地铁车站火灾探测器选型的探讨

张思宇

中铁二院工程集团有限责任公司，四川省成都市 610031

摘 要：地铁车站火灾探测器是发现初期火灾的关键，也是消防救援工作、联动消防设施的重要环节。对地铁车站火灾的及时发现，能使运营人员有更多时间组织消防救援工作，降低火灾发生概率及影响作用，保障乘客的生命安全。根据地铁车站不同区域的建筑类型、装修风格，设置合适的火灾探测器，是火灾自动报警系统的重要内容，针对几种常见火灾探测器进行了分析比较，结合地铁车站的不同区域及装修风格，探讨了地铁车站不同区域的火灾探测器选择。

关键词: 地铁；火灾自动报警系统；火灾报警探测器；

中图分类号: U231+.6

0. 引言

随着城市的发展和地铁线路的扩张，地铁在公共交通出行中占据的比例越来越重，据统计2021年1月中国内地43城总计客运量17.68亿人次，日均5701.86万人次，日均客流强度为0.68万人次/公里^[1]。地铁车站空间狭小且密闭，在如此大的客流密度下，导致消防救援十分困难，火灾的早期发现及扑灭对消防救灾有极其重要的意义。《地铁设计规范》（GB50157-2013）第19.1.1条规定：“车站、区间隧道、区间变电所及系统设备用房、主变电所、集中冷站、控制中心、车辆基地，应设置火灾自动报警系统”。火灾自动报警系统的设置对于初期火灾发现及后续救援起着十分关键的作用，初期火灾的发现主要依靠火灾探测器。当前火灾探测器的种类繁多，点式感烟火灾探测器是使用最为广泛的一种^[2]，并在各类建筑中有着应用前景的广阔性^[3]。吸气式感烟探测器、红外光束感烟探测器、图像形火灾探测器等也逐步在地铁车站有了应用，如何根据地铁车站特点选择合适的探测器，对初期火灾发现有着重要的意义。

0. 应用场景分析

标准地铁车站根据功能不同可以分为车站公共区、设备区、轨行区等。公共区指的是面向乘客区域，也就是乘客可以进入的区域，一般分为站厅公共区和站台公共区。公共区的第一个特点是设置镂空格栅吊顶。地铁工程作为城市重大工程之一，公共区装修效果往往也受到各轨道公司的重视，装修风格影响着吊顶形式，格栅吊顶的镂空率影响着火灾探测器的选择和安装方式。公共区另外一个特点是站台公共区运营期受到活塞风影响，白天运营期间，由于地铁列车运行会产生活塞风，活塞风导致站内气流组织变化，影响烟气运动，导致火灾探测不同于常规建筑。另外由于地铁的供电系统电缆常布置于地下车站站台板下夹层，站台板下夹层也形成了独立的探测区域。

设备区一般分为气灭保护区、非气灭保护区。气灭保护区应按照规范要求设置火灾探测器及气体灭火系统^[4-5]；非气灭保护区可以分为设备区走道和普通性质用房，普通性质用房比较常规，设备区走道的特点是顶部有大量通风空调、防排烟管道、电缆桥架等设施。另外车站变电所常在下方设置电缆夹层，电缆夹层也是单独的探测区域。

0. 火灾探测器类型

2.1点式火灾探测器

点式感烟探测器是以烟雾为主要探测对象，适用于火灾初期有阴燃阶段的场所。点式感烟探测器需要结合天花形式吸顶安装，适合层高12米以下的建筑，但是过高的安装高度会影响报警时间。其主要优点是：造价低；可靠性高，误报率低；其主要缺点是：维护较为困难；安装高度有限；在顶部结构复杂等环境下的安装布线非常复杂。

2.2线型火灾探测器

线型光束型感烟火灾探测器比较适用于无遮挡的大空间或有特殊要求的房间；缆式线型感温探测器比较适用于电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架；线型光纤感温火灾探测器比较适应于需要监测环境温度的地下空间等场所、公路隧道、敷设动力电缆的铁路隧道、城市地铁隧道等；吸气式感烟火灾探测器比较适合有高速气流的场所、不适合安装探测器的空间等区域^[5]。

1）红外式线型光束型感烟火灾探测器

红外式线型光束型感烟火灾探测器是在探测空间一端安装发射器，发射稳定的红外线光源，在探测空间的另外一端设置接收器或反射板，通过对红外线强度的分析，达到探测烟雾的目的，其报警原理是：大量可见烟遮挡红外对射的光束后产生报警，它的灵敏度比点式感烟探测器要低。由于其特殊的火灾探测方式，对探测器安装位置要求极高，安装有红外光束感烟探测器的区域空间，需避免后期的广告条幅、摄像机、导向标识、地铁时钟，装饰彩旗等遮挡，否则会由于遮挡导致误报。同时，对于地铁车站会受到列车进站、出站的振动影响，红外光束感烟探测器的固定方式也需要特别注意，导致线型光束感烟探测应用场景受限。根据研究线型光束型感烟火灾探测器不适用于设置较大镂空率格栅吊顶的车站场所^[6]。

2）吸气式感烟火灾探测器

吸气式感烟探测报警技术是报警领域相对较新的技术，采用了主动吸气与激光相结合的技术，可以极早的探测到初期火情，符合消防管理中早发现早处理的原则，能够有效防止火灾扩大；其次，及早的火情发现，可以减少自动灭火系统不必要的启动。同时，吸气式感烟探测器也可在点式探测器不适宜的场合安装使用，减少正常维护的工作量外，还能缩短安装工期。吸气式感烟火灾探测器包括探测器和采样管网。探测器由过滤器、吸气泵、激光探测腔、控制电路、显示模块和编程模块等组成。其工作原理如图1所示，利用PVC管或钢管组件采样管体系，吸气泵连接采样管，连续采集被保护区内的空气并送入探测器，经过滤器组件滤去灰尘颗粒后空气样品进入激光腔，利用激光照射空气样品，其中烟雾粒子所造成的散射光被两个接收器接收，接收器将光信号转换成电信号后送到探测器的控制电路，信号经处理后转换为烟雾浓度值，该数值以数字和可视发光条的方式显示在显示模块上，并根据烟雾浓度以及预设的报警阈值，产生一个合适的报警输出信号。吸气式感烟探测器的优点是布置灵活，使用场景较多；缺点是吸气管吸顶安装后维护较困难，建设成本较高。

图1 吸气式感烟探测器报警布置示意图

3）双鉴成像线型光束感烟探测器

双鉴成像线型光束感烟探测器是线型光束型感烟探测器的一种，该探测器通过测定在保护区域内的一个或多个位置投射的束光的波长衰减程度来探测烟雾，如烟雾造成的波长衰减程度超过预设值，则会触发警报，误报率较低。感烟探测系统由一个成像器和多个发射器(位于保护区域内)组成，发射器安装在成像器的视场之内。每个发射器朝成像器投射一束广角光线，包括不间断的紫外光和红外光脉冲。每个发射器的光脉冲序列各不相同，从而避免了相互干涉，使成像器能够抗干扰能力较强。

双鉴成像线型光束感烟探测器在传统红外式线型光束型感烟探测器的基础上优化了抗震能力，减少了列车运营带来的振动影响，由于采用了一个成像器与多个发射器的系统架构，对安装环境的要求相对较低。其优点是安装方便、系统稳定较高、误报率低、维护简单；其缺点是在地铁车站的应用效果还需进一步研究、成本较高。

0. 火灾探测选型

3.1设备区火灾探测器的选型

对于气灭保护区，按照规范要求设置点式感烟探测器和点式感温探测器。对于非气灭保护区的独立空间，建议设置点式感烟探测器，若保护区域未设置吊顶，吸结构顶设置点式感烟探测器，若设置了格栅吊顶，按照规范要求设置点式感烟探测器。考虑到车站设备区走道有大量的管线，点式感烟探测器吸顶布置和维护十分困难，可结合轨道公司习惯设置吸气式感烟探测器，设置吸气式感烟探测器时，应注意采样管的选型和安装要求，避免后续由采样管引起的维护困难。

3.2公共区火灾探测器的选型

由上文分析可得，站台层公共区感烟探测器将受到活塞风的影响，同时站台层公共区还存在管线密集的问题，而通过吸气式感烟探测器与点式感烟火灾探测器的特点对比可知，吸气式感烟探测器相对于点式感烟探测器和传统红外型线型光束式感烟探测器等来说，在地铁站台公共区的场合，具有不可比拟的优势。因此，针对目前在地铁FAS设计中对于传统选择的报警系统遇到的种种不足之处，建议在地铁车站站台层公共区设置吸气式感烟探测器，在站厅公共区结合轨道集团习惯选择点式感烟探测器或吸气式感烟探测器。

3.3站台板夹层火灾探测器的选型

站台板夹层的主要保护对象是供电系统的环网电缆等电缆，目前主要有以下两种方案。

方案一：感温电缆探测器，在照明配电室或强电井附近集中设置感温电缆探测器，从感温电缆探测器引感温电缆至站台板下电缆夹层及变电所电缆夹层，按电缆桥架分层设置感温电缆。报警信号通过FAS系统的模块接入FAS系统。

方案二：感温光纤探测器，在车站控制室设置专用的感温光纤主机，在站台板下电缆夹层及变电所电缆夹层内按电缆桥架分层设置感温光纤。报警信号通过FAS系统的模块接入FAS系统。

上述两种方案均可满足FAS系统对电缆夹层的探测保护，方案一工程设备投资低，虽然施工费用相对较高，但是可根据不同区域设置报警区域；方案二设备投资高，虽然能节约一定施工费用，但是受限于主机通道数量，FAS系统只能收集通道数量的报警信号。因此从综合性价比考虑，建议站台板下FAS系统方案采用方案一，即感温电缆探测器方案。

0. 结语

在地铁车站的火灾探测器选型上，应结合车站建筑的空间构造、高度、格栅吊顶方案、环境条件、综合管线情况等统筹考虑，本着探查初期火灾的目的，若单一探测器类型无法有效进行探测确定，也可考虑利用多种探测器结合使用的方法。在站台公共区的火灾探测器选型上应充分考虑活塞风的影响，并针对车站建筑及装修特点，确定探测器安装方案，确保探测器能起到应有的作用，保障地铁运营的安全性。

参考文献

[1] 城轨协会.2022年1月中国城市地铁客流运量总结[R/OL].2022-03-01 [2022-03-07]. http://app.camet.org.cn/wxshare/app/news.html?id=5060

[2] 杜建华，张认成.火灾探测器的研究现状与发展趋势[J].消防科学与技术，2004（07）：10-13

[3] 陈曦，钱稼茹，潘鹏.点型感烟火灾探测器响应信号时程数值预测方法[J].清华大学学报，2009（03）：337-341

[4] GB50107-2013 地铁设计规范 [S]. 北京：中国建筑工业出版社 2013

[5] GB50116-2013 火灾自动报警系统设计规范[S] 北京：中国计划出版社 2013

[6] 宋伟锋，岳云涛，毕小玉.地铁站线型光束感烟探测器响应性能研究[J].北京建筑工程学院学报，2014,30(02)：60-63