作者簡介：牛庚（1995- ），男，漢族，安徽阜陽人，本科，助理工程師，研究方向：城市軌道交通自動控制專業(yè)（火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)等）。

摘要：目前，中國的城市軌道交通發(fā)展迅速，各種高大、異型地鐵車站建筑隨之出現(xiàn)。對于軌道交通中高大空間火災(zāi)探測器的設(shè)置，需根據(jù)高大空間的實際建筑特點，對比分析各類火災(zāi)探測器的性能及適用環(huán)境，并結(jié)合相關(guān)的現(xiàn)行規(guī)范，進(jìn)行全面、科學(xué)的設(shè)計。本文以環(huán)球度假區(qū)站站廳層公共區(qū)為例，介紹其建筑特點并分析火災(zāi)探測器的實際選型。

關(guān)鍵詞：軌道交通；高大空間；火災(zāi)探測器；環(huán)球度假區(qū)站

一、軌道交通中高大空間建筑及火災(zāi)特點

（一）高大空間的建筑特點

高大空間建筑一般是指單層面積及跨度大且凈空高度大于8m的建筑空間，且建筑空間中通常沒有實體分隔。高大空間建筑主要包括大劇院、火車站、候機廳以及大型地鐵站等。軌道交通中高大空間建筑濕度較大，易積灰塵，這會導(dǎo)致建筑內(nèi)的火災(zāi)探測器經(jīng)常產(chǎn)生誤報；由于建筑內(nèi)頂棚較高，地鐵運營人員對于火災(zāi)探測器的檢修維護也會比較困難。

（二）高大空間的火災(zāi)特點

1.火勢蔓延速度快

軌道交通中高大空間建筑占地面積較大和層高較高，門窗數(shù)量多，機電設(shè)備擺放集中，如果出現(xiàn)火災(zāi)，火勢傳播渠道多，速度快，燃燒劇烈，同時在熱氣流的影響下，很容易造成大規(guī)?；馂?zāi)事故。

2.常規(guī)火災(zāi)探測很難及時發(fā)現(xiàn)火情

目前常規(guī)的火災(zāi)探測器主要是以燃燒時的煙霧濃度或燃燒后的溫度變化為主要探測信號，而且大多都安裝在建筑空間頂棚位置。然而在高大空間建筑內(nèi)，火災(zāi)情況下燃燒產(chǎn)生的煙霧通過熱對流作用會從地面燃燒點上升至頂棚高度，由于層高較大，待煙霧至頂棚時其濃度早已被稀釋，溫度也隨之降低，往往不足以觸發(fā)常規(guī)火災(zāi)探測器。即使此場景下燃燒煙氣足以啟動火災(zāi)探測器，也無法實現(xiàn)對火災(zāi)的早期、及時探測。

3.火災(zāi)時人員疏散困難

由于在軌道交通高大空間建筑內(nèi)，站廳層、站臺層上下貫通，且人員通常密集分布于地下（即站臺層），在火災(zāi)發(fā)生時，人員疏散路徑較長，導(dǎo)致人員疏散困難。同時可燃物的不完全燃燒、有毒氣體的釋放和排熱排煙困難也都會增加人員疏散的難度。

二、火災(zāi)探測器的選型

（一）線型光束感煙火災(zāi)探測器

線型光束感煙火災(zāi)探測器主要以紅外光束作為探測源，通過煙霧擴散至探測范圍進(jìn)行報警實現(xiàn)火災(zāi)早期探測。其工作原理就是利用燃燒產(chǎn)生的煙霧顆粒減少光電接收器接收到的紅外光束光量來判斷火災(zāi)。線型光束感煙火災(zāi)探測器通常由分開安裝的紅外光束發(fā)射器和光電接收器組成，一般分為對射型和反射型兩種。

線型光束感煙火災(zāi)探測器保護范圍大，所需敷設(shè)的管線相較于普通點型火災(zāi)探測器較少，而且有安裝方便、易于調(diào)節(jié)、在相對濕度較高和電磁干擾強的環(huán)境下反應(yīng)迅速等特點，適合保護大空間場所。但是對于某些場所，如可能產(chǎn)生蒸汽和油霧、有大量粉塵和水霧滯留、探測范圍內(nèi)有物體遮擋、建筑結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生劇烈振動的場所，線型光束感煙火災(zāi)探測器產(chǎn)生誤報或發(fā)生損壞的可能性較大，不適合采用此類探測器進(jìn)行火災(zāi)探測。

（二）吸氣式感煙火災(zāi)探測器

吸氣式感煙火災(zāi)探測器由吸氣泵、過濾器、激光探測腔及采樣管網(wǎng)等組成。其工作原理是主機內(nèi)的吸氣泵通過采樣管上的采樣孔吸入煙霧，沿采樣管道將煙霧傳送至探測主機內(nèi)部高度靈敏的激光探測腔，由其進(jìn)行檢測并分析出煙霧顆粒濃度，從而判斷火災(zāi)發(fā)生情況。吸氣式感煙火災(zāi)探測器共有以下四個警報等級：警告（Alert）、行動（Action）、火警1（Fire1）、火警2（Fire2）。

吸氣式感煙火災(zāi)探測器主要有以下特點：靈敏性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)極早期報警；采樣管一般為塑料材質(zhì)，不受強磁場干擾；受外部安裝環(huán)境影響較小，安裝靈活，適用很多場所；維護檢修非常方便，只需定期利用主機內(nèi)吸氣泵對采樣管進(jìn)行清理，而且由于吸氣式感煙火災(zāi)探測器主機一般安裝于方便人員檢修的側(cè)墻上，所以無需登高操作，非常適合高大空間的火災(zāi)探測。在軌道交通中，對于管線錯綜復(fù)雜的裝修吊頂，吸氣式感煙火災(zāi)探測器也是很好的選擇，既能減少安裝火災(zāi)探測器的管線，又可以避免拆卸吊頂檢修帶來的麻煩。

（三）圖像型火災(zāi)探測器

圖像型火災(zāi)探測器是一種具有視頻監(jiān)控及火災(zāi)圖像識別多功能的火災(zāi)探測系統(tǒng)，適用于高大空間場所的火災(zāi)探測報警。圖像型火災(zāi)探測器探測方式是通過采集視頻信號并轉(zhuǎn)換成圖像，對圖像進(jìn)行處理、分析（主要針對的是火災(zāi)時煙霧和火焰的熱、色、形、光譜及運動特性），以此來判斷是否發(fā)生火災(zāi)。

作為自帶視頻監(jiān)控的火災(zāi)探測裝置，圖像型火災(zāi)探測器對于煙霧和火焰的運動模式分析及可視化的報警驗證，大大提高了火災(zāi)探測的準(zhǔn)確率，同時能夠提供火災(zāi)現(xiàn)場的實時監(jiān)控，也方便消防人員快速采取相應(yīng)措施。此外，圖像型火災(zāi)探測器屬于非接觸式火災(zāi)探測，可以進(jìn)行快速響應(yīng)，探測距離遠(yuǎn)，保護面積大，具有多級靈敏度可調(diào)，抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)能力強，并且能對高危場所、易爆場所、存在有毒氣體的場所進(jìn)行探測。

三、現(xiàn)行規(guī)范要求

目前國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對軌道交通中高大空間火災(zāi)探測器的選用有如下要求。

（一）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50116-2013）

高度大于12m的空間場所宜同時選擇兩種以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器。

線型光束感煙火災(zāi)探測器的設(shè)置應(yīng)符合下列要求：

● 建筑高度不超過16m時，宜在6m～7m增設(shè)一層探測器；

● 建筑高度超過16m但不超過26m時，宜在6m～7m和11m～12m處各增設(shè)一層探測器。

火災(zāi)初期產(chǎn)生大量煙的場所，應(yīng)選擇線型光束感煙火災(zāi)探測器、管路吸氣式感煙火災(zāi)探測器或圖像型火災(zāi)探測器。

火災(zāi)初期產(chǎn)生少量煙并產(chǎn)生明顯火焰的場所，應(yīng)選擇1級靈敏度的點型紅外火焰探測器或圖像型火焰探測器，并應(yīng)降低探測器設(shè)置高度。

（二）地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（GB51298-2018）

車輛基地的停車庫、列檢庫、停車列檢庫、運用庫、聯(lián)合檢修庫及物資庫等庫房應(yīng)設(shè)置火災(zāi)探測器，其中的大空間場所宜采用吸氣式空氣采樣探測器、紅外光束感煙探測器及可視煙霧圖像探測器等[1]。

（三）民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB51348-2019）

大型庫房、大廳、室內(nèi)廣場等高大空間建筑，宜選用火焰探測器、線型光束感煙探測器、管路吸氣式感煙探測器、圖像型感煙火災(zāi)探測器或其組合[2]。

四、環(huán)球度假區(qū)站高大空間火災(zāi)探測器應(yīng)用實例

（一）環(huán)球度假區(qū)站的高大空間情況

環(huán)球度假區(qū)站是北京地鐵7號線東延和八通線南延的終點站，位于環(huán)球度假區(qū)東南側(cè)，沿東西向布置。環(huán)球度假區(qū)站地面站廳層為異型建筑空間，屋頂結(jié)構(gòu)橫向為波浪形，南北縱向由低到高；站廳層公共區(qū)地面至頂棚最高點在北側(cè)為16.6m，南側(cè)的最低高度為79m。環(huán)球度假區(qū)站建筑剖面圖如下圖所示：

（二）環(huán)球度假區(qū)站站廳層公共區(qū)火災(zāi)探測器選用方案

根據(jù)環(huán)球度假區(qū)站的建筑結(jié)構(gòu)情況可知，本站的站廳層公共區(qū)大部分空間凈空高度超過12m但不高于16m，屬于高大空間建筑。

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-2013）要求，本站站廳公共區(qū)宜采用兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器[3]?？紤]到地鐵空間裝修材料及機電設(shè)備大多具有耐火和阻燃性能，火災(zāi)初期不會產(chǎn)生明顯火焰，而是產(chǎn)生大量煙霧，所以應(yīng)選擇規(guī)范中提到的三種感煙火災(zāi)探測器[4]。此外，通過對環(huán)球度假區(qū)站站廳層公共區(qū)建筑及環(huán)境分析，頂棚結(jié)構(gòu)為曲面并且有部分遮擋物，在公共區(qū)地面也有很多大型落地空調(diào)等機電設(shè)備，會影響到紅外光束的發(fā)射與接收，所以未考慮采用線型光束感煙火災(zāi)探測器，而是選用吸氣式感煙火災(zāi)探測器和圖像型火災(zāi)探測器，這種選用組合也方便了地鐵運營人員的日常檢修維護工作[5]。

由于圖像型火災(zāi)探測器與線型光束感煙火災(zāi)探測器原理相似，且圖像型火災(zāi)探測器的探測范圍和適用范圍更廣，所以圖像型火災(zāi)探測器也能適用規(guī)范中“建筑高度不超過16m時，宜在6m～7m增設(shè)一層探測器”的設(shè)置要求[6]。

通過研究分析，環(huán)球度假區(qū)站站廳層公共區(qū)采用了頂棚高度設(shè)置吸氣式感煙火災(zāi)探測器、6m～7m高度范圍設(shè)置圖像型火災(zāi)探測器的組合方案，可實現(xiàn)對車站站廳層公共區(qū)的早期火災(zāi)探測。

五、設(shè)計思考

在城市軌道交通中，我們接觸較多的高大空間主要為地鐵車輛段中用于檢修或停放車輛的車庫，例如停車列檢庫、聯(lián)合檢修庫及工程車庫等。這些車庫區(qū)域的高度一般在8m～12m之間不等，結(jié)構(gòu)較為簡單，庫頂遮擋物較多，建筑振動頻率較高，設(shè)計方案多選用吸氣式感煙探測器[7]。某車輛段工程車庫剖面圖如圖3、圖4所示：

圖3某車輛段工程車庫橫剖面圖圖4某車輛段工程車庫縱剖面圖

對于本文討論的高度大于12m的異型結(jié)構(gòu)空間，我們在特殊消防設(shè)計選擇火災(zāi)探測器方案時首先應(yīng)建立在對相關(guān)規(guī)范充分理解的基礎(chǔ)上，其次需要更加全面地了解建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)可能形成的火災(zāi)特征以及煙霧在空間內(nèi)的流動和擴散情況，以此來對比分析選擇更為合適的探測技術(shù)。此外，對于一些無法準(zhǔn)確預(yù)測火災(zāi)特征的區(qū)域場所，可通過進(jìn)一步的模擬實驗對比分析結(jié)果，從而選擇更加有效的探測方式[8]。

結(jié)語

日新月異的軌道交通發(fā)展讓我們看到了很多別具一格的地鐵站建筑，也為乘客展現(xiàn)了頗具特色、美觀雅致的高大地鐵空間，當(dāng)然這些都是建立在安全可靠的前提下?；馂?zāi)探測報警在日常工作中至關(guān)重要，我們需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的空間形式、環(huán)境因素、建筑火災(zāi)特點、火災(zāi)探測器的施工安裝及檢修維護等各方面進(jìn)行綜合考慮設(shè)計，因地制宜，為復(fù)雜的高大空間打造科學(xué)有效的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)[S]，GB51298-2018.

[2]民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S]，GB51348-2019.

[3]火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（附條文說明）[S]，GB501160-2013.

[4]梅榮川.軌道交通領(lǐng)域高大空間探測器選型的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018，255（35）：164-165+167.

[5]周波.高大空間場所火災(zāi)探測研究探討[J].智能建筑與智慧城市，2019，270（05）：91-94.

[6]涂仲新.火災(zāi)探測器在地鐵高大空間應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（14）：25-26.

[7]馮冬梅.城市軌道交通特殊建筑空間火災(zāi)探測技術(shù)應(yīng)用分析[J].城市軌道交通研究，2022（S2）：127-130.

[8]鄧珵.地鐵大縱深空間的火災(zāi)探測器選型研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，262（24）：183.