徐州市城市轨道交通有限责任公司机电中心 江苏省徐州市 221000
摘要：近年来随着国家大力推进新兴中心城市轨道交通建设，越来越多的地铁工程加速上马，基建扩张的同时，这些关系民生福祉的市政工程安全性也受到了高度关注。消防安全作为车站安全性的重要指标之一被提到各项评估前列，为此专门设置的FAS（Fire Alarm System火灾报警系统）系统其探测器性能和应用场景值得相关工程人员深入探讨。
关键词：地铁；消防安全；FAS；探测器
引言：本文以徐州地铁1号线为例，从设计、施工及运营维保的角度分析各类火灾报警探测器的地铁应用场景，在施工难度、使用效果等层面着重探讨探测器选用的合理性，并依据徐州轨道交通的建设经验在此基础上给出相关设计建议。
一、徐州地铁1号线FAS设置及探测器构成
徐州地铁1号线一期工程线路全长约22km，共设18座车站，2座主变电所，车辆段、停车场各1处，线网控制中心1座。本工程FAS系统按中心、车站两级调度管理，中心、车站、就地三级监控的方式设置。系统采用多种形式的火灾探测器，根据具体探测环境及对象进行组合式探测。火灾探测器按照检测参数类型的不同一般分为感烟探测器、感温探测器及图像型火焰探测器等，徐州1号线采用的感烟探测器主要有点式感烟探测器、吸气式极早期感烟探测器及双鉴式线型光束感烟探测器三种，感温探测器主要有点式感温探测器、感温光纤及感温电缆三种，另于车辆段食堂等房间设置有可燃气体探测器本文不作赘述，本系统未选用图像型火灾探测器。
二、地铁车站火灾探测器选用
由于地铁车站一般为地下相对密闭空间，可利用空间狭小，各系统管线布置交错冗杂，以既往地铁工程的FAS系统为例，在车站公共区及设备区走廊上方选用点式感烟探测器需要吸顶安装于天花板下方。考虑到对设备管线及吊顶下空间的同步监测，探测器通常置于镂空吊顶及各类管线上方。根据设计规范要求，隔栅吊顶镂空面积不得小于总面积的30%，否则需设置于吊顶下方。另于地铁站台层等受活塞风影响的场所，建议镂空面积30%~70%时，在吊顶上下设置两层探测器。该设置方式受吊顶样式的选用影响较大，加之地铁站内缺乏自然通风、灰尘较大等客观因素，设备成本、施工难度增加的同时又提高了探头的维保频率，给开通运营后维保人员检修更换探头的工作带来了巨大困难。
徐州1号线采用的吸气式极早期感烟探测器只需将采样管布置于待测区域，每隔3米设置一处采样孔即可对一定范围空间进行空气采样检测，采样管道为ABS塑材且无需供电避免了待测区域因潮湿多尘引发的常见故障。维保人员仅需定期于吸气式主机附近的吹扫孔使用专用吹风机对采样管道进行反吹洗即可完成管道清洁工作，极大程度地减少了检修维保的工作量，同时提高了系统的可靠性。
三、地铁主变电所火灾探测器选用
徐州1号线于东西两段各设一处主变电所，将110KV市电通过主变压器降压整合成35KV传输至全线站点，再经过牵引混合变电所或降压所为全线接触网、车站设备等供电。因此，主变电所内的主备两台主变压器对地铁全线的安全稳定运行起到至关重要的作用，主变压器的安全问题也在设计施工阶段受到了高度关注。
根据供电专业相关规范要求，裸露带电体如变压器等设备上方禁止敷设各类管线，即便是作为消防第一线的火灾自动报警专业也不宜设置管线型式的探测器，这就为主变压器室的消防安全检测提出了挑战。过去的常用做法无非三种：其一，于变压器附近设置点式感烟探测器，由于需要敷设线管，固定于天花板的U型卡需用螺栓定位，该方案存在螺栓掉落风险且维保难度太大被首先排除；其二，变压器两侧敷设吸气式采样管，该种探测方式于变压器上方虽无带电设备但同样存在固定附件脱落的安全隐患，也在设计深化阶段被舍弃；其三，在变压器外层缠绕感温电缆等线式感温探测器，虽然该方案直接采用电缆感知主变压器温度变化，但是考虑到变压器两侧电压均较高，电缆本身存在被击穿导电的可能，方案存在安全风险。
.png)
图1 徐州地铁1号线主变压器室FAS探测器布置
鉴于以上分析，应用无接触方式监测的双鉴式线型光束感烟探测器就体现出其优越性。本项目采用该设备在主变压器两端墙壁设置收发终端，红紫外双频率的光学手段能够区别不同的烟雾颗粒尺寸，高频短波的紫外脉冲能与小烟雾颗粒和大烟雾颗粒发生作用，而低频长波的红外脉冲则仅与大烟雾颗粒作用。通过测量双波段路径损失，探测器能够提供可重复烟雾遮挡测量，同时不受灰尘颗粒或其他固体侵入颗粒的影响。此外该设备采用9至100米的大范围广角成像，易于校准，可对变压器正上方空间进行全天候、主动探测，极大地降低了误报率。
四、地铁车辆段高大库区火灾探测器选用
地铁车辆段是停放地铁车辆及日常检修、维护的主要场所，钢结构搭建的高大库区为停放数十列地铁提供可能。众所周知，地铁运用库及检修库建筑盖下的各类设备是难以维护保养的，国内地铁十年以上老线路的场段库区照明及探测器由于安装位置较高且多位于接触网上方，需停电后方能进行检修更换。日常运营中，停电检修的空窗期首先要保障影响行车安全的专业，往往库区里坏了几根日光灯，各类探测器的检查校准要等上很久才能更换解决。
基于既往项目的经验教训，徐州地铁从设计初始就从源头上考虑这类问题的解决途径。在FAS系统的设计中，依据新版消防规范，超过12米高大空间需设置两种型式的火灾探测器要求，徐州1号线于车辆段部分高大库区采用了双鉴式线型光束感烟探测器配合吸气式采样进行光学及烟雾气体分析双重监测的方式，避免了传统反射型红外对射探测器受局部震动及不均衡沉降造成的误报现象。
五、区间感温光纤的应用
近年来随着地铁区间和综合管廊工程对感温光纤的普遍应用，该类线型感温探测器取代感温电缆成为隧道无人区域温度监测的主流。不同于传统感温电缆传导电信号，承载光信号的感温光纤受周围高压电缆的影响极小，不会因强电干扰出现误报情况。
徐州1号线感温光纤采用Z型卡方式，安装于地铁区间强电侧上端，基于热空气上升原理，该位置能充分感知同一区间截面内最高环境温度，探测精度高、故障率低。由于地铁区间温度受车辆活塞风影响较大，报警阈值下限设定时应充分考虑车辆经过的温度波动，经过实测数据，徐州1号线区间选用65℃作为区间感温光纤的报警下限。
.png)
图2 徐州地铁1号线区间感温光纤安装方式
系统接口方面，感温光纤系统自带主机终端，接入FAS主机的同时还能够实时上传区间温度数据至地铁综合监控系统，该参数的输入反馈对节能控制系统调节区间环境有着重要意义，适时启动隧道排热风机，通过闭环控制算法将能真正实现节能降耗的目的。
结束语
徐州地铁1号线FAS系统借鉴国内既有线路的建设经验，从实际应用环境及安全性出发兼顾设备性能，采用主流的探测器类型针对不同的监测场合优化配置，切实发挥新型探测设备优势进而克服长久以来困扰运营保障人员的误报及检修困难等问题。从设计到施工各阶段以保障运营安全为目的，满足技术规范为基准，方便检修维护为追求，严谨务实，创新工艺，以科学审慎的态度建设安全可靠的城市轨道交通工程。
参考文献：
[1] GB 50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S].
[2] 梅荣川.轨道交通领域高大空间探测器选型的应用研究[J].科技创新与应用，2018，255（35）：170-171+173.
[3] 齐晓华，张勇，魏冠义.传感器在城市轨道交通火灾自动报警系统中的应用研究[J].郑州铁路职业技术学院学报，2017，v.29；No.103（04）：6-8.