安科瑞地鐵區(qū)間隧道應(yīng)急照明設(shè)計(jì)方案探討
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摘要：針對(duì)地鐵區(qū)間隧道較長，火災(zāi)發(fā)生時(shí)疏散時(shí)間長、疏散困難等問題，結(jié)合GB51309-2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，探討地鐵區(qū)間隧道的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：地鐵；區(qū)間隧道；應(yīng)急照明；疏散指示
0引言
目前，對(duì)于車站、區(qū)間的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)各大軌道交通設(shè)計(jì)院存在著較大的分歧。與地鐵車站不同，區(qū)間隧道長度約0.8～4km。當(dāng)區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，疏散時(shí)間長，疏散困難，嚴(yán)重威脅乘客的人身安全。合理合規(guī)的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯得尤其重要。本文主要依據(jù)GB51309-2018
《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB51298-2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T33668-2017《地鐵安全疏散規(guī)范》、GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）及結(jié)合實(shí)際地鐵工程，對(duì)地鐵區(qū)間隧道消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討。
1系統(tǒng)設(shè)計(jì)
地鐵區(qū)間隧道的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：系統(tǒng)類型選擇、消防應(yīng)急照明燈具和疏散指示燈具選擇、系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)共5個(gè)方面的內(nèi)容。為簡(jiǎn)化描述，術(shù)語名稱按如下簡(jiǎn)化：消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”；消防應(yīng)急燈具簡(jiǎn)稱“燈具”，其中，消防應(yīng)急照明燈具簡(jiǎn)稱“照明燈”，消防應(yīng)急標(biāo)志燈具簡(jiǎn)稱“方向標(biāo)志燈”，指示安全出口的消防應(yīng)急標(biāo)志燈具簡(jiǎn)稱“出口標(biāo)志燈”；應(yīng)急照明集中電源簡(jiǎn)稱“集中電源”。
1.1系統(tǒng)類型
一般情況，地鐵車站均設(shè)置有一個(gè)車控室（多線換乘時(shí)，根據(jù)換乘方案可合用一個(gè)車控室或設(shè)置兩個(gè)車控室）。車控室作為整個(gè)車站級(jí)的控制管理，也是整座車站的消防控制。作為人員密集的公共場(chǎng)所，地鐵車站規(guī)模大（車輛編組6B的車站面積均超過20000m2）、火災(zāi)危險(xiǎn)性高、疏散路徑復(fù)雜。按GB51309-2018第3.1.2條1款要求，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的系統(tǒng)類型應(yīng)選擇集中控制型系統(tǒng)。為了減少后期地鐵運(yùn)營對(duì)自帶蓄電池?zé)艟叩木S護(hù)工作量，地鐵車站燈具一般采用集中電源或分區(qū)集中電源供電?？紤]地鐵區(qū)間隧道線路較長，環(huán)境潮濕，容易出現(xiàn)燈具自帶蓄電池檢修、維護(hù)不到位的情況。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，照明燈、方向標(biāo)志燈及出口標(biāo)志燈可能起不到照明及指示疏散路徑的作用。因此，區(qū)間隧道應(yīng)采用集中控制型系統(tǒng)，燈具宜采用集中電源集中控制型消防應(yīng)急燈具（與車站保持一致），如圖1所示。
1.2燈具及集中電源
1.2.1光源選擇及電壓選擇
由于LED光源點(diǎn)亮快、光效高、壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，區(qū)間消防應(yīng)急照明和疏散指示燈具應(yīng)優(yōu)先采用LED光源。地鐵區(qū)間隧道多采用盾構(gòu)機(jī)，燈具安裝高度小于3000mm（以軌平面為參考面），方向標(biāo)志燈安裝高度一般為500mm（以疏散平面為參考面）。區(qū)間隧道燈具及方向標(biāo)志燈安裝示意圖參考圖2。根據(jù)GB51309-2018第3.2.1條第4款，應(yīng)選擇A型燈具。區(qū)間燈具沿隧道走向線型布置，距離一般較長，因此燈具電壓應(yīng)采用DC36V。區(qū)間隧道較為潮濕，根據(jù)GB51309-2018第3.2.1條第7款，燈具防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP65。
1.2.2照度值及照明方案
根據(jù)GB/T16275-2008《城市軌道交通照明》表4“城市軌道交通各類場(chǎng)所正常照明”的標(biāo)準(zhǔn)值要求，隧道軌平面照度為5.0lx。根據(jù)GB51298-2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》11.2.4條第2款：地下區(qū)間道床面疏散照明的低水平照度不應(yīng)小于3.0lx（GB/T16275-2008第6.1.1條第b）條要求相同）。區(qū)間疏散平臺(tái)作為區(qū)間的疏散走道，其疏散照度按GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）10.3.2條1款要求為不應(yīng)低于1.0lx，早期部分城市軌道交通區(qū)間無疏散平面，軌平面作為疏散的路徑，疏散照度定為3.0lx，新建的地鐵線路基本均設(shè)置疏散平臺(tái)，在設(shè)計(jì)時(shí)疏散平臺(tái)疏散照度宜按3.0lx考慮。區(qū)間隧道照度值如表1所示。
表1 區(qū)間隧道照度值
根據(jù)上述規(guī)范要求，正常照明照度值為5.0lx，疏散照明照度值為3.0lx。規(guī)范理解不同，目前有3種照明方案，如表2所示。地鐵區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)連續(xù)保證區(qū)間照明不間斷配電，方案1在火災(zāi)時(shí)有照明燈熄滅，從以人為本的角度出發(fā)，不宜采用。一般地，發(fā)生火災(zāi)時(shí)仍需工作、值守的區(qū)域才需要設(shè)置備用照明，區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，更需要的是疏散乘客，方案2也不宜采用。方案3滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，同時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，方便施工。因此，區(qū)間照明疏散照明設(shè)計(jì)，照度值按5.0lx考慮GB/T33668-2017根據(jù)《地鐵疏散規(guī)范》第7.2條：區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道的距離一般不超過600m，即設(shè)置在聯(lián)絡(luò)通道的集中電源配電范圍不超過300m。聯(lián)絡(luò)通道布置示意圖如圖3所示。
表2 區(qū)間照明方案比較
1.2.3疏散指示燈具及布置間距
地鐵區(qū)間隧道中，為了使乘客明確所處位置與疏散出口、安全出口的距離，加強(qiáng)疏散信心，宜采用帶有米標(biāo)的方向標(biāo)志燈。根據(jù)GB51298-2018第5.6.6條：地下區(qū)間縱向疏散平臺(tái)上應(yīng)設(shè)置疏散指示標(biāo)志和與疏散出口的距離標(biāo)識(shí)。疏散指示標(biāo)志和疏散出口的距離標(biāo)識(shí)應(yīng)設(shè)置在疏散平臺(tái)的側(cè)墻上，不應(yīng)侵占疏散平臺(tái)寬度，間距不宜大于15m。GB/T33668-2017《地鐵疏散規(guī)范》第8.17條第f）款要求區(qū)間疏散指示標(biāo)志可控制方向。
目前，有個(gè)別城市在區(qū)間設(shè)置蓄光型的米標(biāo)標(biāo)志牌是一種不可取的做法。地鐵區(qū)間隧道照度設(shè)計(jì)規(guī)范要求5.0lx，蓄光型米標(biāo)牌亮度較低，且亮度的衰減較快，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)對(duì)出口距離的指示有限。然而，單獨(dú)設(shè)置電致發(fā)光米標(biāo)牌也是一種不可取的做法，單獨(dú)設(shè)置電致發(fā)光米標(biāo)牌需要從相應(yīng)的應(yīng)急電源供電，增加了配電線纜及線管，區(qū)間敷設(shè)管線較多，增加了工程投資和施工難度。GB/T16275-2008《城市軌道交通照明》附錄D“疏散照明設(shè)置”第D.3條：“在站臺(tái)、站廳、樓梯、通道及通道轉(zhuǎn)彎處附近，當(dāng)不能直接看見或不能看清出口標(biāo)志燈時(shí)，應(yīng)設(shè)置指向標(biāo)志燈。指向標(biāo)志燈安裝高度距地面高度不大于1.0m，且安裝間距不大于15.0m；對(duì)于袋形走道，不大于10.0m；在走道轉(zhuǎn)角區(qū)，不大于1.0m，指示標(biāo)識(shí)應(yīng)符合GB13495的相關(guān)規(guī)定。地鐵區(qū)間疏散指示燈沿區(qū)間隧道壁與疏散平臺(tái)平行布置，按GB51309-2018第3.2.9條要求，當(dāng)方向標(biāo)志燈的標(biāo)志面與疏散方向平行時(shí)，燈具的設(shè)置間距不應(yīng)大于10m。
地鐵區(qū)間隧道標(biāo)志燈安裝高度一般在疏散平臺(tái)1m以下，按規(guī)范要求應(yīng)選擇中型或小型標(biāo)志燈?？紤]與車站的統(tǒng)一性，建議區(qū)間隧道內(nèi)采用中型標(biāo)志燈。因此，可以得出方向標(biāo)志燈不僅需要指示方向，同時(shí)具有雙向（指向可變）功能，還應(yīng)具有顯示與疏散出口距離的功能。宜采用中型標(biāo)志燈，布置間距應(yīng)按≤10m（設(shè)計(jì)宜取10m），布置示意圖如圖4所示。
1.2.4集中電源應(yīng)急供電時(shí)間
GB51298-2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》11.2.5條：地下車站及區(qū)間應(yīng)急照明的持續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)小于60min，由正常照明轉(zhuǎn)換為應(yīng)急照明的切換時(shí)間不應(yīng)大于5s。GB50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》15.5.5條：當(dāng)正常交流電源全部退出，地下線路應(yīng)急照明連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)小于60min（注：GB51309-2018第3.2.4條、GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）10.1.5條第2款均有類同要求）。地鐵區(qū)間疏散路徑須經(jīng)過區(qū)間及車站，疏散路徑遠(yuǎn)，且屬于人員密集場(chǎng)所的地下空間。GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》13.6.6條要求疏散照明時(shí)間≥60min，且第6.2.2條第4款EPS的蓄電池初裝容量應(yīng)按疏散照明時(shí)間的3倍配置，即180min。
由于地鐵區(qū)間應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，如果蓄電池維護(hù)、管理不到位，應(yīng)急時(shí)間滿足不了應(yīng)急照明要求。因此，本著優(yōu)先、以人為本的基本理念，應(yīng)急照明蓄電池初裝容量按180min考慮較為合理。
1.3系統(tǒng)配電
1.3.1燈具功率及線纜選擇
地鐵車站降壓所為車站及相鄰半?yún)^(qū)間提供電源，即小里程1/2區(qū)間+車站+大里程1/2區(qū)間進(jìn)行配電。GB51309-2018第3.3.5條要求任一配電回路燈具數(shù)量不宜超過60只。第3.3.6條要求配接燈具的額定功率總和不應(yīng)大于配電回路額定功率的80%。A型燈具配電回路的額定電流不應(yīng)大于6A。每一配電回路的功率不宜超過：
P=80%UI=80%×36×6=172.8W照明燈：采用LEDDC36V8W，間距5m布置，按3個(gè)配電回路交叉配電（即每一回路燈間距為15m），每一配電回路按20套燈具計(jì)算，供電范圍300m。照明燈具電氣計(jì)算如表3所示。
表3 照明燈具電氣計(jì)算
方向標(biāo)志燈：采用LEDDC36V3W，間距10m布置，每一配電回路按30套燈具計(jì)算，供電范圍300m。方向標(biāo)志燈電氣計(jì)算如表4所示。消防配電箱至集中電源宜選擇柔性礦物絕緣電纜，以保證供電的可靠性。集中電源至燈具末端應(yīng)選用耐火銅芯電線，其電壓等級(jí)應(yīng)不低于交流300/500V。
1.3.2配電系統(tǒng)圖
根據(jù)以上計(jì)算，集中電源總?cè)萘浚篠=2×3×8×20+2×1×3×30=1140W集中電源進(jìn)線AC220V引自站臺(tái)層消防專用配電箱。按功率因數(shù)0.8考慮，其計(jì)算電流為：Ic=1140220×0.8=6.48A由于饋線負(fù)荷為照明燈具，集中電源交流進(jìn)線開關(guān)可選擇C10A微型斷路器。根據(jù)GB51309-2018第3.3.6條，集中電源饋線回路保護(hù)開關(guān)額定值可取6A。從表3、表4推薦線纜截面的短路電流計(jì)算可知：若選擇C型脫扣器直流斷路器，瞬時(shí)脫扣范圍為7In～15In，在線纜末端發(fā)生短路時(shí)，靈敏度不滿足要求。集中電流饋出回路開關(guān)應(yīng)選用6A的熔斷器。
1.4應(yīng)急照明控制器及通信線路
1.4.1應(yīng)急照明控制器應(yīng)急照明控制器
應(yīng)設(shè)置在車控室，考慮國內(nèi)地鐵車控室多采用一體化設(shè)計(jì)，建議將應(yīng)急照明控制器掛墻安裝。控制器主顯示屏高度宜為1.5～1.8m，其正面操作距離≥1.2m。控制器主機(jī)電源宜引自車控室內(nèi)消防專用配電箱。應(yīng)急照明控制器的自帶蓄電池電源應(yīng)滿足主電源斷電后3h連續(xù)供電需求。應(yīng)急照明控制器應(yīng)具備與綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）通信的功能。當(dāng)某區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)能接收FAS提供的火警信息，并根據(jù)著火區(qū)域，按短路徑疏散原則和避險(xiǎn)疏散原則確定相應(yīng)疏散指示方向。
1.4.2通信線路地鐵區(qū)間
燈具配電回路和燈具通信回路配接燈具應(yīng)一致，其電源線和通信線可穿同一保護(hù)管，以方便施工安裝及節(jié)約工程投資。應(yīng)急照明控制器與區(qū)間集中電源之間一般可采用樹形總線通信方式；當(dāng)區(qū)間距離較長時(shí)，也可以采用樹形光纖通信方式。
1.5系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)
正常情況下，區(qū)間照明燈應(yīng)開啟節(jié)電模式，區(qū)間疏散指示燈應(yīng)以1/2區(qū)間為界，各自指向就近車站；在非火災(zāi)狀態(tài)下，系統(tǒng)主電源斷電后，區(qū)間照明燈具應(yīng)由節(jié)電模式轉(zhuǎn)入應(yīng)急點(diǎn)亮模式。系統(tǒng)主電源恢復(fù)后，區(qū)間照明燈具應(yīng)恢復(fù)正常節(jié)能模式；在火災(zāi)工況下，應(yīng)急照明控制器應(yīng)接收FAS系統(tǒng)指令，根據(jù)著火點(diǎn)位置、區(qū)間氣流組織和出口方向指向有效疏散方向。
2 安科瑞選型產(chǎn)品
綜合以上設(shè)計(jì)與要求，我司產(chǎn)品選型如下：
應(yīng)急照明控制器
應(yīng)急照明集中電源
燈具
3 結(jié)論
通過以上研究，對(duì)于地鐵區(qū)間隧道的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：
a.區(qū)間隧道應(yīng)采用集中控制型系統(tǒng)，燈具宜采用集中電源集中控制型消防應(yīng)急燈具。
b.燈具應(yīng)采用LED光源，電壓應(yīng)采用DC36V，燈具防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP65。
c.區(qū)間照明宜按疏散照明設(shè)計(jì)，照度值按5.0lx考慮。
d.方向標(biāo)志燈應(yīng)采用雙向（指向可變），還應(yīng)具有米標(biāo)顯示功能、顯示與出口距離的功能；尺寸宜采用中型標(biāo)志燈，其布置間距為10m。
e.集中電源供電時(shí)間不應(yīng)小于60min，從安全優(yōu)先、以人為本的基本理念，持續(xù)供電時(shí)間宜按90min考慮。
f.區(qū)間照明和疏散指示配電應(yīng)充分考慮電壓損失和短路電流影響，應(yīng)采用熔斷器提供保護(hù)，而非斷路器。
g.設(shè)置在車控室的應(yīng)急照明控制器應(yīng)能對(duì)集中電源、燈具等實(shí)現(xiàn)監(jiān)控及控制要求。火災(zāi)工況下，方向標(biāo)志燈及安全出口標(biāo)志燈應(yīng)能根據(jù)FAS提供的著火點(diǎn)位置信息、區(qū)間氣流組織和安全出口方向指向安全、有效疏散方向。
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