沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛防火系統(tǒng)簡析

南景宏，劉錫順，朱姝媛，楊延龍

（中車大連機(jī)車車輛有限公司，遼寧大連 116022）

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛防火系統(tǒng)簡析

南景宏，劉錫順，朱姝媛，楊延龍

（中車大連機(jī)車車輛有限公司，遼寧大連 116022）

地鐵防火系統(tǒng)的完善對減少地鐵火災(zāi)造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失至關(guān)重要。沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛是國內(nèi)首個(gè)兼具火災(zāi)探測系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)的地鐵車輛，文章對其防火系統(tǒng)的組成、技術(shù)特點(diǎn)及電氣控制方案進(jìn)行了簡析，以期為國內(nèi)其他地鐵車輛安裝該系統(tǒng)提供參考和借鑒。

地鐵車輛；火災(zāi)探測；滅火系統(tǒng)；電氣控制

0 引言

隨著地鐵的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對地鐵車輛的安全性、舒適性和快速性要求越來越高。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，從 1903 年到 2003 年，國外地鐵車輛共發(fā)生火災(zāi) 11 起，造成了大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失，其中 2003 年韓國大邱地鐵車輛火災(zāi)造成 198 人死亡、147 人受傷的事故震驚世界。近年來國內(nèi)地鐵車輛雖然未發(fā)生重大火災(zāi)事故，但火情發(fā)生也屢見報(bào)端。

作為地下交通工具，地鐵運(yùn)輸空間小、客流量大，一旦發(fā)生火災(zāi)，旅客不容易疏散。因此，對地鐵車輛火災(zāi)的及早探知和有效抑制非常重要。近年來，國內(nèi)很多地鐵車輛都安裝了火災(zāi)探測系統(tǒng)，但探測手段較為單一，且都不具有滅火功能。沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛成為了中國首個(gè)既安裝了火災(zāi)探測系統(tǒng)，又安裝了滅火系統(tǒng)的車輛，本文對該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1 國內(nèi)地鐵車輛防火系統(tǒng)現(xiàn)狀

防火系統(tǒng)分為火災(zāi)探測系統(tǒng)和滅火系統(tǒng) 2 部分，目前國內(nèi)地鐵車輛僅安裝有火災(zāi)探測系統(tǒng)，而滅火主要是依靠每節(jié)車廂配備的手提式滅火器?；馂?zāi)探測的手段包括煙霧探測、溫度探測、圖像探測、火焰探測和聲音探測等。由于地鐵車輛工作環(huán)境的特殊性，通常采用煙霧探測和溫度探測。例如，天津地鐵 2 號(hào)線車輛采用煙霧探測器對車輛電器柜、空調(diào)回風(fēng)口進(jìn)行火災(zāi)探測；大連地鐵1號(hào)線、2 號(hào)線采用煙溫復(fù)合探測器對車輛電器柜進(jìn)行火災(zāi)探測，采用煙霧探測器對空調(diào)回風(fēng)口進(jìn)行火災(zāi)探測。

2 沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛防火系統(tǒng)

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛防火系統(tǒng)旨在保障列車在行駛時(shí)一旦發(fā)生火災(zāi)，旅客能夠在下一站安全撤離，并盡量避免列車受到嚴(yán)重?fù)p壞、產(chǎn)生煙霧和有毒氣體侵入。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并立即啟動(dòng)細(xì)水霧系統(tǒng)對火災(zāi)進(jìn)行 30 min 的控制，以等待消防隊(duì)到達(dá)車站。

針對以上設(shè)計(jì)目標(biāo)，沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛針對車輛內(nèi)不同的空間位置采用了具有針對性的火災(zāi)探測手段，并采用了先進(jìn)的細(xì)水霧滅火技術(shù)有效控制火情。

2.1 火災(zāi)探測系統(tǒng)

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛采用了 4 種火災(zāi)探測手段，即煙溫復(fù)合探測器、煙霧探測器、感溫線和管式火災(zāi)探測。

2.1.1 煙溫復(fù)合探測器

煙溫復(fù)合探測器不但可以探測煙霧，還可以對空間溫度進(jìn)行檢測，應(yīng)用于列車駕駛室。探測器采用多標(biāo)準(zhǔn)探測器的算法進(jìn)行編程，如果煙霧和高熱一起出現(xiàn)即可發(fā)布警報(bào)。同時(shí)，它也能保證一旦 2 種情況（煙霧 / 過熱）中的 1 種單獨(dú)達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN54報(bào)警程度時(shí)發(fā)出警報(bào)。

2.1.2 煙霧探測器和感溫線纜

考慮到電器柜空間和溫度特點(diǎn)，電器柜中安裝的探測器僅對煙霧進(jìn)行探測。同時(shí)，由于電器件大多具有在著火前先發(fā)熱的特點(diǎn)，在電器柜的電器件間采用感溫電纜纏繞，以達(dá)到對電器件著火的預(yù)警。

2.1.3 管式火災(zāi)探測

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛在乘客區(qū)域使用極早期吸氣式空氣采樣煙感探測系統(tǒng)。該探測系統(tǒng)在每個(gè)乘客區(qū)域安裝配備高敏感煙霧感應(yīng)器的 2 個(gè)探測裝置。每個(gè)煙霧傳感器都連接到各自的空氣采樣感煙探測管上，然后 1 個(gè)空氣采樣管和煙霧傳感器監(jiān)測乘客區(qū)域的 1 區(qū)，另外 1 個(gè)監(jiān)測 2 區(qū)，使同一處地方由 2 個(gè)探測器共同保障運(yùn)行。只有當(dāng) 2 個(gè)探測系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)警報(bào)的時(shí)候， 滅火系統(tǒng)才允許在其相關(guān)區(qū)域啟動(dòng)運(yùn)行。沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛火災(zāi)探測系統(tǒng)布置如圖1 所示。

2.2 滅火系統(tǒng)

圖1 管式煙感探測系統(tǒng)布置圖

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛采用世界上先進(jìn)的細(xì)水霧滅火技術(shù)，具有高效、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。細(xì)水霧滅火的機(jī)理包括降溫、窒息和隔斷熱輻射。由于細(xì)水霧是由直徑很小的水霧組成，與同樣體積的水相比細(xì)水霧的表面積很大，具有非常強(qiáng)的熱交換能力，可以使火場的溫度迅速下降，破壞火焰燃燒的溫度條件。在滅火的同時(shí)，細(xì)小的水滴吸收了大量的熱量迅速汽化，使其體積膨脹達(dá)到原來體積的 1 700 多倍，從而降低了火源附近的氧氣濃度，阻止了火焰燃燒的氧化反應(yīng)條件，起到了窒息的作用。這種窒息只產(chǎn)生在高溫的火源上，火源之外人體周圍的氧氣濃度不會(huì)降低，因此不會(huì)產(chǎn)生人員窒息。圖2 是細(xì)水霧滅火系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)的場景。

圖2 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)試驗(yàn)場景

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛細(xì)水霧滅火系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警控制面板、氮?dú)怃撈?、水箱、控制閥門、管道系統(tǒng)、噴嘴等組成。當(dāng)火災(zāi)警報(bào)被確認(rèn)后，氮?dú)庾鳛橥七M(jìn)劑，把水從水箱推進(jìn)管道系統(tǒng)，在管道系統(tǒng)中通過限流器既能保證水箱釋放的水流能持續(xù) 10 min，又能使氮?dú)馀c水流充分進(jìn)行混合，最后再通過精確制造的噴嘴形成水霧釋放到火災(zāi)區(qū)域。圖3 是細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作示意圖。

3 沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛防火系統(tǒng)電氣控制

3.1 總線控制

系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)總線結(jié)構(gòu)，對總線上各電器件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。與其他網(wǎng)絡(luò)總線不同，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)一旦電路中出現(xiàn)斷路，系統(tǒng)仍能工作，因?yàn)榭刂茊卧恢北O(jiān)測電路的 2 個(gè)方向，直到斷開。根據(jù)沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛的組成和長度，系統(tǒng)共采用 3 個(gè)環(huán)網(wǎng)總線。

3.2 火災(zāi)檢測控制

煙溫復(fù)合探測器、煙霧探測器、感溫線纜（通過繼電器模塊）、吸氣式探測器都串聯(lián)在系統(tǒng)的環(huán)形總線上（圖4）。這些探測器感知到火災(zāi)信息時(shí)，通過總線發(fā)送地址編碼，把火災(zāi)位置傳送給系統(tǒng)中央控制器。

3.3 滅火啟動(dòng)控制

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛防火系統(tǒng)具有國內(nèi)地鐵車輛領(lǐng)域內(nèi)唯一的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，因此針對這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了特殊的滅火啟動(dòng)控制方案。每個(gè)乘客區(qū)的火災(zāi)探測分為 2 個(gè)區(qū)域，相應(yīng)的滅火控制也分成 2 個(gè)區(qū)域，細(xì)水霧管路布置圖如圖5 所示。滅火用的水源通過安裝于管路上的閥門進(jìn)行控制。每個(gè)車廂前設(shè)置 1 個(gè)閥門，車廂上根據(jù)滅火區(qū)域分別設(shè)置 2 個(gè)閥門，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警時(shí)，根據(jù)報(bào)警位置，中央控制器自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的閥門對火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行滅火。系統(tǒng)也可以設(shè)置成人工啟動(dòng)，即當(dāng)火災(zāi)報(bào)警到來時(shí)，司機(jī)根據(jù)情況通過司機(jī)室內(nèi)的啟動(dòng)按鈕來決定是否啟動(dòng)滅火。

圖3 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作示意圖

圖4 火災(zāi)檢測控制環(huán)形總線

3.4 報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制

當(dāng)火災(zāi)報(bào)警到來時(shí)，系統(tǒng)激活相應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)告知列車監(jiān)控系統(tǒng)火災(zāi)發(fā)生，列車監(jiān)控系統(tǒng)將火災(zāi)信息告知視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將司機(jī)室監(jiān)控圖像自動(dòng)切換到火災(zāi)發(fā)生區(qū)域，讓司機(jī)及時(shí)了解火災(zāi)情況，做出相應(yīng)判斷。同時(shí)，列車監(jiān)控系統(tǒng)還會(huì)發(fā)出命令停止相關(guān)區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)以防止空調(diào)通風(fēng)助長火勢。

3.5 信息顯示

系統(tǒng)的信息顯示分為火災(zāi)報(bào)警信息的顯示、各電器件故障狀態(tài)顯示、各閥門工作狀態(tài)顯示3個(gè)方面。系統(tǒng)在每個(gè)司機(jī)室設(shè)置 1 個(gè)遠(yuǎn)程控制單元，該單元通過環(huán)形總線與中央控制單元連接，中央控制單元將火災(zāi)報(bào)警信息、各電器件故障狀態(tài)顯示在遠(yuǎn)程控制單元上，而各閥門的工作狀態(tài)則通過電器柜中監(jiān)控模塊上的指示燈來顯示。

4 結(jié)束語

圖5 細(xì)水霧管路布置圖

沈陽地鐵1號(hào)線增購車輛的防火系統(tǒng)是地鐵行業(yè)具有先進(jìn)水平的地鐵安防系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用讓地鐵車輛

的安全性能又上了一個(gè)新臺(tái)階，也對國內(nèi)其他地鐵車輛安裝該系統(tǒng)提供了參考和借鑒。

［1］ 由建宏，姚正斌.軌道交通地鐵車輛火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)［C］.中國（青島）城市軌道交通管理和技術(shù)創(chuàng)新研討會(huì)，2014.

［2］ 楊濱瑞.地鐵車輛火災(zāi)報(bào)警及滅火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2014.

［3］ 徐國，金怡.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在地鐵車輛中的應(yīng)用［J］.武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（6）：8-20.

責(zé)任編輯 李媛芳

Fire Prevention System of New Procurement Vehicles for Shenyang Metro Line 1

Nan Jinghong， Liu Xishun， Zhu Shuyuan， et al.

A complete fire protection and control system in metro vehicle is vital to reduce injuries，fatalities and damage to property caused by metro fires.The new vehicles on Shenyang metro line 1 have fire detection system and fire extinguishing system.The paper briefl y introduces the on-board fi re protection and control system confi guration， technical characteristics and electrical control principle of Shenyang metro line 1， providing references to other metros for installation of such fire protection and control system in metro vehicles in China.

metro vehicle， fire detection， fire extinguishing system， electrical control

U231+.96

南景宏（1980—）男，高級工程師

2015-12-06