城市轨道交通消防给水分区方案优化研究

城市轨道交通消防给水分区方案优化研究

陈刚

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 浙江 杭州 310000

摘要：城市轨道交通属于公共交通，一旦发生火灾，其引发的后果和社会影响将很大。合理的消防给水分区方案，能够增加灭火的安全性，简化控制系统，方便后期运营维护。根据轨道交通水消防系统的组成，文章结合实际案例对“邻站备用”和“一站一区间”两种消防给水系统分区方案进行了研究和比较。 “一站一区间”分区方案简化了控制系统，兼具安全性的同时，还能降低建设和运营成本。

关键词：轨道交通;水消防;分区

引言

大运量、方便、快捷的城市轨道交通是现代化城市的重要组成部分。然而，轨道交通在给人们生活带来便利的同时，也存在着造成严重事故后果的可能。由于轨道交通属于公共交通，为人流密集的公共聚集场所，一旦发生火灾，其引发的后果和社会影响将很大[1]。城市轨道交通由车站和区间组成，其水消防系统有受外部市政条件及车站高程影响大、系统及功能复杂等特点，是地铁防灾系统的重要组成部分之一。合理的消防给水分区方案能够将各种外界因素对于地铁的运营安全和系统维护的影响尽可能地降低。

1、城市轨道交通水消防系统组成

城市轨道交通在设有完善水消防系统的同时，辅以安全可靠的自动灭火系统及灭火器装置，以迅速有效的扑灭各类火灾，确保轨道交通的安全运营。水消防系统由室内、外消火栓给水系统组成。车站室外采用低压消防给水系统，室内采用临时高压消防给水系统。

（1）消防水源

轨道交通全线的消防给水水源采用城市自来水。车站消防给水系统从两条不同的市政给水干管或从一路市政给水环网由阀门分隔的不同管段引入两路给水管，视为双水源[2]。单水源车站或者市政给水部门不允许从市政管网直接抽水的车站应设置室内消防水池。

（2）室外消火栓系统

根据现行国家标准，地铁需考虑室外消火栓用水量。地下车站室外消火栓设计流量不应小于20L/s，高架车站的室外消火栓用水量按建筑体积参照现行国家标准计算确定[2][3]。室外消火栓的数量应根据室外消火栓设计流量和保护半径经计算确定，保护半径不应大于150m，且间距不应大于120m。室外消火栓距道路边线不宜小于0.5m，并不应大于2m。

（3）室内消火栓系统

室内消火栓系统布置成环状管网，消防管在车站站厅、站台及设备用房吊顶内敷设，站厅消防管网水平成环，站台与站厅消防管网竖向成环。根据区间水消防分区，在车站端部分别设置一根DN150消防给水立管与区间消防管相接（在立管上设置电动阀门），地下区间隧道在行车方向右侧各设一根DN150的消防给水管，与车站消防形成环状供水管网。高架区间处在室外，相对于地下区间便于疏散，发生火灾时区间主要利用消防车和市政室外消火栓进行灭火，故一般不设置消防给水系统。车站内设置消火栓，地下区间仅设置消火栓栓口，在车站上、下行两侧站台端部，设置消防器材箱[4]。消防给水管采用阀门分成若干独立段，每段消火栓的数量不大于5个。

2、消防给水分区方案优化研究

高架区间不设消火栓系统，高架车站水消防系统仅保证车站自身灭火需求即可。因此，水消防分区仅针对地下车站和区间。地下车站及区间的消防给水系统所服务的建筑物位于地面以下，有受外部市政条件及车站高程影响大、系统及功能复杂等特点。合理的消防给水分区方案可以提高灭火系统安全性，降低工程造价和运营维护成本。笔者就参与的杭州地铁4号线一期和二期工程，对分别采用的“邻站备用”和“一站一区间”两种消防给水分区方案进行了研究和对比。

（1）“邻站备用”分区方案

区间消火栓系统的水源由相邻车站供给，全线车站和区间的消防管网均连通，根据相邻站水源状况以及区间长度，结合全线消火栓系统的水力计算，进行消火栓系统给水分区划分，在车站和区间消防管道连接处设置电动蝶阀。车站供水范围为车站本身，前、后车站及前、后各一个区间。消防供水压力和流量应保证该供水分区内任一点所需压力和流量。在水泵吸水管上设置电接点压力表，当本站市政水压P≤0.14MPa时，FAS系统提供低水压报警信号，由控制中心ISCS系统向邻站车控室下达指令，启动邻站消防泵。

图1 邻站备用消防给水分区示意图

当车站1发生火灾，由控制中心向车站1和车站2下达指令，关闭DDF-1-A1、DDF-1-A2、DDF-2-B1、DDF-2-B2共四个电动阀门。首先启动本站消防泵进行灭火，若本站水源无法保证供水，则通过控制中心向车站2下达指令，车站2车控室通过IBP盘启动该站消防泵为车站1供水。当区间2发生火灾时，由控制中心向车站1和车站2下达指令，关闭DDF-1-A1、DDF-1-A2、DDF-2-B1、DDF-2-B2共四个电动阀门，并根据启泵按钮设置范围启动相邻站的消防泵。

“邻站备用”的分区方案安全可靠，但是控制系统比较复杂，水泵扬程需求较大，工程造价和运营成本均较高。火灾工况下，管网压力下降，达到压力开关启泵压力后，相邻两座车站消防泵可能会同时启动，对管网的冲击会较大。同时，在设计回访中运营公司反馈，由于全线消防管网连通，消防管网长期带压工作，接头处容易出现泄漏水，泄漏水往往不止一处，一旦消防管网压力下降，多站的稳压装置将同时启动为管网补水。需逐站关闭阀门进行排查，工作量较大且效率较低。杭州地铁已成网开通运营，各线路间的消防管网也通过换乘站消防管网互相贯通连接，一旦某处消防管网泄漏、爆管、个别站夜间用水低峰期市政水压升高、消防泵误启动等事故或故障发生，将影响整个线网级消防管网的安全。

（2）“一站一区间”分区方案

全线消防管网按消防分区分别断开，根据外部市政条件、车站高程和相邻区间长度进行消火栓系统的水力计算，进行合理的消防分区。车站供水范围为车站本身，或者车站本身及相邻区间。当区间长度适中，因区间设置消防连通管施工、安装、后期维护均较为困难，故消防管网均在邻站站厅层环通。遇到特殊长大区间时，分别在区间风井或者联络通道设置联通管，以降低供水单元长度。

在车站两端头进入区间的消防立管上设置电动蝶阀，并可手动开关。电动蝶阀平时为常开，BAS系统应显示阀门的启闭状态。事故故障状态可由BAS系统集中控制，便于快速关断管网水流，以及时有效的应对区间消防管道事故故障。

图2 一站一区间消防给水分区示意图

“一站一区间”消防供水分区形式，消防泵供水压力满足车站本身及相应区间长度范围内的消火栓的消防压力。车站1和区间2发生火灾时，启动车站1消防泵。车站2和区间3发生火灾时，启动车站2消防泵。

全线消防管网断开的方案无需依靠BAS控制电动蝶阀来实现消防供水分区划分，简化了电动蝶阀的控制方案。每个供水单元都有两路供水，或者一路供水加设消防水池，供水可靠性满足规范要求。火灾时自动启动所处分区单元内的消防水泵即可。此种分区方案，水泵扬程更小，管网漏水风险相应降低，即使少量渗漏也可快速锁定渗漏区域，给运营人员的检修提供了方便。

3、结语

城市轨道交通水消防系统由室内、外消火栓给水系统组成。合理的水消防系统分区方案，可以降低工程造价和运营成本。“邻站备用”的分区方案安全可靠，但是控制系统比较复杂，且全线消防管网连通，管网渗漏水时，漏点位置不能及时锁定。“一站一区间”的分区方案，简化了控制系统，缩小了供水单元的规模，管理方便的同时还兼具了一定的安全性。

参考文献

[1] 杜宝玲.国外地铁火灾事故案例统计分析[J].消防科学与技术，2007，26（2）214-217.

[2] GB51298-2018地铁设计防火标准

[3] GB50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范

[4] GB50157-2013地铁设计规范