朱飛雄,馬靜波,涂慧敏
(1.中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院有限公司,北京 100038; 2.中國鐵路設(shè)計集團有限公司,天津 300308; 3.國家鐵路局,北京 100866)
GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準》(以下簡稱“GB 51309”)自2019年3月1日正式實施,其適用范圍是“建(構(gòu))筑物中設(shè)置的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計、施工、調(diào)試、檢測、驗收與維護保養(yǎng)[1]”。
經(jīng)統(tǒng)計,鐵路行業(yè)標準(以下簡稱“鐵標”)與消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)工程設(shè)計相關(guān)的規(guī)范主要有TB 10063—2016《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》、TB 10089—2015《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》、TB 10020—2017《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》、TB 10100—2018《鐵路旅客車站設(shè)計規(guī)范》、 TB 10008—2015《鐵路電力設(shè)計規(guī)范》、TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》、TB 10623—2014《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》。由于這7項鐵路標準均早于GB 51309發(fā)布,兩者之間存在較大差異,特別是鐵路隧道應(yīng)急照明工程設(shè)計標準的差異更為突出。GB 51309實施后,給大量在建或正在設(shè)計的鐵路應(yīng)急照明工程設(shè)計標準執(zhí)行帶來一定困惑。為解決鐵標與GB 51309間的分歧與矛盾,鐵路行業(yè)標準主管部門、部分鐵標主編單位多次與GB 51309的主編單位、主管部門溝通協(xié)調(diào),初步解決了鐵路隧道應(yīng)急照明工程設(shè)計標準差異性問題。鑒于消防應(yīng)急照明工程廣泛分布在鐵路隧道、車站等重要場所,開展鐵標與GB 51309對比研究,修訂完善鐵標有關(guān)應(yīng)急照明工程設(shè)計標準,對保障人民生命財產(chǎn)安全、節(jié)省工程投資、滿足工程急需具有重要意義。
經(jīng)研究比對,鐵標與GB 51309間的主要差異為應(yīng)急照明工程的供電電壓與燈具選擇、燈具及其連接附件的防護等級、系統(tǒng)設(shè)計、配電設(shè)計、隧道應(yīng)急照明供電時間、隧道疏散照明照度、疏散指示標志燈的類型、隧道疏散指示標志燈間距和值班照明等。
GB 51309第3.2.1條:“距地面8 m及以下燈具應(yīng)采用主電源和蓄電池電源額定工作電壓均不大于DC36 V的A型燈具;未設(shè)置消防控制室的住宅建筑,疏散走道、樓梯間等場所可選擇(主電源AC220 V、蓄電池不大于DC36 V的備用)自帶電源B型燈具;燈具及其連接附件的防護等級:隧道、潮濕場所不應(yīng)低于IP65,B型燈具不應(yīng)低于IP34[1]?!?/p>
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第8.1.4條:“一般照明燈具的電源電壓應(yīng)采用220 V;單燈功率1 500 W及以上高強氣體放電燈燈具的電源電壓宜采用380 V[2]”?!惰F路旅客車站設(shè)計規(guī)范》第10.2.4條:“鐵路客站應(yīng)急照明和疏散指示標志宜采用應(yīng)急電源裝置(EPS)或由照明燈具自帶蓄電池和浮充電裝置作為后備電源[3]”?!惰F路照明設(shè)計規(guī)范》、《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》和《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》均要求“隧道照明燈具、電氣設(shè)備及配電線路應(yīng)具有防腐蝕、防潮濕、防振動、抗風壓等功能,燈具的外殼防護等級不宜低于IP65;隧道消防疏散指示標志和消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)符合現(xiàn)行GB 13945.1—2015《消防安全標志》和GB 17945—2010《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》的有關(guān)規(guī)定[4-5]”?!惰F路電力設(shè)計規(guī)范》等其他鐵標未規(guī)定燈具供電電壓與燈具選擇、燈具及其連接附件的防護等級[6]。
經(jīng)研究比對,鐵標與GB 51309間的主要差異有以下三方面。
(1)對距地面8 m及以下燈具的供電電源制式要求不同。鐵路隧道應(yīng)急照明燈具安裝高度距疏散通道地面不大于3 m。鐵標按現(xiàn)行GB 17945—2010《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》第6.2.1條規(guī)定,主電源一般采用220 V(特殊情況380V)交流電源[7]。德國、西班牙、瑞士和我國臺灣高鐵隧道應(yīng)急照明也采用220 V交流電源[8-14]。GB 51309采用不大于36 V直流電源,由此帶來照明配電與控制的根本變化。
(2)對隧道應(yīng)急照明燈具選型要求不同。鐵標要求隧道采用防腐蝕、防潮濕、防振動、抗風壓,且防護等級不宜低于IP65級的燈具,設(shè)計時速200 km以上鐵路隧道燈具還要求通過風洞效應(yīng)測試。GB 51309要求采用主電源和蓄電池(備用)電源均不大于DC36 V的A型消防應(yīng)急燈具。
(3)對應(yīng)急照明燈具防護等級要求不同。鐵標要求“隧道內(nèi)不宜低于IP65”,GB 51309要求“隧道內(nèi)不應(yīng)低于IP65”。
《鐵路隧道防災(zāi)疏散救援工程設(shè)計規(guī)范》第7.2.1條:“長度為5 km及以上或設(shè)有緊急救援站、緊急出口、避難所的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明[15]”。鐵路隧道照明與隧道內(nèi)其他用電設(shè)備共用10/0.4(kV)箱式變電所,箱式變電所間距一般不超過3 km。不少鐵路隧道長達幾十千米,目前的鐵路隧道AC220/380 V應(yīng)急照明設(shè)計方案如果改按GB 51309采用主電源和蓄電池備用電源均不大于DC36 V的A型燈具,由于DC36 V電壓等級較低、供電距離相應(yīng)較短,將產(chǎn)生下列安全和技術(shù)經(jīng)濟問題。
(1)鐵標為避免隧道內(nèi)的風洞效應(yīng)影響列車運行安全、保護隧道內(nèi)的設(shè)備,規(guī)定時速200 km及以上隧道內(nèi)的設(shè)備洞室須安裝防護門[16]。鐵路隧道應(yīng)急照明若完全按GB 51309的規(guī)定設(shè)計,A型燈具回路額定電流限制在6 A,則需取代EPS,每0.5 km設(shè)集中電源設(shè)備及貫通的DC36 V電纜,從而大量增加設(shè)備洞室數(shù)量,造成投資較大增幅,同時若洞室未安裝防護門,可能造成集中電源設(shè)備損壞、脫離甚至解體,給鐵路運輸帶來重大安全隱患。
(2)許多鐵路隧道處于高濕環(huán)境,不利于集中電源設(shè)備安全可靠運行,降低了應(yīng)急照明的可靠性。集中電源的蓄電池壽命一般小于5年,還需提高運營維修養(yǎng)護成本。
(3)經(jīng)測算,采用A型燈具與目前的鐵路隧道AC380/220 V應(yīng)急照明設(shè)計方案相比,相對于典型的隧道供電及照明總投資增加30%左右,其中相對于應(yīng)急照明投資增加70%左右。
按《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部標準定額司關(guān)于<消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準>GB 51309—2018相關(guān)事宜的函》(建司局函標〔2020〕27號),將鐵路應(yīng)急照明工程區(qū)分隧道(構(gòu)筑物)、站房(建筑物),建議相關(guān)標準修改如下。
(1)《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》增加第10.2.3條:“隧道消防應(yīng)急燈具可采用輸出標稱電壓AC220/380 V的電源供電。隧道消防應(yīng)急燈具及其連接附件的防護等級、燈具布置、線路選擇等設(shè)計應(yīng)符合《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準》GB 51309規(guī)定”。
(2)《鐵路旅客車站設(shè)計規(guī)范》第10.2.4條修改為:“鐵路客站消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準》GB 51309的規(guī)定”。
鐵標修改后,隧道內(nèi)照明工程標準基本滿足鐵路工程需求,車站內(nèi)照明工程標準與GB 51309保持一致。
GB 51309按應(yīng)急燈具的控制方式,把消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)分為集中型控制系統(tǒng)和非集中型控制系統(tǒng)兩種。集中型控制系統(tǒng)是指由應(yīng)急照明控制器集中控制并顯示應(yīng)急照明集中電源或應(yīng)急照明配電箱及其配接的消防應(yīng)急燈具工作狀態(tài)的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。GB 51309第3.1.2條:“設(shè)有消防控制室的,應(yīng)選擇集中型控制系統(tǒng);設(shè)火災(zāi)報警未設(shè)置控制室的,宜選擇集中型控制系統(tǒng)。其他場所可選擇非集中控制型系統(tǒng)。”
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第8.2.6條:“設(shè)有火災(zāi)報警系統(tǒng)或消防控制室的建筑物,疏散照明和疏散標志燈應(yīng)可以強行開啟”。其他鐵標沒有應(yīng)急燈具控制方式的相關(guān)規(guī)定。
2.2.2 配電設(shè)計
GB 51309第3.3.5條:“任一配電回路的燈具數(shù)量不宜超過60只;道路交通隧道不宜超過1 000 m;地鐵隧道不應(yīng)超過一個區(qū)間的1/2”。第3.3.6條:“燈具功率總和不應(yīng)大于配電回路功率的80%;A、B型燈具回路額定電流分別不應(yīng)大于6 A、10 A”。第3.3.7條:“燈具采用自帶蓄電池時,非集中控制型系統(tǒng)的應(yīng)急照明配電箱電源應(yīng)由正常照明配電箱供電;A型應(yīng)急照明配電箱的輸出回路不應(yīng)超過8路,B型不應(yīng)超過12路”。第3.3.8條:“燈具采用集中電源供電時,集中電源額定輸出功率不應(yīng)大于5 kW,不大于1 kW的可設(shè)置在電氣豎井內(nèi);非集中控制型系統(tǒng)的集中電源裝置應(yīng)由正常照明配電箱供電;集中電源的輸出回路不應(yīng)超過8路”。
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第8.1.5條:“照明燈具的端電壓不宜大于其額定電壓的105%,應(yīng)急照明、隧道照明、安全特低電壓照明可不低于其額定電壓的90%。使用小功率光源的室內(nèi)照明線路,每一單相分支回路的電流不宜大于16 A,所接光源數(shù)或發(fā)光二極管燈具數(shù)不宜超過25個;連接建筑組合燈具時,回路電流不宜超過25 A,光源數(shù)不宜超過60個”。其他鐵標無對應(yīng)規(guī)定。
按照《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第8.1.5條“應(yīng)急照明額定電壓不低于90%”的要求,如果回路末端電壓降到90%,為達到滿功率輸出及保證正常亮度,燈具實際電流約需增加11.1%。按GB 51309“A型燈具每個回路電流不超過6 A”要求,設(shè)計燈具的額定電流總和就不能超過6 A的90%,即5.33 A,剩余的10%考慮電壓較低時燈具實際電流的增加。大型及以上鐵路客站由于室內(nèi)空間高大、照明總功率需求大、可供配電設(shè)備安裝的房間有限且相互距離較遠,不少燈具遠離可供安裝電源設(shè)備的房間,GB 51309的燈具回路電流限值要求可能導致分支回路過多、線纜用量過大。因此,大型及以上鐵路客站應(yīng)急照明配電設(shè)計執(zhí)行GB 51309有一定困難。
經(jīng)研究比對,鐵標與GB 51309在應(yīng)急照明的系統(tǒng)設(shè)計和配電設(shè)計的主要差異是應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的構(gòu)成不同。GB 51309要求采用集中供電的應(yīng)急照明均設(shè)置集中控制器和通信線路。作為鐵路應(yīng)急照明工程設(shè)計的基礎(chǔ)性、綜合性標準的《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》,以及作為專業(yè)性標準的《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》均未要求設(shè)消防控制室及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的場所設(shè)置集中型控制系統(tǒng),只要求應(yīng)急疏散照明具備強啟功能。
按《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部標準定額司關(guān)于<消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準>GB 51309—2018相關(guān)事宜的函》(建司局函標〔2020〕27號),GB 51309中的配電設(shè)計內(nèi)容僅適于鐵路建筑物,不適于鐵路隧道,建議《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》第9.2.2條修改為:“鐵路建筑內(nèi)的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準》的規(guī)定”。
GB 51309第3.2.4條:“蓄電池應(yīng)急供電時間:高度大于100 m的建筑,不應(yīng)小于1.5 h;總建筑面積大于100 000 m2的公共建筑,大于20 000 m2的地下、半地下建筑不應(yīng)小于1.0 h;其他建筑不應(yīng)小于0.5 h;城市交通隧道,一、二類不應(yīng)小于1.5 h,三、四類不應(yīng)小于1.0 h。上述持續(xù)時間要求是指蓄電池達到使用壽命周期后標稱的剩余容量?!?/p>
《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》第9.2.2條:“建筑內(nèi)應(yīng)急照明和燈光疏散指示標志備用電源的連續(xù)供電時間應(yīng)符合GB 50016《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定”;第10.2.2條:“隧道應(yīng)急照明的連續(xù)供電時間不應(yīng)小于60 min”。《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第8.1.3條:“應(yīng)急照明的連續(xù)供電時間應(yīng)符合GB 50016《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和TB10063《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》等國家和行業(yè)標準的規(guī)定?!?/p>
隧道應(yīng)急照明供電時間,GB 50319僅適于建筑物內(nèi)和城市交通隧道,不適于鐵路隧道。建筑內(nèi)應(yīng)急照明供電時間執(zhí)行GB 50016《建筑設(shè)計防火規(guī)范》。關(guān)于建筑內(nèi)應(yīng)急照明供電時間,《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第10.1.5條與GB 50319的規(guī)定一致。因此,建議維持鐵標規(guī)定。
GB 51309第3.2.5條:“城市交通隧道兩側(cè)、人行橫通道和人行疏散通道地面水平最低照度不應(yīng)低于1.0 lx?!?/p>
《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》第10.2.1條:“隧道疏散照明地面平均水平照度不應(yīng)小于1.0 lx,或最低照度不應(yīng)小于0.5 lx”?!陡咚勹F路設(shè)計規(guī)范》及《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》均要求應(yīng)急照明在疏散通道的地面最小水平照度不應(yīng)小于0.5 lx。
關(guān)于隧道疏散照明地面最低照度,鐵標、德國鐵路均為0.5 lx[16-18];GB 51309對城市交通隧道規(guī)定為1.0 lx,適用范圍不包括鐵路隧道的GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》對建筑內(nèi)規(guī)定亦為1.0 lx[19];GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標準》雖未要求最低照度,但規(guī)定平均照度不應(yīng)低于1.0 lx,疏散通道中心線最大與最小照度之比不應(yīng)大于40∶1[20]。鐵路隧道比城市交通隧道空間大,照明配光難度更大。鐵路隧道最低照度是按照度面位于墻角、墻面反射條件差、提高照度困難的特點,經(jīng)原鐵道部組織專題討論后確定,且0.5 lx的可行性已經(jīng)多年工程實踐驗證,能夠滿足運輸需要。鐵標若按GB 51309調(diào)整此值,將大量增加隧道燈具,技術(shù)經(jīng)濟不合理,故建議不對鐵標進行修改,維持鐵標規(guī)定。
GB 51309第3.2.1條:“不應(yīng)采用蓄光型指示標志代替消防應(yīng)急標志燈具”。
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第7.2.2條:“疏散指示標志的出口標志燈應(yīng)采用電光源型,指向標志燈和導流標志燈可由電光源和蓄光型標志燈組成,應(yīng)利用一切可以利用的安裝條件,優(yōu)先采用電光源型的疏散標志燈”;第5.6.4條:“隧道的疏散指示標志應(yīng)采用電光型燈具”。
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》“指向標志燈和導流標志燈可采用蓄光型”的規(guī)定,依據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》“面積大于3 000 m2的車站公共空間地面上應(yīng)按疏散路徑增設(shè)保持視覺連續(xù)的疏散指示標志(導流標志),可采用電光型或蓄光型”提出,但與GB 51309不一致。依據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)2019年工程建設(shè)規(guī)范和標準編制及相關(guān)工作計劃的通知》(建標函[2019]8號),2019年底開始征求意見的《建筑設(shè)計防火規(guī)范局部修訂條文征求意見稿》并未對“疏散指示標志(導流標志)可采用電光型或蓄光型”的規(guī)定作出修改。目前,業(yè)界對GB 51309所稱的消防應(yīng)急標志燈具是否包括地面上的導流標志也有分歧。
蓄光型標志燈受環(huán)境制約大,如在光線較弱的隧道內(nèi),一般難以蓄足光,就難以自發(fā)光。鐵路站房的公共空間一般具備蓄光條件,目前這些場所的地面導流標志普遍采用蓄光型。鑒于GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》與GB 51309關(guān)于蓄光型標志燈的規(guī)定存在差異,為避免鐵標與《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和GB 51309相沖突,建議刪除《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第7.2.2條。
GB 51309第3.2.9條:“方向標志燈的標志面與疏散方向垂直的,不應(yīng)大于20 m間距,平行時不應(yīng)大于10 m。候車室等開敞空間的標志燈與疏散方向垂直(平行)時,特大型或大型標志燈間距不應(yīng)大于30 m(15 m),中型或小型不應(yīng)大于20 m(10 m)?!?/p>
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》、《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》及《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》均要求隧道疏散指示標志間距不宜大于30 m。鐵標未規(guī)定視覺連續(xù)的標志燈間距,僅《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》定性要求建筑疏散指示標志設(shè)置應(yīng)符合GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、JGJ 243—2011《交通建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、TB10063—2016《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》及TB10020—2017《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。
隧道標志燈間距,鐵標規(guī)定不宜大于30 m,GB 51309規(guī)定不應(yīng)大于20 m。隧道方向標志燈是通過電纜分支供電,燈具過于密集會造成電纜分支破頭過多,不利于安全可靠供電,且隧道構(gòu)筑物與一般建筑物不同,其疏散通道長距離連續(xù)、無分支,數(shù)十年運行經(jīng)驗證明不必加密方向標志燈。GB 51309關(guān)于開敞空間標志燈間距的規(guī)定在高大異形空間的鐵路客站實施有顯著困難,與美觀、燈具吊裝安全等矛盾較大。綜上,建議維持鐵標規(guī)定。
GB 51309第3.6.5條:“非火災(zāi)狀態(tài)、應(yīng)急照明系統(tǒng)正常工作模式下,應(yīng)保持主電源為燈具供電,所有非持續(xù)型照明燈應(yīng)保持熄滅狀態(tài),持續(xù)型照明燈的光源應(yīng)保持節(jié)電點亮模式。備用照明燈具可采用正常照明燈具,在火災(zāi)時應(yīng)保持正常照度?!?/p>
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第5.1.2條第3款:“集散廳、候車區(qū)、售票廳等大面積公共場所應(yīng)設(shè)置值班照明,可利用應(yīng)急照明的一部分兼做值班照明?!?/p>
值班照明是為非工作時間,需要夜間值守或巡視值班的鐵路場所提供的照明,屬于非持續(xù)型照明燈。GB 51309對于非火災(zāi)狀態(tài)下應(yīng)急照明系統(tǒng)正常工作模式的設(shè)計,要求“系統(tǒng)內(nèi)所有非持續(xù)型照明燈應(yīng)保持熄滅狀態(tài)”,即不可利用應(yīng)急照明的一部分兼做值班照明。
建議《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》第5.1.2條第3款改為:“集散廳、候車區(qū)、售票廳等大面積公共場所應(yīng)設(shè)置值班照明?!辫F標修改后,與GB 51309保持一致。
《鐵路照明設(shè)計規(guī)范》刪除“可利用應(yīng)急照明的一部分兼做值班照明”后,鐵路車站應(yīng)急照明工程設(shè)計可將正常照明的部分回路用于值班照明,并賦予值班人員開啟值班照明的權(quán)限,使值班照明與應(yīng)急照明徹底分開。這樣既避免設(shè)計人員對標準的錯誤理解,不違反相關(guān)標準;又方便值班照明管理,避免值班照明燈具常亮,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
GB 51309為消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)工程設(shè)計標準的首次編制,有關(guān)系統(tǒng)工程設(shè)計從系統(tǒng)構(gòu)成到配電與控制等許多方面與現(xiàn)行鐵標有較大差異。本文將鐵標與GB 51309關(guān)于應(yīng)急照明工程的供電電壓與燈具選擇、燈具及其連接附件的防護等級、系統(tǒng)設(shè)計、配電設(shè)計、隧道應(yīng)急照明供電時間、隧道疏散照明照度、疏散指示標志燈的類型、隧道疏散指示標志燈間距和值班照明等的主要差異進行了對比研究,對有關(guān)鐵標提出了修訂建議。GB 51309主管部門考慮鐵路隧道內(nèi)應(yīng)急照明工程應(yīng)用環(huán)境特殊,在暫不修改GB 51309前提下,采納了本研究成果,同意鐵路隧道內(nèi)應(yīng)急照明工程設(shè)計在供電電壓、燈具選擇、配電設(shè)計等方面可按鐵標執(zhí)行,在應(yīng)急燈具及其連接附件的防護等級、燈具布置、線路選擇上應(yīng)執(zhí)行GB 51309。研究成果對完善國家相關(guān)標準和鐵路工程建設(shè)標準體系將發(fā)揮良好作用。