李刚
西安金路交通工程科技发展有限责任公司 陕西西安 710077
摘要：随着我国“一带一路”倡议的推出，高速公路建设必将成为构建21世纪新丝绸之路经济带的重要手段之一，隧道作为高速公路的重要构筑物，隧道火灾报警系统的好坏对整个高速公路能否正常运营及道路使用者的生命财产安全是否能够得到保障具有重要意义。隧道火灾的及时发现和早期报警又是降低火灾伤亡人数，降低经济财产损失，延长救援、救护时间的关键。本文针对东欧高速公路隧道火灾报警系统的设计作出简述，以供参考。
关键词：一带一路；高速公路；隧道；火灾报警；
中图分类号：U416.2 文献标识码：A
1.隧道简介
该公路设计速度100公里/小时，隧道为双洞隧道，长度（L）： 2,852 m（右）3,039 m（左），横截面（A）： 55.30平方米。隧道内设置10个人行通道和1个车行通道，内设紧急呼叫壁龛（E）、消防壁龛（F）以及电力壁龛（EN）。
2.技术措施概述
火灾报警装置的电缆必须使用不支持燃烧且不含卤素的材料进行绝缘。
至少与隔板具有相同耐火性能的防火隔间处应做防火电缆密封。
根据设备制造商的建议和行业规则，防止火灾报警系统的组件受到电涌。
配电箱，配电柜，通信机柜，金属接线盒，穿孔电缆槽，穿孔金属带，金属电缆护套等所有非活性金属部件必须按照技术要求和行业规范接地并避免静电充电。
在安装火警系统时，必须按照规范JUS-TP-021-2002的消防技术建议执行并遵守防火措施。
3.火警系统的描述
3.1防火隔层和报警区域的定义
隧道应分为独立的建筑单元，具有一定的防火隔断结构（即防火隔间）。独立的消防间隔应包括左右隧道管、不间断电源设备间（UPS）、变电站（TS）、电气壁龛（EN）。左右隧道管共分为23个报警区，右侧11个，左侧12个。报警区域的边界应设置在交叉通道之间的大约一半处。UPS房间和TS应是独立的报警区域。
3.2 自动火灾报警系统的元素
隧道的自动火灾报警系统主要包括以下内容：
火警控制单元、传感器电缆及控制器、自动火灾探测器、自动检测器激活指示器、手动呼叫点、控制输入/输出模块、检测灭火器升降的接触部件、用于连接火警控制单元及其与其他系统连接的设备等。
3.3火灾探测器的选择
基于火灾探测技术的现状，设计该系统有传感器电缆和点探测器的报警。
在使用之前，将执行电缆的逻辑扇区，以及附带的软件和电缆分辨率约为2米的距离用来确定火灾的确切位置，以及主要的扩展方向和火灾的扩展速度。传感器电缆将控制器连接起来，该控制器将激光束转换成电信号，并将其处理并转发给火警控制单元（FACU）。
电缆沿着隧道管天花板的中心部分，距离天花板最大距离为0.2米。根据以往基于传感器光缆系统运行的经验和防火测试的经验，可以定义一组初始的电缆激活准则值：
a）最大温度不高于58 ℃
b）平均区域温度不高于15 ℃
c）梯度 - 4℃/ min；10℃/ 2分钟；14℃/ 3分钟。
3.4火警系统的组织和运作
火灾报警系统应基于位于左侧隧道管相应EN中的两个火灾报警控制单元，分别位于EN.L8（LK19+720km）和EN.L3（LK21+720km）。传感器电缆控制器将通过EN.L8中的火灾报警控制器进行定位。
来自每个火警控制单元的火警报警回路应该连接模拟可寻址点火灾探测器和输入/输出（I/O）模块。从交通方向看，右侧电缆管道中的火灾报警控制单元（FACU）的两侧应布有回路，信号电缆应敷设在回路中。环路应该通过另一个隧道管，也通过信号电缆的电缆管道进行封闭，并且从一个管道到另一个管道的传输应该在入口和交叉通道上进行。
火灾报警控制单元必须能够在现场控制和指示灯面板上实现可靠和明确的火灾指示，以及将信号传输到远程位置。故障信号应发送给TMCC（交通管理和控制中心）。
传感器电缆的组织方式是传感器电缆从控制器开始，将左侧隧道管覆盖到一端，穿过右侧隧道，它也将覆盖到交叉回到左侧隧道，并返回到控制器形成闭合回路。应使用带2个独立通道的控制器进行电缆控制，从而实现完全冗余。
传感器电缆应针对23个报警区进行相应的编程，以便特定区域内的火灾检测信号传递，该信号应明确对应于发生火灾的区域。传感器电缆控制器（C）和FACU应通过控制器（C）上的继电器输出和报警回路I/O模块的受控输入连接。
从控制器和相应的通讯设备供电的充电电池的适配器发出的故障信号将被传送到FACU，与隧道内的其他系统的连接应通过远程控制系统变电站（RCSS）（即本地PLC）在本地建立通讯。火警控制单元应通过网络设备连接到到主光缆上，主电缆应全线铺设，以实现各部分和TMCC系统的通信。
3.5报警回路的定义
每个报警控制单元应有两个火灾报警回路，其中包括手动和自动火灾探测器以及两个隧道管道的输入和输出模块。表1显示了火灾报警循环中的数字和元素类型。
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3.6火灾报警系统与监视系统的连接
与遥控和监视系统的连接应使用具有12个监督出口的输出模块继电器输出。模块应将信号传输到位于EN.L8和EN.L2内的远程控制系统变电站（RCSS）。火灾报警系统应根据3号图转移报警区域的报警和报警。还显示了传感器电缆控制器（C）和I/O模块之间的连接。
3.7安装
火警控制单元与其他系统之间的连接应通过独立的线路网络进行，火灾报警系统电缆必须由不燃材料制成，不支持燃烧，不含卤素。在安装过程中，光缆应尽可能从其供应的卷轴上拆下，以尽量减少电缆损坏的可能性。在控制器侧，应留有约5米长的传感器电缆，用于测试控制器-传感器电缆组。
4.报警计划
为了在V隧道内组织警戒，在TMCC有24小时值班人员是非常重要的。根据VDS0833-2，可以对火灾报警控制单元编程延迟警报，作为防止误报的措施。确认报警的时间不应超过15秒，危险性检查时间应少于3分钟。警报组织如图1所示。
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图片1 – 报警方案
5.计算
5.1 点检测器分布的计算
根据空间的内容和功能选择自动探测器类型及其分布。在UPS房间，变电站和EN中，应安装自动寻址烟雾探测器和热探测器。根据每个检测器的操作表面来定义特定区域中的数量和检测器分布。操作表面取决于特定区域的火灾风险程度以及天花板的高度和形状。对于天花板平面根据图2进行定义。
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火灾风险 1. 低2. 中3.高
图片2 – 区域覆盖
5.2 电池计算
火灾报警控制单元，控制器和通讯设备的计算应在电网故障时进行。电池需要根据火灾报警系统的消耗和电网故障情况下所需的自主时间（即，报警状态的持续时间）来确定。
对于具有连续监测的报警系统，电池必须在30小时内保证控制单元的自主性，然后在报警状态下运行30分钟。
Ah = kage ( In tn + Ia ta ) (1)
其中：
Ah-需要的电池容量
In-总电流在正常模式下
tn-正常模式下的自主时间
Ia-报警状态下的总电流
Kage-老化因子，kage=1.25，自主时间超过24h，否则kage=1
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Table1–FACU1电池计算
根据计算，选择1个12V/27Ah的电池。
FACU2电池自主计算与FACU 1相同，选择1个12V/27Ah的电池。
Table2–附加电源的电池计算
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对于辅助电源，除FACU1外，还将引入12V/12Ah的3节电池。
5.3 火警回路长度的计算
火警回路的最大长度受最大允许回路电阻的限制。 最大允许电阻取Ω。
允许的最大环路长度根据以下公式计算：
Lmax=Rdoz*A*A/ρ (2)
其中：
Rdoz - 允许的最大回路电阻[Ω]，
A环表面的电缆横截面[mm2]，(对于使用的电缆类型JB-H（St）H 2x2×0.8mm，其为0.5mm2）
ρ - 比电阻[mm2Ω/ m]（铜为0.0175mm2Ω/ m）
允许的最大循环长度是：Lmax=150*0.5/0.0175=4285m
结论：
V隧道的最长回路约3100米，该回路属于FACU2控制，这意味着V隧道火灾报警系统的所有火警报警回路都可以满足要求，该设计满足相关规范及标准要求。
参考文献：
[1]European Parliament and European Council. On minimum safety requirements for tunnels in the Trans-European Road Network: Directive 2004/54/EC of European Parliament and of the Council[R].
[2]Terms of Reference/Employer's Requirements for Development of the Main Design of the Bar-Boljare Highway Section: Smokovac-Matesevo.
[3]Fire detection and fire alarm system - European standards 54.