许静美
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摘 要:通过现场全尺寸热烟测试对成都地铁某换乘车站消防系统性能进行检测，检测地铁车站站台、站厅的火灾探测报警系统、通风排烟系统、事故照明、疏散通道和疏散指示的工作效果及联动状况，判定各系统在火灾等事故情况下能否确保乘客安全疏散。测试结果表明本车站通风排烟等系统的工作效果满足设计要求，但仍然存在一些可以改进的地方。
关键词: 地铁火灾；热烟测试；换乘车站；通风排烟
0 引言
地铁车站的火灾事故是地铁运营期间非常重要的安全问题。火灾燃烧往往产生大量的浓烟和毒害气体，这是导致人员伤亡最主要的原因之一。地铁火灾与地面或其它地下建筑火灾相比有其特殊性：地铁系统与外界的联系主要为出入口，人员密集，排烟较困难，因此比地面建筑火灾具有更大的危险性，一旦发生火灾，损失往往十分严重。为了能够采取适当的措施控制烟气蔓延，减少烟气危害，研究地铁内的烟气流动非常有意义。笔者对成都某地铁换乘车站站厅和站台开展热烟测试，并对车站内烟气流动进行研究，以评估地铁防排烟系统的有效性。
1 热烟测试方法
热烟测试是利用受控的火源与烟源，在实际建筑中模拟真实的火灾场景而进行的烟气测试。该测试是以火灾科学为理论基础，通过加热测试中产生的无毒人造烟气，呈现热烟由于浮力作用在建筑物内的蔓延情况，可用于测试烟气控制系统的排烟性能、各消防系统的实际运作效能以及整个系统的综合性能等。
1.1 测试装置
热烟测试的火源系统用于产生预设火灾功率的热烟气，包括燃烧器、烟气发生器、烟气发生箱和保护装置[2]，热烟测试的火源采用浓度为95%的乙醇池火。火源由4个燃烧油盘构成，4个油盘燃烧可产生1.5MW的稳定火源功率。油盘旁边设置烟气发生箱，内置烟饼阴燃产生示踪白烟，通过导烟圆管注入火羽流加以混合卷吸，产生白色烟羽流，如图1所示。为了测量烟层的温度变化，热烟测试必需的测量装置主要是火源顶棚处的热电偶探头以及测试现场布置的其它热电偶树，用于测量顶棚附近的烟气温度以及关键位置的温度变化情况，热电偶树如图2所示。测试中采用手持式风速测量仪，测量连接站台和站厅的楼扶梯口内的风速。
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图1顶棚保护和火源设置示意图 图2 热电偶树示意图
1.2 测试指标
测试指标包括FAS、BAS、屏蔽门、扶梯、闸机、风阀、事故照明、事故广播、PIS 等系统的联动状况；站台、站厅、设备房区域的烟气扩散情况；站台、站厅危险高度处温度变化；特征流速；特征时间等[5]。
2 地铁车站概况
本车站为地下三层12m宽岛式站台车站，此站为1号线和4号线的换乘站，呈“L”型岛-岛节点换乘，本次研究的是4号线车站。地下一层为站厅层，站厅共设有4个直通地面的出入口；地下二层是设备层；地下三层为站台层，站台与站厅之间设有1部电梯和3组楼扶梯,如图3、图4所示。
车站部分共分为6个防火分区，即中部车站公共区为一个防火分区、站厅东侧的设备管理用房为一个防火分区，设备层分为两个防火分区，站台层两侧设备管理用房各为一个防火分区。
火灾情况下的设计通风模式为：
（1）站厅层发生火灾时，站厅排烟系统进行排烟，关闭站厅层送风，关闭站台层送风、排风系统，站厅通过出入口进行补风；
（2）站台层发生火灾时，关闭站厅排风以及站厅和站台的送风系统，利用站台排烟系统将烟气经风井排至地面。为保证站厅站台连通口处有向下1.5m/s的风速，尚需打开屏蔽门利用隧道通风系统加强排烟，关闭站台下排热风管上的电动风阀，开启左右线的轨顶及机械风阀进行辅助排烟。
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3 车站热烟测试
3.1站厅火灾热烟测试
图5为站厅火源及发烟装置。测试过程中，烟气被火源加热，迅速随热羽流上升并冲击站厅顶部，然后转入水平蔓延状态。测试初期烟气进入格栅吊顶以内，贴附在站厅顶部，烟气没有发生明显的下沉；直通地面的出入口测试过程中一直有室外自然风进入车站，在站厅机械排烟的作用下，出入口没有受到烟气的侵袭，人员可通过出入口安全疏散；测试过程中烟气没有进入连接站台和站厅的楼扶梯，也没有通过楼扶梯进入站台层。站台层1号线与4号线换乘通道防火卷帘下降。测试时由于防烟封堵未完全封闭，存在漏烟现象，导致站厅设备区走廊有少量烟气蔓延。
测试开始以后，15s时烟感探头报警，26s时站厅火灾工况联动模式启动，空调系统关闭，站厅公共区大系统排烟风机系统正常开启，闸机全开，电梯停用（梯门打开），警铃开启，照明转入应急照明模式。30s时开始火灾紧急工况广播，广播声音清晰明确，PIS系统显示紧急情况。1号线接收到4号线车站火灾信息，1号线火灾工况联动模式启动。
图6为火源处的热电偶树T1的温度变化情况。从图中可以看出，热电偶树T1的最高温度由T1-4热电偶（高度为1.9m）测得，约为170℃，主要是因为支架顶棚防火板（高度为2.0m）阻挡，烟气向防火板四周蔓延所致。除火源区的T1外，疏散路径区域1.5m高度的温度不超60℃，均能满足判定指标要求。说明站厅层的热烟气对人员危害较小，火灾时位于站厅的人员疏散安全能够得到保证。
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3.2站台火灾热烟测试
图7为站台火源及发烟装置。测试初期烟气进入格栅吊顶以内，烟气层主要集中在站台空间的上部，人体特征高度没有受到烟气侵扰。
测试开始以后，13s时刻烟感探头报警，18s时刻站台火灾工况联动模式启动，空调系统关闭，站台公共区大系统排烟风机、隧道风机系统正常开启，闸机全开，电梯停用（梯门打开），警铃开启，照明转入应急照明模式，火警确认后，同时车控室派人自动开启站台首尾端屏蔽门。25s时火灾紧急工况广播开启，广播声音清晰明确，PIS系统显示紧急情况。
1号线与4号线换乘通道防火卷帘下降前有烟气进入换乘通道。在隧道风机辅助排烟作用下，站台烟气向开启的站台首尾端屏蔽门快速蔓延。到测试结束，受挡烟垂壁的作用，烟气没有进入楼扶梯；但由于楼梯与扶梯的间隙未封堵，有烟气蔓延至站厅层。
图8为热电偶树T1的温度变化情况。从图中可以看出，靠近支架顶棚防火板的T1-4热电偶温度最高，峰值温度约为175℃。主要是因为顶棚防火板（高度为2.0m）阻挡，烟气向防火板四周蔓延所致。除火源区的T1外，疏散路径区域1.5m高度的温度不超过60℃，均能满足判定指标要求。说明站台层的热烟气对人员危害较小，火灾时位于站台的人员疏散安全能够得到保证。
通过风速仪测量，各楼扶梯口断面平均风速分别为3.40m/s、2.85m/s、2.34m/s，大于规范规定的1.5m/s，满足判定指标要求。
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4 结论
本次测试结果表明，本车站内地铁通风排烟等系统的工作效果总体满足设计要求和相关标准。特别是通过采用人员疏散出入口作为自然补风口，可以避免烟气对疏散出入口的侵袭，保证人员迎风安全疏散。但仍然存在一些可以改进的地方，热烟测试过程中设备间存在轻微漏烟现象，说明设备间的封堵存在一定问题；由于楼梯与扶梯的间隙未封堵，站台火灾时有烟气蔓延至站厅层；建议对设车站的封堵进行全面排查，从而达到防患于未然的目的。
参考文献
［1］史聪灵,钟茂华,涂旭炜,等.深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究（1）-实验设计[J].中国安全生产科学技术,2006,2(1): 3-9.
［2］史聪灵,钟茂华,何理,等.地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(1)－实验设计[J].中国安全生产科学技术,2012,8(6):22-28.
［3］梁志恒,李国栋,伍彬彬.无锡地铁车站防灾系统热烟检测研究[J].江苏建筑,2016(5):70-72.
［4］史聪灵,钟茂华,涂旭炜,等.深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析[J].中国安全科学学报,2006,16(3) :17-22.
［5］刘庚.西安地铁2号线典型车站热烟测试评价研究[J].暖通/空调,2012(8) :133-136.