造为高压细水雾系统。高压细水雾灭火系统在马德里地铁车站的保护对象主要包括：车控室、电气设备房(通信、信号、低压室和蓄电池室等设备房)、售票亭、扶梯下部、商铺等。布达佩斯M2号线(共11个站台，总长10.4 km)采用高压细水雾系统进行保护。保护对象包括站台上的列车、月台下的电缆隧道、深层地铁车站的自动扶梯下方区域等处。

在国内，高压细水雾系统已用于上海地铁4号，6号线的控制中心，2号，7号，9号，10号线的车站轨行区。上海地铁11号线全线电气设备间和轨行区采用高压细水雾系统进行保护。广州地铁(珠江新城线)、7号线、无锡地铁1号线、杭州地铁4号线也采用高压细水雾系统保护电气设备间。杭州地铁1号线超长区间采用细水雾雾环，热烟试验采用1∶2.5模型进行试验。沈阳地铁1号，2号线已将车载灭火系统应用于地铁车辆。天津地铁4号，10号线车站电气设备房间施工图阶段采用高压细水雾系统，目前已进入设备安装阶段。

3 应用方案分析

3.1 电气设备房间细水雾系统

根据规范要求，地下站重要电气设备房间内需设置自动灭火系统，主要包括三种形式：七氟丙烷气体灭火系统、IG541气体灭火系统和高压细水雾自动灭火系统。经调研，国内主要地区地铁线路电气设备房间自动灭火系统方案以IG541气体灭火系统为主，具体详见表1。

表1 国内主要地区地铁车站自动灭火系统应用方案

三种自动灭火系统灭火效果均能满足要求，但气体灭火系统中的药剂需储存在药剂瓶中，该瓶组属于高压容器，需定期检测，导致运营费用较高，具体经济对比见表2。

由此可见，与气体灭火系统相比，高压细水雾系统全生命周期投资较少，运营维护工作量较少。

当电气设备房间中采用高压细水雾系统时，各项技术参数可按照GB 50898—2013细水雾灭火系统技术规范的要求完成，有条件时，宜经过实体火灾模拟实验对于喷雾强度、喷头布置间距和安装高度等重要参数进行确定。

表2 自动灭火系统全生命周期投资对比

3.2 轨行区细水雾雾幕系统

当列车在区间中发生火灾时，列车带火进站，屏蔽门开启，旅客于第一时间向站台疏散时，由于缺乏有效的物理屏障将车内外烟气、热量阻隔于屏蔽门外侧，协同配合轨顶风道排除烟气，进而会发生烟气向站台弥漫，降低能见度，扩大危险面，为疏散和救援带来难度。

调研结果显示国内地铁在解决此类问题，可提高轨行区火、烟阻隔能力上采取的防护措施，高压细水雾雾幕系统因其采用降温、隔烟、释毒的优势作用，在上海及其周边地区的多条线路的车站轨行区上得到应用。细水雾雾幕安装示意图如图1所示。

轨行区细水雾雾幕系统设计过程中暂无可参考的国家规范，可借鉴上海等已实施区域的设计经验完成，对于喷雾强度、喷头布置间距和安装高度等重要参数经过实体火灾模拟实验进行确定。

1)喷雾强度。考虑到该区域设置细水雾系统主要目的是为了屏蔽烟气和阻隔热量，因此喷雾强度可适当降低，屏蔽门上方喷头流量系数为k=0.13，非屏蔽门上方为k=0.042。

2)喷头布置间距。屏蔽门上方喷头间距为0.5 m，非屏蔽门上方为1.0 m。细水雾雾幕系统平面布置图见图2。

3.3 车载细水雾系统

目前既有地铁列车车辆火灾报警设施可及时探测到火灾并确定火灾位置，通信系统可确定列车位置，但乘客或乘务人员需采用灭火器进行灭火，无自动灭火设施。考虑探测火灾具体位置需要一定的时间，且到发生火灾造成人员恐慌，乘务人员很难抵达现场灭火，用灭火器将火扑灭，乘客在恐慌状态下，也很难用灭火器将火扑灭。

根据目前地铁列车车辆存在的火灾安全隐患以及对既有列车车厢灭火设施的分析，可得出目前地铁列车车厢需要设置自动式火灾灭火或控火系统结论，故为减少火灾发生时的危害，在列车车厢设置自动式灭火系统是必要的。

目前高压细水雾灭火系统在地铁车厢的应用主要有以下两种系统：泵组式细水雾灭火系统和瓶组式细水雾灭火系统。泵组式高压细水雾系统与瓶组式高压细水雾系统对比见表3。

表3 泵组式高压细水雾系统与瓶组式系统比较表

瓶组式高压细水雾系统在国外多个轨道交通有过成熟的使用业绩，在国内也有部分线路使用，但使用时高压气瓶的安全问题应在安装位置和检修规程上进行预防。泵组式高压细水雾系统在国内外应用案例较少，使用前，需与车辆厂配合确定安装方案。

4 结论及建议

与传统灭火设施相比，高压细水雾系统具有灭火介质无毒无害、管道布置灵活和全生命周期经济性好等优势，可以在一定程度上补强站内的消防设施，提高地铁车站的消防救援能力。但目前对于该系统的部分设计参数尚无明确规范要求，因此在应用前需进行实体火灾试验，保证设计参数准确合理。