淺談地鐵非火災(zāi)狀態(tài)下的煙霧處置能力

陳 治

（上海地鐵第二運營有限公司，上海 200063）

0 引言

上海地鐵的消防設(shè)計規(guī)范執(zhí)行力度是全國最嚴(yán)之一，環(huán)控系統(tǒng)的防煙、排煙設(shè)計能力充足，經(jīng)排煙能力測試，一般站臺彌漫浸沒煙霧可在2 min 內(nèi)排盡，站廳煙霧可在5 min 內(nèi)排盡，也為乘客或工作人員的消防疏散提供了有力的保障。然而對于非火災(zāi)狀態(tài)下的煙霧，如隨風(fēng)道、風(fēng)井進(jìn)入的煙霧、設(shè)備故障產(chǎn)生的煙霧等，雖有一定的后續(xù)處置能力，但在正常運營的地鐵環(huán)境下，仍會造成一定范圍的恐慌，若處置疏導(dǎo)不及時，在大客流運營狀態(tài)下，甚至?xí)a(chǎn)生嚴(yán)重安全事故。為此針對非火災(zāi)狀態(tài)下的情況進(jìn)行分析討論，以尋求合適的改進(jìn)方案。

1 背景

若站廳、站臺、區(qū)間、設(shè)備用房突發(fā)火災(zāi)，消防報警啟動消防工況，一般會停止運行近端的新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)并啟動近端的排風(fēng)系統(tǒng)，啟動遠(yuǎn)端的新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)并停止遠(yuǎn)端的排風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)不同車站的形式，具體的執(zhí)行方法會有不同。同時，消防廣播啟動播放疏散信息，聲光報警器發(fā)出蜂鳴聲及警報紅光，通行閘機(jī)將全部打開以應(yīng)對應(yīng)急疏散，其他運行中的設(shè)備，如電梯、站臺門、照明系統(tǒng)等均將進(jìn)入相應(yīng)應(yīng)急工作模式。

火災(zāi)的探測主要依靠火災(zāi)探測器，主要有探測高溫或者溫度劇烈變化的感溫探測器、探測達(dá)到一定濃度煙霧的感煙探測器、自然吸氣式空氣采樣探測器、探測煙霧或氣體光譜的光譜探測器、探測物體表面溫度的熔斷型探測器等，上海地鐵車站內(nèi)采用最多的為感溫、感煙探測器，感溫探測器具有對溫度要求高、靈敏度差的特點，探測早期火災(zāi)不如感煙探測器，但感煙探測器雖更為靈敏，但對煙霧的來源及類型無法分辨，一般均默認(rèn)為火災(zāi)預(yù)警。

上海地鐵某線路2019 年未發(fā)生火災(zāi)事件，但發(fā)生各類煙霧或誤動作的車站系統(tǒng)設(shè)備火災(zāi)工況聯(lián)動23 起，23 起聯(lián)動工況中，有6 起是因為設(shè)備故障或者外部煙霧進(jìn)入風(fēng)道造成的火災(zāi)工況聯(lián)動；其余的17 起主要因為站內(nèi)的清掃灰塵、人員的誤操作、潮濕環(huán)境下的報警系統(tǒng)自身故障、未查明原因的誤報警等。其中占總數(shù)26%的外部煙霧或設(shè)備故障造成的火災(zāi)工況聯(lián)動，均會造成一定的社會影響和經(jīng)濟(jì)損失，如乘客的恐慌、為處理“火災(zāi)狀況”而造成的地鐵短時間的延誤、通行閘機(jī)的打開造成的票款流失等。上海地鐵秉承“安全第一、服務(wù)至上”的企業(yè)精神，一切為了乘客的基本準(zhǔn)則，在致力于排除火災(zāi)隱患降低火災(zāi)風(fēng)險的前提下，對于一些非火災(zāi)造成的影響事件將逐步改進(jìn)。

2 情景與方案

2.1 避免外來煙霧進(jìn)入新風(fēng)或風(fēng)道引起的火災(zāi)工況誤動

上海是商業(yè)繁榮的大都市，大部分地鐵車站緊鄰商業(yè)地塊或工農(nóng)業(yè)地塊，風(fēng)井、出入口和商業(yè)、工農(nóng)業(yè)處于相鄰狀態(tài)，商業(yè)的火災(zāi)煙霧、未有效處理的油煙或者路邊餐飲油煙一旦進(jìn)入新風(fēng)道，將以3～10 m/s 的速度依次通過新風(fēng)井、新風(fēng)機(jī)、空調(diào)箱、站廳、站臺送風(fēng)管，煙霧大約5～10 s 即可進(jìn)入公共區(qū)域，約10～20 s 即可彌漫車站，一旦煙霧彌漫車站，將造成以下后果：

（1）消防聯(lián)動報警，并發(fā)出蜂鳴警報及疏散廣播警告，此時車站管理人員、乘客無法及時獲取真實信息，車站啟動應(yīng)急疏散預(yù)案，未經(jīng)訓(xùn)練的乘客短時內(nèi)未能有效聽從指揮，極易造成擁擠、踩踏事故。

（2）為確保乘客有效疏散，消防報警的同時，檢票閘機(jī)將自動打開，便于乘客及工作人員撤離，后續(xù)工作人員將對未出站檢票的票卡進(jìn)行業(yè)務(wù)變更。

（3）排煙工況在消防報警后3～10 s 內(nèi)啟動，進(jìn)行排煙，若煙霧源及時被阻斷，一般情況下大約30 s 可排盡站臺煙霧、5 min內(nèi)可排盡站廳煙霧。

針對上述后果，消防值班人員判斷是否為真實火災(zāi)最多僅有30 s 可作出反應(yīng)，以避免煙霧對正常運營造成的重大危害。事實上，站廳兩端相距近200 m，結(jié)合尋找“煙霧源”、“火源”所需時間，即使是訓(xùn)練有素的運動員，都無法在30 s 內(nèi)做出正確的反應(yīng)，因此必然會造成比較嚴(yán)重的后果及經(jīng)濟(jì)損失。

解決上述問題最簡單、實效的方法是在新風(fēng)井或新風(fēng)道內(nèi)安裝早期火警探測器，以探測室外進(jìn)入地下車站的煙霧，因室外新風(fēng)往往灰塵量大，容易造成探測器誤報，因此探測器宜選用主動吸氣式空氣采樣煙霧探測器或激光/LED 式紅紫外光譜火警探測器。前者原理類似常用的感煙探測器，優(yōu)點是靈敏度高，并可由前置過濾器過濾去大部分空氣中粉塵顆粒，較大程度降低誤報率，還可編程，根據(jù)不同的城市環(huán)境下設(shè)置報警點閾值，避免環(huán)境污染而造成的誤報現(xiàn)象，缺點是安裝、保養(yǎng)成本相對較高；后者原理通過紅外、紫外雙光速的發(fā)、收，以判斷煙霧的情況。由于煙霧對紅外、紫外有不同的折射特性，因此可有效避免灰塵、動物、物品遮擋而造成的誤報警，并且成本低、安裝方便，缺點是環(huán)境濕度要求高、保養(yǎng)頻次相對較高。配置早期煙霧報警器后控制方案見圖1。

圖1 早期煙霧報警器控制方案

該控制方案下，從發(fā)現(xiàn)室外煙霧，至避免煙霧進(jìn)入車站站廳、站臺的時間一般僅需要10.5 s，遠(yuǎn)小于無該控制方案下煙霧進(jìn)入站廳、站臺的時間，結(jié)合值班人員的有針對性的及時檢查、判斷，即使存在誤動作等情況下，也可及時恢復(fù)設(shè)備運行。

2.2 避免AHU 故障造成的煙霧進(jìn)入站廳、站臺公共區(qū)域

地下車站AHU 一般稱為組合式空調(diào)箱，主要包含進(jìn)風(fēng)段、除塵段、換熱段、風(fēng)機(jī)段、消聲段、出風(fēng)段等，其中的風(fēng)機(jī)段包括風(fēng)機(jī)、電機(jī)等機(jī)械部件。電機(jī)通過變徑皮帶輪及傳動皮帶，減速后帶動風(fēng)機(jī)葉輪。組合式空調(diào)箱的葉輪一般為離心葉輪，轉(zhuǎn)速700～1500 r/min 不等，高速運動下，傳動皮帶和葉輪軸承、電機(jī)軸承即成為了可能因摩擦而發(fā)熱的部件。啟動瞬間、皮帶安裝工藝的細(xì)微差錯、皮帶質(zhì)量、老化等原因均可能造成皮帶與皮帶輪間發(fā)生位移，導(dǎo)致短時間內(nèi)發(fā)熱甚至冒煙、著火；軸承是滾動摩擦部件，軸承的安裝工藝、質(zhì)量、老化磨損等原因都可能在運轉(zhuǎn)中導(dǎo)致滾子與軸承圈發(fā)生高速摩擦而導(dǎo)致發(fā)熱，超過潤滑油燃點時，可導(dǎo)致著火現(xiàn)象發(fā)生。

無論是軸承還是傳動皮帶著火現(xiàn)象，其顯著特點是先冒煙，并隨時間增長煙霧變濃，較少情況會發(fā)生明火，無論是潤滑油還是皮帶造成的煙霧，均有異味重、煙色深、擴(kuò)散快、有輕微毒作用等特點。一旦煙霧產(chǎn)生后進(jìn)入車站公共區(qū)域，同樣會造成火災(zāi)工況聯(lián)動、報警系統(tǒng)啟動、疏散廣播等影響正常運營的后果，因此，可仿照外來煙霧進(jìn)入新風(fēng)或風(fēng)道的影響設(shè)置煙霧早期探測和制止裝置。采用主動吸氣式空氣采樣煙霧探測器或激光/LED 式紅紫外光譜火警探測器設(shè)置于組合式空調(diào)箱的出風(fēng)段或消聲段內(nèi)。一旦發(fā)生煙霧，無論煙霧從組合式空調(diào)箱內(nèi)部生成還是來自空調(diào)箱前端、外界，煙霧送入車站公共區(qū)域都會造成不利影響，考慮到車站內(nèi)的空調(diào)箱設(shè)計一般都有備用，可以設(shè)計以下控制方案（圖2）：

圖2 AHU 故障煙霧早期控制方案

由于空調(diào)箱沒有較長的風(fēng)道，并且空間小，探測器探測煙霧的時間相對較快，因此在該控制方案下，從空調(diào)箱內(nèi)部產(chǎn)生煙霧到采取措施避免煙霧進(jìn)入公共區(qū)域一般僅需6.5 s，尚未對公共區(qū)域造成較大影響，并通過近端的排風(fēng)機(jī)排除異味，可在短時間內(nèi)恢復(fù)正常，避免煙霧擴(kuò)散、彌漫在站廳站臺造成不良影響。

3 結(jié)語

上述兩種情況下的控制方案，包括軟件、硬件等安裝、調(diào)試的成本，一般可控制在10 萬元/臺套（系統(tǒng)）之內(nèi)，按一個車站3～4 臺套系統(tǒng)計，成本約為三四十萬元，甚至不到1 臺組合式空調(diào)箱的采購成本，相較于煙霧對車站造成的嚴(yán)重社會影響或者安全影響具有一定的實踐意義。目前公共交通快速發(fā)展，人員密集的軌道交通地下車站的安全防范工作極其重要，既要確保一旦發(fā)生火災(zāi)、恐怖襲擊等突發(fā)公共安全事件時，能保障人員生命和財產(chǎn)安全，同時也應(yīng)該保障這些“安保”設(shè)備自身發(fā)生故障時的運營安全。如同公共區(qū)域火災(zāi)探測、工況聯(lián)動一樣，對于高發(fā)故障的設(shè)備、區(qū)域，設(shè)置低成本、高效率的“故障探測”的系統(tǒng)，可更大程度確保運營安全，提高系統(tǒng)自動化、智能化水平，提高總體運營安全效率。