天津津濱輕軌防災報警系統設計

摘　要:根據城市快速軌道交通的特點,結合津濱輕軌工程,對城市快速軌道交通的防災報警系統設計的主要方面進行闡述。關鍵詞:軌道交通; 防災報警; 系統設計
　 津濱輕軌工程西起天津市區的中山門車站,東至開發區休閑娛樂區站,全長約45 km , 基本上都是高架線路。沿線設15 座車站(其中14 座高架站、1 座地面站) 、1 個車輛段、1 個停車場、2 座主變電所、3 座區間牽引變電所、1 座調度指揮中心。本工程于2001 年9 月開始施工,計劃于2003 年10 月竣工通車,現對其防災報警系統的設計情況進行介紹。
1 　防災報警系統的設計概況
輕軌系統可能發生的災害較多,主要有火災,其次是水災、風災、地震和意外停車事故等。輕軌或地鐵防災報警系統以火災報警系統為主(簡稱FAS) ,兼顧其他災害。 FAS 系統實行兩級管理,在指揮中心大樓內設防災控制中心(為主控級),在各車站(車輛段、停車場、主變電所) 等設防災控制室(為分控級) 。
因輕軌線路較長,站間距較大,各分控級與控制中心通過光纖聯網。FAS 系統全線通信傳輸網絡為獨立的光纖環網。通信系統在輕軌2 條通信光纜中為FAS 系統各提供兩芯獨立光纖,為提高傳輸的可靠性采用站間跳接方式組成雙環拓撲結構的對等式環網(Peer2 to2Peer Networking) 。FAS 控制中心主機與各分控級分機均為網絡上的一個節點,網絡中任何一個節點故障或離線時不會影響系統其他節點的正常工作,當網絡光纖發生單點故障時,不影響整個系統正常通信,并在控制中心主機及車站FAS 分機上顯示故障位置;當網絡發生多點故障時,通過路徑自動選擇后可自動重組生成多個子網絡保持通訊。全線FAS 系統以各分控級獨立檢測、報警、控制為主,控制中心主控級接收顯示分控級的信息,不對各分控級的現場設備進行直接控制。
2 　防災通信
211 　有線、無線電話系統
(1) FAS 控制中心設置與市消防、地震預報中心等部門聯系的外部電話,當輕軌發生火災時可及時和消防部門聯系。
(2) FAS 控制中心設置防災調度電話總機,各車站(車輛段、停車場、主變電所) 等設置調度電話分機,總機和分機之間可以互相聯絡,互通災情。
(3) FAS 控制中心、各車站控制室設置與列車司機聯系的無線電話系統。當列車著火時,可及時通知車站和控制中心。
212 　防災廣播系統
防災全線廣播以及各車站的廣播系統與行車、服務廣播共用一套系統。正常時,可進行服務廣播,當輕軌發生災害時切換為防災廣播。防災廣播具有最高優先級。
213 　閉路電視監視系統
防災全線電視監視以及各車站的電視監視系統與行車、服務也共用一套系統。正常時,可進行正常的運營監視,當輕軌發生災害時切換為防災監視。防災廣播具有最高優先級。
3 　FAS 系統的功能和設備配置
311 　FAS 控制中心
FAS 控制中心設備設在控制中心大樓四層的中央控制室內, FAS 控制中心是全線FAS 系統的信息管理中心,通過FAS 報警主機對全線的火災報警信息進行調度管理。其主要功能為: 監視全線防災設備的運行狀態,接收全線范圍內進行檔案管理,定期輸出各類數據、報告。
FAS 控制中心報警主機由2 臺互為備用的圖形命令中心( 簡稱GCC) 構成, 分別通過網絡接口與整個FAS 網絡相連,并作為網絡的一個節點與各報警分機保持通信。2 臺GCC 互為熱備,當一臺出現故障時,另一臺將完全承擔系統工作。GCC 之間通過RS -232 接口進行通信,以確定其主備關系。正常時,系統指定一臺為主用(可手動選定),操作員可進行控制,另一臺為備用。兩者此時都實時接收FAS 系統信息,并進行同樣功能的處理工作,只是一臺向網絡發送,另一臺處于待發狀態。兩機之間通過相互查詢保持主備關系。當通信中斷,表明主機故障,則備用機主動承擔主機的功能和全線FAS 系統監控功能。
GCC 由通用型工業控制機作為主機,并配備鍵盤、鼠標、21″彩顯、打印機、UPS 電源等外置設備。 GCC 等設備設于防災調度臺上,防災調度臺還設有防災廣播與電視監視系統的控制設備、防災調度電話總機、與列車司機聯系的無線電話、與消防等部門聯系的外線電話等。另外,中央控制室內設置大屏幕顯示系統供各系統共用,由3 ×18 塊60 英寸(1 英寸= 2154 cm) 大屏幕顯示器組成。正常時,大屏幕可不顯示FAS 系統的信息,只顯示其他系統信息;當輕軌發生火災時,在大屏幕的任意位置顯示FAS 系統信息。為使全線FAS 系統主控級和各分控級具有準確、統一的時間, 在控制中心由通信專業時鐘系統通過RS422 接口向FAS 系統主機提供時鐘信源。
312 　車站
車站FAS 系統由設在車站綜合控制室的火災報警控制器(即車站級FAS 分機) 通過總線方式與現場的探測器、手動報警器、電話插孔、電話掛機、模塊等設備組成車站FAS 報警網絡。車站級FAS 分機主要有以下功能: 監視車站防災設備的運行狀態,接收車站火災報警,并顯示報警部位; 確認災害種類及災情,向防災控制中心及有關部門通報聯絡,傳送防災信息; 接收防災中心指令,組織搶險救災工作。聯動控制車站范圍內的防災設備(啟動消防泵、啟動氣體滅火系統、開啟應急照明及疏散誘導照明、打開自動售檢票系統閘門、切斷非消防電源、停止自動扶梯的火災等災害報警,并顯示報警部位; 運行、關閉電動防火閥、關閉氣體滅火保護房間排風進行防災信息的處理與傳送,指揮搶險救援工作; 扇、進行火災事故廣播及電視監視等) 。如圖2 所示。編制、制定下達全線FAS 系統運行模式; 　
　 (1) 綜合控制室設備
4 4 1 鐵道標準設計

圖2 　車站防災報警系統框圖

　 車站綜合控制室設置火災報警控制器、地圖式模擬顯示屏、按鈕箱(控制消防泵及氣體滅火系統) 、空氣采樣系統遠程顯示單元、直流電源裝置、車站消防專用電話總機等報警及控制設備。另外,還設有由通信專業提供的廣播與電視監視裝置、防災調度電話分機以及車站與列車司機聯系的無線電話等。
(2) 現場設備
在車站辦公及休息房間、設備用房、站廳等處設置煙感探測器,其中氣體滅火保護房間設置煙感和溫感探測器組合;變電所電纜夾層、電纜豎井等電纜密集區設置線型感溫探測器,對電纜進行保護;為了能極早發現火災,在通信機房、信號機房、AFC 機房等房間的防靜電地板下面設置空氣采樣感煙探測器。站廳、站臺、出入通道等公共場所設置手動報警器,在每個防火分區至少設置1 個手動報警器,從一個防火分區內的任何位置到最鄰近的手動報警器的距離不大于30 m 。
各車站均設1 套獨立的消防專用電話網絡,在綜合控制室設1 臺消防電話總機,在站廳、站臺、出入通道等公共場所設置電話插孔(一般設在消火栓箱旁,與手動報警器相鄰設置),在消防泵房、降壓變電所等重要設備房間和重要值班室設置消防電話掛機。為避免旅客驚慌,車站站廳、站臺公共區不設聲光報警器,只在站廳層房屋區樓道設置聲光報警器。FAS 系統通過現場模塊可以對消防泵進行自動或鐵道標準設計手動控制,顯示泵的運行狀態;在綜合控制室還設有按鈕箱,與消防泵電控箱通過硬線連接,可以通過按鈕箱的控制按鈕對消防泵進行手動控制,同時顯示泵的運行狀態。另外,通過現場消火栓箱內的破玻按鈕可手動控制消防泵的啟動,并接收破玻按鈕的反饋信號。
在車站重要電氣房間設有氣溶膠滅火系統,在氣體滅火保護房間內設有煙感和溫感探測器,氣體滅火專用控制模塊,警鈴;在門口設有聲光報警器,急啟急停按鈕。當發生火災時由氣體滅火專用控制模塊啟動氣溶膠滅火裝置及其他相關設備。另外,在綜合控制室設有按鈕箱,可通過手動按鈕對氣溶膠裝置進行控制,并顯示噴氣信號。車站變電所房間設有電動防火閥,當本房間發生火災時,FAS 系統自動關閉本房間防火閥,同時接收其反饋信號。因津濱輕軌各車站不設設備監控系統( 即EMCS 系統),自動扶梯由FAS 系統對其進行監控, FAS 系統接收扶梯的上行、下行、故障、就地急停等信號,當發生火災等災害時,由FAS 系統停止扶梯的運行。車站設有垂直電梯,當發生火災時, FAS 系統自動迫降電梯至首層,并接收其回首的反饋信號。車站降壓變電所設三級負荷母線,車站非消防負荷均集中在三級負荷母線上,當車站發生火災時,由FAS 系統自動切斷三級負荷總開關, 并接收其跳閘信號。　　在站廳、站臺、出入通道等處設置應急照明及疏散照明,在各重要設備機房、重要值班室設有應急照明, 當發生火災時,由FAS 系統統一控制,并接收其開啟信號。　
　 313 　區間牽引變電所
全線區間設有3 座牽引變電所(即: SS1 、八堡、車站北路) 。各變電所均設1 臺火災報警控制器,負責接收所內火災報警信號,聯動控制氣溶膠滅火裝置。 3 座區間牽引變電所火災報警控制器均利用光纜通過就近的車站接入全線FAS 系統。因變電所無人值班,又遠離車站,各變電所都設置了氣體滅火系統。為防止系統誤動作,引起氣體滅火系統誤噴,在控制中心平時由全線防災總值班人員通過FAS 主機遠程將變電所聯動控制輸出設定為手動狀態。當接收到變電所火災報警后,在控制中心值班人員通過視頻監視系統,對變電所火災信號進行確認, 確認后再由控制中心手動遠程啟動所內的氣溶膠滅火裝置。
314 　車輛段
車輛段設置防報警系統的建筑包括:綜合維修中心、混合變電所、鍋爐房、材料庫及辦公樓、材料總庫易燃品庫、特種車庫、組合車庫、段易燃品庫、降壓變電所、列檢停車庫、信號樓等。在段辦公樓一層設全段FAS 總值班室,值班室內設1 臺火災報警控制器作為段防災報警分機。在維修中心、混合變電所、鍋爐房、材料庫及辦公樓、特種車庫、組合車庫、列檢停車庫、信號樓等設置火災報警區域控制器。段FAS 總值班室防災分機通過網絡線與各區域報警器環行連接,構成段防災報警系統網絡。段防災分機通過光纜與信號樓內的輕軌全線通信光纜相連,接入全線FAS 系統。
在段FAS 總值班室還設有圖形顯示計算機、全線消防調度電話分機、段消防專用電話總機以及打印機、UPS 電源等設備。 FAS 系統報警分機的功能主要是接收段內各FAS 系統保護場所的火災報警信號,監視FAS 系統的設備運行狀態,向控制中心傳送防災信息,接收控制中心的控制指令,指揮防災救援工作。車輛段各設置防災報警系統的建筑內設置煙感或溫感探測器、手動報警器、警鈴等設備,其中列檢停車庫、組合庫等大空間場所設置對射式紅外光束探測器。停車場、主變電所、控制中心樓FAS 系統和上述場所的設置情況類似,在此不再一一贅述。
4 　系統供電
FAS 系統按一級負荷供電,電力專業提供兩路獨立220 V 交流電源,在控制室內自動切換。FAS 系統備有蓄電池作為正常工作所需的備用電源,容量滿足24 h 監視和30 min 報警的需要。
5 　導線電纜選擇及敷設方式
FAS 系統室內配線導線、電纜均采用銅芯耐火型, 穿鋼管暗敷設及明敷設。明敷設鋼管均涂防火涂料。室外配線電纜采用銅芯鎧裝電纜,采用直埋、沿支架或穿排管敷設。
6 　系統接地
各車站、控制中心樓FAS 系統利用本建筑綜合接地系統接地,接地電阻不大于1 Ω。車輛段、停車場、區間牽引變電所FAS 系統設備單設接地裝置,接地電阻不大于4 Ω。 7 　結語 FAS 系統是保證輕軌安全運營不可缺少的一個環節,目前國內還沒有專門針對輕軌系統方面(尤其是輕軌FAS 系統) 的設計規范和標準,在系統的使用過程中,可能還會暴露出一些問題需進一步研究解決,使輕軌FAS 系統在今后的設計和運行過程中日趨完善。
參考文獻:
[ 1 ] 　GB50116 -98 , 火災自動報警設計規范[ S] .