浅谈地铁区间火灾探测

摘 要：随着城市轨道交通的发展，越来越多的城市开通了地铁。地铁区间作为一个重要组成部分，区间内的火灾探测逐渐被重视。但地铁区间的特殊环境给火灾探测装置选型带来很多困难，光纤测温系统的出现为解决地铁区间火灾探测器的设置问题提供了一个很好的选择。分析地铁区间火灾的原因、特点，针对地铁区间的环境特点，对火灾探测器的功能。作用和选型进行分析，给出地铁区间中火灾自动报警系统的选择方案。

关键词：区间；火灾探测；光纤测温

地铁隧道空间狭长，且处于相对密闭状态，自然排烟困难，一旦发生火灾燃烧时产生的热量不易散发，极易导致火灾的迅速蔓延。隧道横断面小，地面不便行走，人员疏散困难，消防人员也很难接近火源扑救。一旦发生火灾不仅将造成巨大的经济损失，还会造成重大的人员伤亡引起交通秩序混乱。因此及时、准确地对隧道火灾进行报警，实时掌握火灾现场情况，为救灾人员提供决策信息对于尽早组织人员疏散、控制火情、组织实施灭降低损失尤为重要。地铁设计规范规定地下车站和区间隧道保护等级为一级，但是由于地铁隧道环境的制约地铁隧道火灾探测器的选型一直是个困扰设计人员的难题。苏州轨道交通一、二号线区间均未设置火灾自动报警探测器，只设置了手动报警设备。下面，从火灾起因、区间结构、火灾探测器适用范围等方面，讨论区间火灾探测器选型。

一、区间火灾来源

a） 电缆引发的火灾

地铁区间内分布着大量电缆，尤其是动力电缆。为保证电客车正常运行，这些电缆必须全天候工作；而且，区间湿度比较大，更易发生电气故障，引发火灾。由于动力电缆中间接头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大造成电缆头过热烧穿绝缘，电缆运行时间越长越易发生过热烧穿事故；接地故障电流引起火灾；长期超负荷运行、受潮和受热等原因，绝缘层破坏，发生短路等引起电流火灾。另外，施工质量的缺陷，也可能引发电缆火灾。对于电缆引发的火灾， 在事故以前的物理过程大致相同： 电缆某处绝缘受损，间歇或连续放电，电缆绝缘明显下降造成局部发热，电缆某处爆炸或发生电弧并产生不良气体，整个电缆隧道失火。从电缆局部温度异常到火灾发生一般有较长的时间， 若能及时检测到电缆温度的异常并及时采取措施， 就完全可以防止火灾事故的发生。因此， 检测电缆温度对于防止电缆引发火灾显得尤为重要。

b） 列车火灾

区间内可能引发火灾的另一个重要设备就是电客车。但，电客车上有司机和乘客，如有火灾可以第一时间发现，并通过通信系统将火灾信息通知车站控制中心。而且电客车上配有灭火器材。

c） 其它

除上述两个主要火灾原因外，还应考虑人为纵火等原因。但随着安检措施的增强，正常运营期间有电客车在区间，人员无法进入。而，电客车上的人为综合可作为电客车火灾考虑。

由于地铁隧道火灾主要由列车火灾和电缆火灾引发， 所以应考虑在地铁隧道中安装可以针对电缆火灾和纵火等其他原因引起的火灾的探测系统。目前， 原则上有点式感温探测器、点式感烟探测器、吸气式烟雾探测器、缆式线型定温探测器以及光纤测温系统几种。

二、区间环境分析

a） 风速大、灰尘大

地铁运营时， 列车高速行驶产生高速气流。一方面高速气流会快速将烟雾吹散，以致感烟探测器无法探测到火灾；另一方面，高速气流可能将粉尘扬起，进入烟感探测器造成误报警。

b） 湿度大

由于地下水汽大，尤其是在水城苏州，地下水丰富。碰到区间上方有河流或者雨季等情况，区间墙壁上会凝结成小水珠。水汽同样会在探测器内凝结，凝结的小水珠一方面会对探测元件造成干扰，造成误报，另一方面会造成探测器电子板件受潮短路而损坏或者使绝缘性降低而系统接地故障。湿度大是所有弱电系统一个最大的危害。苏州轨道交通在区间内设置了手动报警按钮盒消火栓启泵按钮，为减少水汽对设备的干扰，为每个设备专门设置了防水盒。需要手动操作时，需先用力将防水盒玻璃击碎。

c） 电磁干扰强

在地铁隧道运行的多为电力牵引车辆， 它能产生很强的电磁低频干扰信号， 而供电系统的不平衡、线路短路也会产生强电磁干扰。点式火灾探测器、吸气式烟雾探测器电路或通讯线路受其干扰时会造成误报警。

d） 灰尘大

地铁隧道运营时风速大、地铁工程车排放的废气含尘量大，会造成较严重扬尘，粉尘对点式火灾探测器（特别是感烟火灾探测器）、吸气式烟雾探测器来说是头号杀手。过多的粉尘停留在探测器的光学元件上，会导致探测器的灵敏度下降或造成失效；过多的粉尘停留在采样室中会造成光线的大量散射，使感光元件接收太多的光线导致探测器误报警；具有腐蚀性的粉尘停留在探测器的电路板上，会腐蚀电路板，隧道内空气潮湿时情况会变得更严重。

根据地铁区间内环境特点，应优先考虑感温探测器。主要有点型感温探测器、感温电缆、光纤测温系统等几类设备。

三、区间结构特点

a） 横截面积小、长度大

区间横截面为圆形，中间为轨道和电客车，一侧是电力和通信电缆，另一侧是疏散平台，上方为接触网。根据烟雾会向上聚集的现象，需要将烟感探测器安装在区间上方。这样，探测器距接触网较近。当探测器需要维护或者处理故障时，则需接触网断电。而且，区间是狭长型的，两个地铁站大概相距一公里。由于进入区间会影响行车，需要尽量少的设置探测器。

综上所述，地铁区间不适宜采用点式火灾探测器及吸气式烟雾探测器进行火灾探测，宜采用线性感温探测器进行火灾探测。可供选择的有两种现行感温探测器，感温电缆和光纤测温系统。

感温电缆敷设时，长度不超过200米，一个区间需敷设多根感温电缆。同时需要在区间设置监视模块，来监视感温电缆状态，在区间环境下的监视模块受区间湿度影响，也容易报故障。而且，感温电缆只能确认火灾报警范围，无法准确确定报警点。

由于光纤测温系统传感线缆最长可达8 000m，安装在地铁隧道中的仅为传感线缆，控制部分安装在车控室内。光纤测温系统在安全性、可靠性、提供的信息丰富程度等方面优于缆式线型定温探测器， 更适合被用于地铁隧道火灾的探测。另外，光纤测温系统能提供探测对象的实时、连续的基于时间和空间二维的温度场信息。一方面， 这有利于在电缆火灾发生之前发现电缆事故隐患， 防止火灾事故的发生， 实现“防消结合， 预防为主”；另一方面， 由于光纤测温系统能将隧道大范围或局部范围的温度随时间变化的情况连续地显示， 为控制指挥中心调度指挥人员提供分析火灾灾情所需的详细的隧道温度场信息。在地铁隧道发生火灾时， 调度指挥人员需要完成指挥列车行驶和断电、启动隧道排烟系统、组织乘客疏散等工作， 责任重大。光纤测温系统提供的详细温度场信息可以显示发生火灾的精确位置、火灾蔓延方向和速度， 这对于帮助调度指挥人员在短时间内做出正确决策有重大的意义。

【结论】地铁隧道火灾危害大、救灾困难， 火灾的自动探测及报警尤为重要， 在地铁隧道中除了设置手动报警按钮以外， 还应设置火灾探测器。综合考虑火灾来源、区间环境、区间结构等因素，建议选择光纤测温系统。按就近原则纳入最近的车站监控范围。■

参考文献

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