【2016年6期】结合重庆轨道交通特点谈电气消防设计的重难点

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论文题目：浅谈城市轨道交通电气专业消防设计—— 结合重庆轨道交通特点谈电气消防设计的重难点

刊       期：《建筑电气》2016年第6期

作       者：重庆市轨道交通设计研究院，工程师，设备一所强电室主任。

   
摘 要：建筑电气消防设计一直以来都是设计审查的重点，城市轨道交通拥有一定数量的车站及区间，和所有的公共建筑一样，电气消防不容忽视。但轨道交通车站及区间比起其他公共建筑，又大为不同，以大多数的地下车站和区间为主。重庆的轨道交通，因重庆山城的独特地势原因，深埋车站较多，又不同于其他城市的地铁车站。针对这一问题，结合重庆轨道交通建设，探讨轨道交通车站电气消防设计重点与难点，并提出目前的一些设计问题和缺乏的设计依据等，以备今后的设计行业做深入性的专题研究和探索。

关键词：城市轨道交通；配电；负荷分级；消防设备；应急照明；电缆；电气火灾监控系统；深埋车站

城市轨道交通是一种拥有方便、安全、舒适和快捷等特点的交通工具，目前全世界已有80多座城市开通了300多条地铁线路，总长超过3 800 km。

近年来，我国轨道交通逐渐扩张，重庆市作为一个发展中的最年轻直辖市，轨道交通建设也颇具规模，截止2015年，重庆轨道交通已形成由轨道1、2、3、6、国博线组成的运营总里程达到约202 km、开通运营120个轨道车站的骨干运营线网。目前正在建设的有4、5、9、10、环线和3号线北延伸段，已经进入了轨道交通建设的第二轮高峰。

轨道交通拥有如此大的规模，一旦发生火灾将会带来巨大的生命财产损失。城市轨道交通的消防系统设计直接关系着能否有效地控制火灾的发生和蔓延。供配电系统的消防设计要求更是重中之重，合理的电气设计能抑制电气火灾的发生几率（绝大部分火灾都是电气类火灾），减少火灾发生隐患，保证消防系统正常工作，减少火灾损失。

配电方式

严格按规范合理配电，是保证消防设备火灾时能正常运行的前提。现针对目前设计容易忽视的地方，和一些配电具体要求及方案提出一些探讨。

独立配电

轨道交通低压配电主要是放射式为主，辅以树干式配电。所有消防设备均从变电所两段400 V母线放射式独立配电，末级切换。

《地铁规范》第15. 5. 2条第1款中明确规定消防及其他防灾用电设备应采用专用的供电回路。这点在GB 50016 - 2014《建筑设计防火规范》以下简称《建规》）第10. 1. 6条与其他相关设计规范中也有明确要求。

要严格按规范设计，得明确这样配电的使用意图。

首先，专用线路是从变电所低压开关柜算起，既不用往上算到供电系统去，更不能往下算到配电箱 / 柜上。

因此，目前做法都是共用变压器，火灾时，切除非消防负荷，这台变压器的性质也相当于消防专用了。

根据以往建设经验，在地铁设计过程、施工及后期运营时，会增添很多小负荷设备，需要找配电回路。这类小负荷设备从变电所400 V开关柜上的备用回路引入电源是很不经济的，变电所预留的开关也偏大，不能很好地保护线路，且变电所接入有严格的要求，因此从经济合理性考虑，一般是从附近的配电箱预留回路搭接电源。

在后期接电时，不管是设计还是施工方、业主方，都不太注意所接入配电箱的性质，很多都将增加的非消防负荷接入了消防负荷配电箱中，这样是极不合理的，存在安全隐患，这点需引起业主相关运营管理部门的重视。

目前重庆轨道交通的设计方案是在配电室里设置了小动力配电箱，专门解决此类小负荷配电的需求。

按最新设计思路，我们也将馈线断路器按消防负荷和非消防负荷分类，非消防负荷断路器设置了分励脱扣器，在火灾时可由FAS系统切除，以满足消防小动力设备专供要求。

末级/就地切换

《建规》第10. 1. 8条中规定：“消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置”。

对于本条规范，目前轨道交通的消防设备双电源自动切换设计均按此要求执行，但需要注意的是最末一级的“配电箱”，一些消防设备自带的控制箱可以不纳入其中。

很多设计与审查单位在末级切换这个要求上提出了一个就地设置双电源切换配电箱的概念。何为“就地”，众说纷纭，有说距设备多少米内，有说一个防火分区内，有说同一个房间内。标准不统一，设计师各持观点，造成各工程要求不统一，不规范。有相关专家也提出，在下一步规范修编中应明确这个要求，这也是一个修编重点。

目前只能从《建规》第10. 1. 8条的条文说明中得到一个解释：

“对于消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等，为上述消防设备或消防设备室处的最末级配电箱；对于其他消防设备用电，如消防应急照明和疏散指示标志等，为这些用电设备所在防火分区的配电箱”，

由条文解释可知，消防设备的种类不一样，末级切换箱的位置是有所不同的。

针对目前重庆轨道交通的地下车站设计，消防设备的末级切换均能满足此要求，但对消防类风机而言，我们都是集中设置环控柜在环控电控室内末级切换，再由环控柜配电至风机。

应急照明

应急照明包括备用照明与疏散照明，其中疏散照明又由出口标志灯、指向标志灯和疏散照明灯组成。

此部分内容除了《地铁规范》有简单的要求外，更详细的要求见GB / T 16275 - 2008《城市轨道交通照明》。

备用照明与疏散照明灯

从GB / T 16275- 2008《城市轨道交通照明》的要求，我们不难总结出，轨道交通车站应急照明设计有3个照度值要求：

① 不低于5 lx，是作为疏散照明照度要求；

② 不低于正常照明照度的10 %，是作为一般工作场所的备用照明；

③ 不低于正常照明照度的50 %，是作为消防应急指挥和设备场所的备用照明。

不难发现，第1点和第3点是满足消防应急照明的照度要求。

在后期的消防验收中，验收部门始终认为如车站综合控制室等备用照度不够。经设计了解，部分民用建筑的规范或标准已经提高了照度要求，在JGJ 243 - 2011《交通建筑电气设计规范》第8. 5. 2条第3款也提出：

“消防控制室、消防水泵房、消防电梯机房、防烟排烟设施机房、自备发电机房、配电室以及发生火灾时仍需正常工作的其他房间的消防应急照明，应能保证正常照明时的照度值。”

部分民建设计规范也有此要求，即将我们正常照度50 % 的要求提升到100 %，本着有利于消防的目的，也不会增加多少工程投资，应按此要求设计。

车站疏散指示照明

多本规范都已经提到疏散指示照明的要求，但标准还不统一，主要是在设置间距上。一般的规范要求的直行间距为不大于20 m，轨道照明规范要求不大于15m，最新的2013版《地铁规范》又将标准提高为不大于10 m。因此目前的设计和消防应急照明照度要求一样均按最高要求设计。

区间双向疏散指示标志

在复杂通道的建筑内，因火灾发生的位置不同，人的疏散方向是不同的。应市场需求，相关厂家便引入了可控制方向的疏散指示标志，平时双向指示灯开启，火灾时，根据实际情况仅开单向灯指引人们向左或向右疏散。

部分厂家及设计将此系统也引入了轨道交通中，许多城市在区间也使用了可控制方向的疏散指示标志，甚至将使用此标志编入规范，笔者认为实有不妥。

主要原因不是因为系统不稳定或产品不成熟，对本身这套系统、产品而言，已经相当成熟，但他们忽略了一个问题，地铁是一个多系统复杂接口的工程，而且隧道区间内着火的情况也很复杂，怎么准确地检测着火点，通风、信号等各系统如何按模式进行消防扑救，指示标志所处隧道里程如何准确指示疏散方向，这些问题都没得到一个明确的答案。如果冒然使用此系统，火灾时不能准确指示疏散方向，人员伤亡反而更大。

轨道交通设置有火灾自动报警系统（FAS），相当于火灾救援指挥中心，各专业都是由FAS系统发指令，按模式执行扑救。能否准确判断起火点是组织疏散的关键，此类情况太复杂，列车车头车尾着火、中部着火、隧道着火等。

系统能否检测准确的里程，根据着火的情况设置通风模式，一般为车站向区间通风，防止火灾蔓延至车站，而人们迎风疏散。此时信号也需要控制附近车辆，是退回车站还是停留在车站待命。

在确认没车后，才能发指令给双向疏散指示标志，让人们疏散，是回车站，到下一个车站，还是通过联络通道去另一边隧道避难。如果疏散指示标志间隔50 m设置一个，那么对着火点的检测就必须精确到50 m以内，否则火灾附近的指示无法正确指示方向。

在疏散起点，如方向跑错了是非常危险的，可能无法弥补。对着火点的检测和各种情况下火灾模式的编程，是现在FAS系统还无法很好解决的问题，虽然每个疏散标志能准确接收FAS的指令控制方向，也能保证其可靠性，但FAS系统无法准确地发送模式指令，故笔者认为地铁隧道里使用可控方向的疏散指示只是个宣传亮点，而无实际意义。

在目前FAS系统无法完全解决这个问题的情况下，区间的消防还是以人工与FAS系统配合进行消防指挥疏散。如何在区间设置疏散指示标志，也是需要谨慎考虑的问题。

经过与重庆轨道消防支队技术人员的沟通，建议我们可以效仿公路隧道，设置非标的疏散指示标志。具体设置方案为每隔50 m设置一处，箭头上面指示分别距左右两边安全出口的距离，安全出口为车站端头或区间联络通道。

虽然地铁的疏散原则为迎风疏散，并不是说按最近的一边疏散，但这个标志能让疏散的人心里有个数，知道大概还有多久达到安全地带。设置方案见图2。

深埋车站的消防设计

根据GB 50490 -2009《城市轨道交通技术规范》第7. 3. 20条：“当地下出入口通道长度超过100 m时，应采取措施满足消防疏散要求。”与《地铁规范》第28. 2. 10条第4款:“地下出入口通道长度不宜超过100 m，当超过时应采取满足消防疏散要求的措施”。我们将此类出入口通道超过100m的车站定义为深埋车站。

在重庆这种山地城市修建轨道交通，深埋车站是相当多的，仅第二轮建设4、5、10、环4条线便有26个深埋车站，约占车站总数的1 / 3，深埋车站的消防设计，也是重庆轨道交通设计的一大特色。

民用建筑根据其高度不同，可分为单、多层民用建筑，一类、二类高层民用建筑，根据建筑的不同分类，各专业执行相关的防火设计标准。而地下车站中，并没根据其埋深深度对车站分类执行标准，这个也造成某些专业受条件限制无法参照一般的设计要求进行设计，某些专业按一般设计条款设计，消防又得不到有效保证。

深埋车站的消防疏散扑救难度不亚于高层民用建筑，如果没有专业的研究与规范要求，设计起来有极大的难度，目前重庆也只有通过专家评审的方式，来提出和研究相应的消防措施。

在电气方面，出入口部分我们大量使用矿物绝缘电缆。

火灾时，人员能迅速从站厅站台撤离至出入口，但因为出入口通道较长，且通往地面为往上爬坡，因此大量的人员会长时间地聚集在出入口通道内向外疏散，保证出入口通道消防设备供电的可靠性就尤为重要，因此，选用矿物电缆的措施是非常合理的。

针对重庆的深埋车站，可能还需要进一步的研究，探讨和做一些必要的试验来确定消防设计标准。

经过对重庆第一轮建设中消防审查暴露出的一些问题，我们在第二轮建设设计中，不仅在设计的各个环节都严格执行规范，而且还与消防主管部门积极协商提出优化合理的设计方案。

如何设计出一个更适合重庆地方特点的轨道交通消防系统，是摆在我们和消防相关部门以及轨道交通建设者面前的一个课题，只有不断的思考、探索、积累经验，才能设计出一套更加安全可靠、合理完善的轨道交通消防系统。

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本文有删减，全文载于《建筑电气》2016年第6期，详文请见杂志。

树欲静而风不止

目前做法都是共用变压器，火灾时，切除非消防负荷，这台变压器的性质也相当于消防专用了。
不敢苟同