摘 要:根据城市快速轨道交通的特点,结合津滨轻轨工程,对城市快速轨道交通的防灾报警系统设计的主要方面进行阐述。关键词:轨道交通; 防灾报警; 系统设计 津滨轻轨工程西起天津市区的中山门车站,东至开发区休闲娱乐区站,全长约45 km , 基本上都是高架线路。沿线设15 座车站(其中14 座高架站、1 座地面站) 、1 个车辆段、1 个停车场、2 座主变电所、3 座区间牵引变电所、1 座调度指挥中心。本工程于2001 年9 月开始施工,计划于2003 年10 月竣工通车,现对其防灾报警系统的设计情况进行介绍。
1 防灾报警系统的设计概况
轻轨系统可能发生的灾害较多,主要有火灾,其次是水灾、风灾、地震和意外停车事故等。轻轨或地铁防灾报警系统以火灾报警系统为主(简称FAS) ,兼顾其他灾害。 FAS 系统实行两级管理,在指挥中心大楼内设防灾控制中心(为主控级),在各车站(车辆段、停车场、主变电所) 等设防灾控制室(为分控级) 。
因轻轨线路较长,站间距较大,各分控级与控制中心通过光纤联网。FAS 系统全线通信传输网络为独立的光纤环网。通信系统在轻轨2 条通信光缆中为FAS 系统各提供两芯独立光纤,为提高传输的可靠性采用站间跳接方式组成双环拓扑结构的对等式环网(Peer2 to2Peer Networking) 。FAS 控制中心主机与各分控级分机均为网络上的一个节点,网络中任何一个节点故障或离线时不会影响系统其他节点的正常工作,当网络光纤发生单点故障时,不影响整个系统正常通信,并在控制中心主机及车站FAS 分机上显示故障位置;当网络发生多点故障时,通过路径自动选择后可自动重组生成多个子网络保持通讯。全线FAS 系统以各分控级独立检测、报警、控制为主,控制中心主控级接收显示分控级的信息,不对各分控级的现场设备进行直接控制。
2 防灾通信
211 有线、无线电话系统
(1) FAS 控制中心设置与市消防、地震预报中心等部门联系的外部电话,当轻轨发生火灾时可及时和消防部门联系。
(2) FAS 控制中心设置防灾调度电话总机,各车站(车辆段、停车场、主变电所) 等设置调度电话分机,总机和分机之间可以互相联络,互通灾情。
(3) FAS 控制中心、各车站控制室设置与列车司机联系的无线电话系统。当列车着火时,可及时通知车站和控制中心。
212 防灾广播系统
防灾全线广播以及各车站的广播系统与行车、服务广播共用一套系统。正常时,可进行服务广播,当轻轨发生灾害时切换为防灾广播。防灾广播具有最高优先级。
213 闭路电视监视系统
防灾全线电视监视以及各车站的电视监视系统与行车、服务也共用一套系统。正常时,可进行正常的运营监视,当轻轨发生灾害时切换为防灾监视。防灾广播具有最高优先级。
3 FAS 系统的功能和设备配置
311 FAS 控制中心
FAS 控制中心设备设在控制中心大楼四层的中央控制室内, FAS 控制中心是全线FAS 系统的信息管理中心,通过FAS 报警主机对全线的火灾报警信息进行调度管理。其主要功能为: 监视全线防灾设备的运行状态,接收全线范围内进行档案管理,定期输出各类数据、报告。
FAS 控制中心报警主机由2 台互为备用的图形命令中心( 简称GCC) 构成, 分别通过网络接口与整个FAS 网络相连,并作为网络的一个节点与各报警分机保持通信。2 台GCC 互为热备,当一台出现故障时,另一台将完全承担系统工作。GCC 之间通过RS -232 接口进行通信,以确定其主备关系。正常时,系统指定一台为主用(可手动选定),操作员可进行控制,另一台为备用。两者此时都实时接收FAS 系统信息,并进行同样功能的处理工作,只是一台向网络发送,另一台处于待发状态。两机之间通过相互查询保持主备关系。当通信中断,表明主机故障,则备用机主动承担主机的功能和全线FAS 系统监控功能。
GCC 由通用型工业控制机作为主机,并配备键盘、鼠标、21″彩显、打印机、UPS 电源等外置设备。 GCC 等设备设于防灾调度台上,防灾调度台还设有防灾广播与电视监视系统的控制设备、防灾调度电话总机、与列车司机联系的无线电话、与消防等部门联系的外线电话等。另外,中央控制室内设置大屏幕显示系统供各系统共用,由3 ×18 块60 英寸(1 英寸= 2154 cm) 大屏幕显示器组成。正常时,大屏幕可不显示FAS 系统的信息,只显示其他系统信息;当轻轨发生火灾时,在大屏幕的任意位置显示FAS 系统信息。为使全线FAS 系统主控级和各分控级具有准确、统一的时间, 在控制中心由通信专业时钟系统通过RS422 接口向FAS 系统主机提供时钟信源。
312 车站
车站FAS 系统由设在车站综合控制室的火灾报警控制器(即车站级FAS 分机) 通过总线方式与现场的探测器、手动报警器、电话插孔、电话挂机、模块等设备组成车站FAS 报警网络。车站级FAS 分机主要有以下功能: 监视车站防灾设备的运行状态,接收车站火灾报警,并显示报警部位; 确认灾害种类及灾情,向防灾控制中心及有关部门通报联络,传送防灾信息; 接收防灾中心指令,组织抢险救灾工作。联动控制车站范围内的防灾设备(启动消防泵、启动气体灭火系统、开启应急照明及疏散诱导照明、打开自动售检票系统闸门、切断非消防电源、停止自动扶梯的火灾等灾害报警,并显示报警部位; 运行、关闭电动防火阀、关闭气体灭火保护房间排风进行防灾信息的处理与传送,指挥抢险救援工作; 扇、进行火灾事故广播及电视监视等) 。如图2 所示。编制、制定下达全线FAS 系统运行模式;
(1) 综合控制室设备
4 4 1 铁道标准设计 图2 车站防灾报警系统框图 车站综合控制室设置火灾报警控制器、地图式模拟显示屏、按钮箱(控制消防泵及气体灭火系统) 、空气采样系统远程显示单元、直流电源装置、车站消防专用电话总机等报警及控制设备。另外,还设有由通信专业提供的广播与电视监视装置、防灾调度电话分机以及车站与列车司机联系的无线电话等。
(2) 现场设备
在车站办公及休息房间、设备用房、站厅等处设置烟感探测器,其中气体灭火保护房间设置烟感和温感探测器组合;变电所电缆夹层、电缆竖井等电缆密集区设置线型感温探测器,对电缆进行保护;为了能极早发现火灾,在通信机房、信号机房、AFC 机房等房间的防静电地板下面设置空气采样感烟探测器。站厅、站台、出入通道等公共场所设置手动报警器,在每个防火分区至少设置1 个手动报警器,从一个防火分区内的任何位置到最邻近的手动报警器的距离不大于30 m 。
各车站均设1 套独立的消防专用电话网络,在综合控制室设1 台消防电话总机,在站厅、站台、出入通道等公共场所设置电话插孔(一般设在消火栓箱旁,与手动报警器相邻设置),在消防泵房、降压变电所等重要设备房间和重要值班室设置消防电话挂机。为避免旅客惊慌,车站站厅、站台公共区不设声光报警器,只在站厅层房屋区楼道设置声光报警器。FAS 系统通过现场模块可以对消防泵进行自动或铁道标准设计手动控制,显示泵的运行状态;在综合控制室还设有按钮箱,与消防泵电控箱通过硬线连接,可以通过按钮箱的控制按钮对消防泵进行手动控制,同时显示泵的运行状态。另外,通过现场消火栓箱内的破玻按钮可手动控制消防泵的启动,并接收破玻按钮的反馈信号。
在车站重要电气房间设有气溶胶灭火系统,在气体灭火保护房间内设有烟感和温感探测器,气体灭火专用控制模块,警铃;在门口设有声光报警器,急启急停按钮。当发生火灾时由气体灭火专用控制模块启动气溶胶灭火装置及其他相关设备。另外,在综合控制室设有按钮箱,可通过手动按钮对气溶胶装置进行控制,并显示喷气信号。车站变电所房间设有电动防火阀,当本房间发生火灾时,FAS 系统自动关闭本房间防火阀,同时接收其反馈信号。因津滨轻轨各车站不设设备监控系统( 即EMCS 系统),自动扶梯由FAS 系统对其进行监控, FAS 系统接收扶梯的上行、下行、故障、就地急停等信号,当发生火灾等灾害时,由FAS 系统停止扶梯的运行。车站设有垂直电梯,当发生火灾时, FAS 系统自动迫降电梯至首层,并接收其回首的反馈信号。车站降压变电所设三级负荷母线,车站非消防负荷均集中在三级负荷母线上,当车站发生火灾时,由FAS 系统自动切断三级负荷总开关, 并接收其跳闸信号。 在站厅、站台、出入通道等处设置应急照明及疏散照明,在各重要设备机房、重要值班室设有应急照明, 当发生火灾时,由FAS 系统统一控制,并接收其开启信号。
313 区间牵引变电所
全线区间设有3 座牵引变电所(即: SS1 、八堡、车站北路) 。各变电所均设1 台火灾报警控制器,负责接收所内火灾报警信号,联动控制气溶胶灭火装置。 3 座区间牵引变电所火灾报警控制器均利用光缆通过就近的车站接入全线FAS 系统。因变电所无人值班,又远离车站,各变电所都设置了气体灭火系统。为防止系统误动作,引起气体灭火系统误喷,在控制中心平时由全线防灾总值班人员通过FAS 主机远程将变电所联动控制输出设定为手动状态。当接收到变电所火灾报警后,在控制中心值班人员通过视频监视系统,对变电所火灾信号进行确认, 确认后再由控制中心手动远程启动所内的气溶胶灭火装置。
314 车辆段
车辆段设置防报警系统的建筑包括:综合维修中心、混合变电所、锅炉房、材料库及办公楼、材料总库易燃品库、特种车库、组合车库、段易燃品库、降压变电所、列检停车库、信号楼等。在段办公楼一层设全段FAS 总值班室,值班室内设1 台火灾报警控制器作为段防灾报警分机。在维修中心、混合变电所、锅炉房、材料库及办公楼、特种车库、组合车库、列检停车库、信号楼等设置火灾报警区榭刂破鳌６蜦AS 总值班室防灾分机通过网络线与各区域报警器环行连接,构成段防灾报警系统网络。段防灾分机通过光缆与信号楼内的轻轨全线通信光缆相连,接入全线FAS 系统。
在段FAS 总值班室还设有图形显示计算机、全线消防调度电话分机、段消防专用电话总机以及打印机、UPS 电源等设备。 FAS 系统报警分机的功能主要是接收段内各FAS 系统保护场所的火灾报警信号,监视FAS 系统的设备运行状态,向控制中心传送防灾信息,接收控制中心的控制指令,指挥防灾救援工作。车辆段各设置防灾报警系统的建筑内设置烟感或温感探测器、手动报警器、警铃等设备,其中列检停车库、组合库等大空间场所设置对射式红外光束探测器。停车场、主变电所、控制中心楼FAS 系统和上述场所的设置情况类似,在此不再一一赘述。
4 系统供电
FAS 系统按一级负荷供电,电力专业提供两路独立220 V 交流电源,在控制室内自动切换。FAS 系统备有蓄电池作为正常工作所需的备用电源,容量满足24 h 监视和30 min 报警的需要。
5 导线电缆选择及敷设方式
FAS 系统室内配线导线、电缆均采用铜芯耐火型, 穿钢管暗敷设及明敷设。明敷设钢管均涂防火涂料。室外配线电缆采用铜芯铠装电缆,采用直埋、沿支架或穿排管敷设。
6 系统接地
各车站、控制中心楼FAS 系统利用本建筑综合接地系统接地,接地电阻不大于1 Ω。车辆段、停车场、区间牵引变电所FAS 系统设备单设接地装置,接地电阻不大于4 Ω。 7 结语 FAS 系统是保证轻轨安全运营不可缺少的一个环节,目前国内还没有专门针对轻轨系统方面(尤其是轻轨FAS 系统) 的设计规范和标准,在系统的使用过程中,可能还会暴露出一些问题需进一步研究解决,使轻轨FAS 系统在今后的设计和运行过程中日趋完善。参考文献:
[ 1 ] GB50116 -98 , 火灾自动报警设计规范[ S] .