李虎軍，杜香榮

（1.中國(guó)電建集團(tuán)鐵路建設(shè)有限公司，北京 100044； 2.上海電力安裝第二工程有限公司，上海 200235）

0 引言

地鐵工程中的長(zhǎng)大區(qū)間須設(shè)置中間區(qū)間風(fēng)井滅火系統(tǒng)，以便在正常運(yùn)行模式下增加隧道內(nèi)的通風(fēng)換氣次數(shù)；火災(zāi)情況下，通過(guò)中間風(fēng)井將煙氣快速排出地面，將火災(zāi)列車(chē)與后方列車(chē)通過(guò)中間風(fēng)井隔斷，火災(zāi)列車(chē)前后風(fēng)井組成防排煙單元，可以正常組織氣流，保證人員迎著新風(fēng)方向疏散，增加安全保護(hù)?？紤]到區(qū)間風(fēng)井滅火遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)故障時(shí)，仍能遠(yuǎn)程啟停滅火系統(tǒng)，須對(duì)區(qū)間風(fēng)井氣體滅火系統(tǒng)增設(shè)遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停功能，由車(chē)站值班人員從車(chē)站控室按下緊急啟動(dòng)/停止按鈕，啟動(dòng)滅火系統(tǒng)。

1 地鐵氣體滅火系統(tǒng)概述

1.1 氣體滅火系統(tǒng)及構(gòu)成

地鐵由于相對(duì)封閉的環(huán)境特點(diǎn)導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)比地面建筑物發(fā)生火災(zāi)更具有危險(xiǎn)性。對(duì)不能用水撲滅的地下重要電氣用房，一般采用氣體滅火，使用的滅火介質(zhì)為二氧化碳、七氟丙烷、IG-541?惰性氣體。根據(jù)滅火迅速、高效、無(wú)毒無(wú)味無(wú)煙、滅火劑環(huán)保、不破壞臭氧層、對(duì)電氣設(shè)備不產(chǎn)生嚴(yán)重影響且能盡快地恢復(fù)地鐵運(yùn)行的要求，地鐵滅火系統(tǒng)一般采用介質(zhì)為惰性氣體的?IG-541?系統(tǒng)。滅火系統(tǒng)一般由滅火劑貯存裝置、管網(wǎng)系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)組成（圖?1）。

圖1 氣體滅火系統(tǒng)組成

1.2 氣體滅火系統(tǒng)啟動(dòng)方式

根據(jù)?GB?50370《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，地鐵滅火系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)操作、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作和氣瓶間緊急機(jī)械手動(dòng)操作等方式，其工作流程見(jiàn)圖?2。

圖2 滅火系統(tǒng)工作流程

（1）自動(dòng)操作，即控制系統(tǒng)處于自動(dòng)工作狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)完成火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警、聯(lián)動(dòng)控制及滅火整個(gè)過(guò)程。當(dāng)某一防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)的探測(cè)器將火災(zāi)信號(hào)傳送給氣體滅火多線(xiàn)控制盤(pán)，在火災(zāi)被另一探測(cè)器確認(rèn)后，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)人員撤離，氣體滅火系統(tǒng)就地控制盤(pán)經(jīng)延時(shí)?30??s?后啟動(dòng)預(yù)設(shè)流程：開(kāi)啟火災(zāi)警報(bào)、封閉防護(hù)區(qū)、向防護(hù)區(qū)釋放滅火劑。30??s?延時(shí)啟動(dòng)主要有?3?個(gè)方面的作用：①考慮防護(hù)區(qū)內(nèi)人員的疏散；②及時(shí)關(guān)閉防護(hù)區(qū)的開(kāi)口；③判斷有沒(méi)有必要啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，即氣體滅火控制的手動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，氣體滅火控制器接到?2?個(gè)獨(dú)立的火災(zāi)信號(hào)后確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生，氣體滅火系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)聲、光報(bào)警信號(hào)，但不輸出啟動(dòng)滅火指令，而是由值班人員按下防護(hù)區(qū)門(mén)外手動(dòng)緊急啟動(dòng)/停止按鈕，啟動(dòng)滅火系統(tǒng)，釋放滅火劑。

（3）緊急機(jī)械手動(dòng)操作，即氣體滅火系統(tǒng)控制器失效，值班人員判斷為火災(zāi)時(shí)，手動(dòng)關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設(shè)備并切斷電源，通過(guò)在氣瓶間內(nèi)手動(dòng)操作開(kāi)啟相應(yīng)容器閥，釋放滅火劑。

2 成都地鐵既有氣體滅火遠(yuǎn)程控制的局限性

成都地鐵?1?號(hào)、2?號(hào)、3?號(hào)、4?號(hào)、7?號(hào)、10?號(hào)線(xiàn)站間距相對(duì)較小，區(qū)間風(fēng)井至車(chē)站的距離均小于?2??km，區(qū)間風(fēng)井不設(shè)值班人員，其遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停可以通過(guò)區(qū)間風(fēng)井氣體滅火系統(tǒng)就地控制盤(pán)與車(chē)站控制室氣體滅火主機(jī)多線(xiàn)控制盤(pán)間的?2.5??mm2銅芯控制線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)氣滅系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停止操作。然而，成都地鐵?18?號(hào)線(xiàn)站間距大、中間風(fēng)井較多且距離車(chē)站較遠(yuǎn)（圖?3），采用既有地鐵滅火系統(tǒng)?2.5??mm2銅芯控制線(xiàn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)啟動(dòng)/停止功能存在諸多的限制因素。

（1）成都地鐵?18?號(hào)線(xiàn)車(chē)站與區(qū)間風(fēng)井間平均距離超過(guò)?3??km，最遠(yuǎn)可達(dá)?8.7??km，遠(yuǎn)大于成都既有地鐵站間距、區(qū)間風(fēng)井間的距離，直接采用?2.5??mm2銅芯控制線(xiàn)會(huì)使得電壓損失較大。氣體滅火系統(tǒng)控制線(xiàn)按?2?芯線(xiàn)考慮，DC24V?中間繼電器線(xiàn)圈輸出的?DC24V?控制信號(hào)功耗約為?1??W，吸合電流為?50～60??mA。以?3??km?區(qū)間距離計(jì)算，并考慮站內(nèi)及風(fēng)井內(nèi)的距離，控制線(xiàn)長(zhǎng)約為4.5??km，若?2.5??mm2銅芯線(xiàn)電阻率為?0.017??5，此時(shí)的線(xiàn)阻R為：

圖3 成都地鐵 18 號(hào)線(xiàn)線(xiàn)路圖

可見(jiàn)，線(xiàn)壓降?3.78??V大于?2.4??V，不能滿(mǎn)足控制電路電壓降不應(yīng)超過(guò)?10%（2.4??V）的要求。因此，在控制線(xiàn)線(xiàn)長(zhǎng)?4.5??km?時(shí)就不應(yīng)再采用?2.5??mm2的銅芯線(xiàn)控制線(xiàn)。雖然增加控制線(xiàn)截面可減少線(xiàn)損（表?1），但軌行區(qū)強(qiáng)電電纜仍對(duì)控制線(xiàn)有電磁干擾，采用帶屏蔽保護(hù)的大截面控制線(xiàn)或采用屏蔽金屬管會(huì)大量增加項(xiàng)目投資。

（2）成都地鐵?18?號(hào)線(xiàn)采用?27.5??kV?交流接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)速度為140??km/h，相對(duì)于成都既有地鐵采用?15?kV?直流供電系統(tǒng)，18?號(hào)線(xiàn)?27.5??kV?交流接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)將對(duì)?2.5??mm2銅芯控制線(xiàn)產(chǎn)生如下干擾：①27.5??kV高壓交流電對(duì)控制線(xiàn)存在干擾，可能會(huì)在控制線(xiàn)纜上產(chǎn)生高電壓；②27.5??kV?接觸網(wǎng)供電存在電磁感應(yīng)，對(duì)控制電纜產(chǎn)生的影響較大；③27.5??kV?接觸網(wǎng)采用鋼軌回流（鋼軌和綜合接地網(wǎng)連接），易造成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)過(guò)大。

（3）控制線(xiàn)長(zhǎng)距離的線(xiàn)路敷設(shè)，存在電線(xiàn)多處中間接頭，對(duì)信號(hào)等的傳輸產(chǎn)生影響，可能造成接觸器不能準(zhǔn)確動(dòng)作或者誤動(dòng)作，導(dǎo)致應(yīng)急遠(yuǎn)程啟動(dòng)不能準(zhǔn)確動(dòng)作或者誤動(dòng)作。

表1 不同銅芯控制線(xiàn)長(zhǎng)度線(xiàn)壓降

3 成都地鐵 18 號(hào)線(xiàn)氣體滅火遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停方案

鑒于以上限制因素，成都地鐵?18?號(hào)線(xiàn)研究采用開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)光端機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，并通過(guò)光纖傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在車(chē)站控制室對(duì)區(qū)間風(fēng)井氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停（圖?4）。

圖4 氣體滅火系統(tǒng)光纖遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟?？驁D

3.1 遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停信號(hào)傳輸

成都地鐵?18?號(hào)線(xiàn)氣體滅火系統(tǒng)主機(jī)自帶單模光纖網(wǎng)卡，與消防控制室主機(jī)型號(hào)一致，通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)?2?臺(tái)主機(jī)的信號(hào)傳輸。由于光纖的特殊性，其通信距離優(yōu)于銅芯線(xiàn)，而且能避免強(qiáng)電造成的電磁干擾，解決了距離超長(zhǎng)及電磁干擾的問(wèn)題。

3.2 遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停信號(hào)轉(zhuǎn)換

（1）在車(chē)站控制室氣體滅火主機(jī)安裝多路開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)光端機(jī)，用于將氣體滅火主機(jī)多線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制盤(pán)輸出的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。光端機(jī)所需電源由氣體滅火系統(tǒng)自帶?DC24V?聯(lián)動(dòng)電源提供。

（2）同樣，在區(qū)間氣體滅火就地控制盤(pán)內(nèi)安裝多路開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)光端機(jī)，將接收到的車(chē)站控制室主機(jī)發(fā)出的光信號(hào)還原成電信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)站控制室對(duì)區(qū)間風(fēng)井氣體滅火保護(hù)區(qū)的遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟動(dòng)和停止。光端機(jī)所需電源由所在模塊箱自帶?DC24V?聯(lián)動(dòng)電源提供。

4 結(jié)論

（1）成都地鐵?18?號(hào)線(xiàn)滅火系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)量光端機(jī)及光纖傳輸，有效解決了區(qū)間風(fēng)井與車(chē)站距離遠(yuǎn)、環(huán)境干擾、信號(hào)傳輸不準(zhǔn)確等既有遠(yuǎn)程氣體滅火系統(tǒng)無(wú)法實(shí)施遠(yuǎn)程緊急啟停功能的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了氣體滅火系統(tǒng)的遠(yuǎn)程手動(dòng)緊急啟停。

（2）開(kāi)關(guān)量光端機(jī)之間采用鎧裝光纖進(jìn)行敷設(shè)，無(wú)需在區(qū)間敷設(shè)線(xiàn)管進(jìn)行保護(hù)，有效節(jié)約了建設(shè)成本。

（3）遠(yuǎn)程氣體滅火系統(tǒng)通過(guò)光纖構(gòu)成內(nèi)網(wǎng)，同F(xiàn)AS主機(jī)的通信接口架構(gòu)無(wú)需做任何變動(dòng)。