地铁火灾自动报警系统的设计方案简析

陈剑

摘要：地铁作为城市中人们出行的主要交通工具之一，有着客流量大、车站多位于地下的特点，一旦发生火灾，若不能进行有效和及时的救援与人员疏散，将造成严重的生命财产损失。因此，在地铁工程中应设置火灾自动报警系统，针对地铁中复杂的机电设备系统，应明确消防联动控制需求，针对不同的场所和区域，采取有效的探测手段，准确识别火灾模式，从而准确启动有效的灭火方式，提高逃生率与地铁站应急处置能力。本文针对地铁工程中火灾自动报警系统的设计方案进行了分析和探讨。

关键词：地铁;火灾自动报警系统;消防联动

Abstract： As one of the main means of transportation for people in the city， subway has the characteristics of large passenger flow and underground stations. Once a fire occurs， if effective and timely rescue and personnel evacuation cannot be carried out， it will cause serious loss of life and property. Therefore， an automatic fire alarm system should be set up in the subway project. For the complex electromechanical equipment system in the subway， the fire linkage control requirements should be clearly defined， and effective detection methods should be adopted for different places and areas to accurately identify the fire mode and start accurately. Effective fire extinguishing method， improve escape rate and emergency response capability of subway station. This paper analyzes and discusses the design scheme of automatic fire alarm system in subway engineering.

Key words： Subway; automatic fire alarm system; fire linkage

近年来，国内许多城市已建成并运营地铁线路，线网规模也越来越大。地铁车站大多位于地下，相较于地上建筑，其内部空间相对狭窄，空气流通及排烟通风功能对机电设备的依赖较大，且地铁车站为人员密集场所，对人员疏散的及时性和有效性要求更高。地铁车站内设置有复杂的机电、弱电系统，当发生火灾等紧急情况时，应合理、有序的控制这些系统设备转入火灾疏散、救援模式。因此在地铁工程中，必须设置火灾自动报警系统，在火灾发生的初期及时进行报警，并联动各相关机电设备完成消防动作，保证乘客安全疏散。

一、系统设计原则

城市轨道交通火灾自动报警系统（Fire Alarm System，FAS）的设计应贯彻 “预防为主，防消结合”的方针，同一条线路按同一时间内发生一次火灾考虑;地铁火灾自动报警系统在控制中心和车站实现两级管理，在控制中心、车站和现场实现三级控制;考虑可能发生的灾害种类及其危害程度，火灾自动报警系统设计主要针对火灾;全线车站、区间隧道、主变电所、车辆段各类车库、燃油品库、易燃物品仓库按一级保护对象设计火灾自动报警系统，车辆段其余各单体建筑按二级保护对象设计火灾自动报警系统。

二、系统结构及功能

地铁火灾自动报警系统（FAS）的总体架构由中心级、车站级、现场级设备和全线通信网络组成。

（一）中心级火灾自动报警系统

1.系统构成

中心级FAS设置在线路控制中心，作为全线火灾信息的集中告警平台，与中心级综合监控系统、环境与设备监控系统、通信系统、信号系统等共同构成全线防救灾指挥管理平台。主要由火灾报警控制器和图形工作站构成。图形工作站安装在调度大厅内，当FAS集成于综合监控系统时，图形工作站由综合监控系统负责提供。图形工作站作为全线火灾集中告警和消防救灾指挥的管理终端，火灾报警控制器安装于机房或调度大厅内。

2.系统功能

（1）监视功能，对全线车站、车辆段、停车场、主变电所、隧道区间的火灾报警信息进行监视和报警。监视全线火灾自动报警系统设备及网络的运行状态。

（2）控制功能，具备对全线FAS设备的报警信息屏蔽与复位功能。

（3）管理功能，将同步时钟下达到各站点的FAS设备，保证整个FAS系统的时钟同步。提供全线火灾报警信息、FAS系统各级设备运行状态信息等的记录功能，提供分类信息的实时打印、报表打印功能。对全线所有FAS控制器的配置、火灾模式、联动程序、探測器灵敏度等进行远程维护。

（4）数据互联功能，与线路综合监控系统、当地消防局消防控制中心、当地应急指挥中心等上层监控系统设置通信接口，发送火灾信息。

（二）车站级火灾自动报警系统

1.系统构成

车站级FAS以每座车站、车辆段、停车场和主变电所为单位，实现对其管辖区域的火灾自动报警及联动功能。主要由火灾报警控制器、消防电话主机、不间断电源、图形工作站等设备组成，车辆段、停车场内FAS还需配置联动盘、消防广播主机等。安装于车站车控室（兼做为车站消防控制室），车辆段、停车场及主变电所的消防控制室内。管辖范围一般为本站全站及相邻区间隧道，车辆段、停车场FAS管辖范围为车辆段、停车场内全部区域。

2.系统功能

（1）报警、指挥功能

接收所管辖范围内的火灾报警信息，实现火灾的预期报警功能，并将报警信息报送控制中心。接收中央级指令或独立组织、管理、指挥管辖范围内防救灾工作。向BAS发布火灾模式指令，令BAS协调控制相关机电设备转入救灾模式。

（2）监视功能

监视本站各保护区的火灾报警信息、FAS系统设备及与消防相关设备的的运行状态并进行画面显示和报警提示。通过消防电话主机与各区域的消防电话、消防电话插孔进行通话。

（3）控制功能

具备对管辖范围内设备的屏蔽与复位功能;具备对管辖范围内设备单控或模式控制功能，包括对消防广播的切换、消防水泵的控制、非消防电源切除、防火卷帘门的下降，消防水系统阀门、消防专用防排烟设备的控制等。

（4）管理功能

提供火灾报警信息、FAS系统各级设备运行状态信息、故障信息等的记录功能，同时提供分类信息的实时打印、报表打印功能;提供本站FAS设备参数管理功能，如对控制器的配置、火灾模式、联动程序、探测器灵敏度等进行维护。

（三）现场级火灾自动报警系统

1.系统构成

现场级FAS设备主要包括各类感温、感烟探测器、声（光）警报器、输入输出模块（设置于模块箱内）、消防电话分机、手动火灾报警按钮（带电话插孔）、消火栓按钮等。FAS模块箱分散设置于现场各区域，通过输入/输出模块采集消防设备信息，发送消防控制命令。探测器、手报、消火栓按钮、模块箱等设备通过环形报警总线接入车站级火灾报警控制器;消防电话分机、手报通过电话线接入消防电话主机。

2.系统功能

现场级FAS设备接受车站级FAS系统的控制，完成火警探测，并联动其他系统设备进行现场灭火、阻隔火源蔓延、控制烟雾、疏散人群等功能。

（四）全线网络构成

各车站车控室、车辆段、停车场消防控制室内的车站级FAS均作为独立节点，通过光纤环网与控制中心级FAS组成全线FAS主干网。当环形网络发生一个开路点时，不会影响整个网络的正常通信。当发生2个或2个以上开路点时：与中心级火灾报警控制器保持连接的节点能正常工作;脱离与中心级火灾报警控制器连接的节点具备独立降级运行的能力。在车辆段、停车场部分单体内设置区域型FAS主机，区域型FAS主机与消防控制室内的联动型FAS主机组建局域环网，接受联动型FAS主机的控制。

三、报警确认及联动方式

火灾自动报警系统在探测到火灾信息后，需进行火灾信息确认，只有在得到确认后，才会执行消防联动指令。下面以车站和区间为例，对火灾报警确认及联动控制逻辑进行说明：

（一）火灾报警确认

根据现场报警信息级别、报警设备位置及类型的不同，火灾报警确认可分为自动确认与人工确认两种形式：

（二）消防联动控制

受火灾自动报警系统联动控制的设备按系统可分为联动BAS执行部分和FAS执行部分。

所有专用消防设备如消防泵、消防风机、门禁、闸机、电梯等的火灾联动控制由FAS 直接联动。其他非消防专用设备，平时由BAS负责日常监控，当发生火灾时，由FAS给BAS发送火灾模式指令，BAS执行相应的控制模式。

1.车站内火灾时的消防联动

（1）自动控制

车站火灾自动报警系统检测到火灾信号并自动确认后，由火灾自动报警系统自动下达火灾模式控制指令给环境与设备监控系统和综合监控系统，环境与设备监控系统自动进入模式控制程序，并将火灾模式指令执行信息反馈给综合监控系统。

（2）控制中心手动模式控制

火灾自动报警系统检测到火灾信号并确认后，一方面给车站环境与设备监控系统下达火灾模式控制指令，同时也将火灾模式指令送中央级综合监控系统。中央级综合监控系统在接收到该信息后，控制中心的环调工作站自动弹出相应窗口，值班员确认BAS是否执行消防联动模式指令，如未执行则根据接收到的火灾模式信息，将通过综合监控系统人工下达模式控制指令给BAS系统。

（3）车站手动模式控制

车站火灾自动报警系统检测到火灾信号并经人工确认后，车站级工作站自动弹出相应窗口，值班员根据接收到的火灾模式信息，下达火灾模式控制指令给BAS系统，BAS自动并进入模式控制程序。

（4）车站综合后备盘手动模式控制

由控制中心授权，车站值班员可通过综合后备盘（IBP盘）手动按钮，下达火灾模式控制指令给BAS，BAS自动进入模式控制程序，并将火灾模式指令执行信息反馈给综合后备盘。

（5）就地点动控制

如果上述自动、手动方式均无法启动相关的火灾模式时，可由人工在环控电控柜上进行相关操作，单台启停控制相应救灾设备。

2.隧道火灾时的消防联动控制

（1）控制中心手动模式控制

隧道火灾时，由控制中心根据区间火灾具体情况，人工给相应车站环境與设备监控系统发送区间火灾模式指令，由车站BAS执行控制指令。

（2）车站手动模式控制

由控制中心授权，车站值班人员可通过车站工作站给BAS下达区间火灾模式控制指令，由BAS系统执行控制指令。

（3）车站综合后备盘手动模式控制

由控制中心授权，车站值班员可通过综合后备盘手动按钮，下达区间火灾模式控制指令给环境与设备监控系统， 环境与设备监控系统自动进入区间火灾模式控制程序，并将火灾模式指令执行信息反馈给综合后备盘。

（4）就地点动控制

如果上述半手动方式均无法启动相关的火灾模式时，可由人工通过环控电控柜单台启停控制相应救灾设备。

四、地铁典型区域设备的布置

（一）车站

在地铁站中，车控室兼做消防控制室，车控室内的综合后备盘（IBP）兼做消防多线联动盘，FAS报警主机、消防电话主机、FAS后备电源等设备组柜设置于车控室内。火灾探测及报警设备在选择和安装时，应综合考虑所在区域的建筑和裝修条件，所面向的报警或使用对象以及外专业设施对本专业设备可能产生的影响。

1.火灾探测器的设置

车站范围内均布置火灾探测器，对于设置有气体灭火系统的用房，应同时设置烟感和温感两种不同的探测器，两种探测器按照独立的探测半径布置。

在高压开关柜室、400V配电室等存在电缆夹层的区域，夹层内设置感温电缆，感温电缆沿电缆支架以水平正弦波的形式逐层敷设。

车站公共区及设备区走廊的顶部线槽、管道较多，普通的点式探测器存在易被遮挡、安装检修不便等问题，可选择吸气式火灾探测器，在布置时更加灵活，其检修位置在吸气式探测器主机上，无需到采样点拆装吊顶。

对于采用镂空吊顶的车站公共区，应根据防烟分区计算吊顶镂空率，必要时应布设上下双层探测点。

2.消防电话系统的设置

车站设置多线制消防专用电话系统，消防电话主机设置于车控室，消防电话分机设置与：消防泵房、通风空调机房、气瓶间等消防设备较为集中的房间，综合监控设备间、通信设备间、 信号设备间及电源室等重要设备机房，值班室、警务室等有人值守的房间附近。

对于设置有气体灭火系统的用房，由于火灾发生时房间内要进行人员疏散，形成无人区域，因此消防电话分机应设置于房间外。

消防电话插孔可单独设置于手动报警按钮边上，也可选择带消防电话插孔的手报。

3.消防广播及声光报警系统

车站FAS不单独设置消防广播系统，与车站公共广播系统合用，火灾时FAS将报警信号发送给通信广播系统，强制将广播系统切换到消防广播状态。

在公共区、设备区走廊内设置火灾声（光）报警器，该报警器与消防广播应交替发声，互不干扰。

公共区属于乘客密集区域，公共区内设置的声（光）报警器不宜过多，以免造成人员恐慌，一般在各主要出入口附近设置，实现辅助报警及提示疏散的作用。

4.消防联动系统

FAS主要需进行监视和联动的外专业设备系统有：通风空调系统包括消防排烟风机、加压送风机、防火阀等;给排水系统包括消防泵、喷淋泵、稳压泵、电节点压力表、水流指示器等;动力照明系统包括应急照明（EPS）、消防电源监测、电气火灾监测系统;车站辅助设施包括门禁电磁锁、检票闸机、电动防火卷帘、400V开关柜切非回路，通信广播、垂直电梯等;平级系统包括车站BAS、换乘站其他线路级FAS、商业/物业开发区域FAS等。

对于上述系统设备，FAS应根据其接口位置，在现场就近设置模块箱，模块箱采用壁挂式安装，内置输入、输出及通信模块等，模块箱经FAS报警总线接入车控室FAS报警及联动主机。模块箱内应预留一定的输入、输出点位，以便后期新增消防设备的接入需求。

对于部分需紧急手动控制的消防专用设备，如消防专用风机、消防水泵等，还应额外有独立的线缆接至车控室IBP盘，当FAS消防联动无法执行或其他紧急情况时，可由车控室运营人员通过IBP盘上的按钮直接手动启动消防联动设备。

5.FAS电源的设置

火灾自动报警系统应具备主电源和备用电源，主电源应采用一级消防负荷，备用电源采用专用蓄电池供电，后备时间不少于3小时。车控室FAS机柜内还应设置配电盘，除满足柜内设备用电外，还应为现场的模块箱提供电源，为电动防火阀这类设备，提供24V消防联动电源。为火灾自动报警系统提供主电源的配电回路，不应设置带漏电保护的开关。

（二） 隧道区间

在地下区间隧道内，火灾自动报警系统主要含三部分功能：

1.设置感温光纤系统报警系统

隧道内设置感温光纤报警系统，对区间隧道的温度进行监测和报警，可定位温度超标的区间位置。感温光纤系统由感温光纤报警主机和感温光纤两部分组成，其中感温光纤报警主机设置在车站内，接入车站FAS主机进行统一监控。感温光纤沿区间隧道，设置在隧道供电电缆支架上方。一座车站的感温光纤系统所覆盖的范围，一般是车站相邻的前后各半个区间隧道，但应与区间隧道消防水系统的覆盖范围相匹配。

2.在消火栓附近设置消报和手报

在区间消火栓（位于隧道外侧）的附近设置消火栓按钮和消防手报，由于地下区间隧道壁存在渗水的可能性，且隧道内湿度较大，因此所选用的消火栓按钮及手报应带有防水功能。与感温光纤系统一样，在设置消报和手报时，应考虑区间消防水系统的供水范围，当供水范围是车站带相邻的前后各半个区间时，感温光纤的覆盖范围、消报和手报的报警及联动总线也应按此原则布置，当供水范围是车站带相邻的前或后完整的一个区间时，感温光纤、报警及联动总线也应与之匹配。

3.在区间疏散平台附近设置手报

区间隧道疏散平台供乘客进行紧急疏散使用，位于隧道内侧，在疏散平台附近的隧道壁上，设置带电话插孔的手报。对于里程较长的单个区间， FAS报警及联动总线中应根据产品性能增设中继设备，避免信号衰减。

（三）车辆段

地铁车辆段的建筑形式及特点与正线车站尤其是地下车站存在较大的不同，以地上建筑为主，且主要面向地铁运营人员。车辆段内存在如检修库、运用库等面积较大且顶部较高的库区类建筑;如食堂、易燃品库等可能存在易燃易爆物质的建筑;如综合办公楼等多层办公楼，在设置火灾自动报警系统时应充分考虑不同建筑单体的特点。

1.车辆段区域FAS系统架构

车辆段综合楼设置唯一的消防控制室，作为全车辆段的消防报警、联动和指挥中心，内设火灾报警联动型主机，消防广播主机、消防电话主机等设备。由于车辆段各单体之间相互独立且相距较远，因此除综合楼外，在其他单体建筑中，以区域为单位，选择两到三个区域中心单体建筑，内设网络型消防报警主机，与综合楼内联动型报警主机组建车辆段范围内的光纤环网，网络型报警主机负责接入所在片区内所有单体的报警回路，将报警信息上传至综合楼内联动型报警主机，并接受其控制指令。对于消防水泵、消防排烟风机、各单体门禁释放按钮等需具备手动紧急控制功能的系统设备，由于车辆段无IBP盘，因此FAS应在综合楼消防控制室内设备消防多线联动盘，以满足该功能需求。由于车辆段无面向乘客的公共广播需求，因此FAS需单独设置消防广播系统，消防广播主机设置于综合楼消防控制室内，在设置有区域型火灾报警主机的消防值班室内，设置消防广播分机，负责所在区域内的消防广播终端的接入，各消防广播分机统一接入综合楼内的消防广播主机。车辆段消防电话主机只设置于综合楼消防控制室内，各单体的消防电话分机、消防电话插孔均按多线制接入消防电话主机。

2.各单体建筑特点分析

综合楼是车辆段内运营人员的主要办公场所，通常也是车辆段各弱电系统的机房所在，属于多层建筑。综合楼内FAS设置原则与车站类似，在走廊顶部可设置吸气式感烟探测器。若走廊有吊顶，则吊顶上、下均应设置采样点。对于检修库、运用库等顶部较高（高于9米）的单体建筑，采用吸气式感烟探测器沿顶部敷设，若内部空间高于12米，则应分层设置火灾探测系统，在距离地面6～7米的高度设置光束型火灾探测系统作为第一层，在库内顶部设置吸气式火灾探测系统作为第二层。

在危险品库房、易燃品库房等场所根据实际情况应设置防爆型的可燃气体探测器和火焰探测器。厨房、操作间等房间的能源若为天然气，则现场应设置可燃气体探测器，在消防控制室设置可燃气体报警控制器。

五、结束语

在地铁工程的火灾自动报警系统设计方面，设计者应基于项目特点，结合设计规范，针对地铁全线不同区域采取科学、合理的设计方案，充分考虑乘客、运营以及建设方的需求，优化系统机构，为地铁系统提供可靠的安全保证。此外，近年来许多城市已开始探索和建设智慧地铁，智慧地铁的建设，提高了地铁车站智能化、自动化水平，对火灾自动报警系统的预警机制、联动策略，也提出了更高的要求，在未来的火灾自动报警系统方案设计中，应更多的关注集成化、网络化、智能化，引入BIM建模、大数据分析等先进技术。

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