胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
【摘要】針對地鐵區間隧道較長，火災發生時疏散時間長、疏散困難等問題，結合GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》，探討地鐵區間隧道的消防應急照明和疏散指示系統設計方案。
【關鍵詞】地鐵；區間隧道；應急照明；疏散指示；
0引言
目前，對于車站、區間的消防應急照明和疏散指示系統各大軌道交通設計院存在著較大的分歧。與地鐵車站不同，區間隧道長度約0.8～4km。當區間發生火災時，疏散時間長，疏散困難，嚴重威脅乘客的人身安全。合理合規的消防應急照明和疏散指示系統設計顯得尤其重要。本文主要依據GB51309-2018
《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》、GB51298-2018《地鐵設計防火標準》、GB/T33668-2017《地鐵安全疏散規范》、GB50016-2014《建筑設計防火規范》（2018年版）及結合實際地鐵工程，對地鐵區間隧道消防應急照明和疏散指示系統設計方案進行探討。
1系統設計
地鐵區間隧道的消防應急照明和疏散指示系統設計主要包括：系統類型選擇、消防應急照明燈具和疏散指示燈具選擇、系統的配電設計、系統的通信設計、系統的控制設計共5個方面的內容。為簡化描述，專業術語名稱按如下簡化：消防應急照明和疏散指示系統簡稱“系統"；消防應急燈具簡稱“燈具"，其中，消防應急照明燈具簡稱“照明燈"，消防應急標志燈具簡稱“方向標志燈"，指示安全出口的消防應急標志燈具簡稱“出口標志燈"；應急照明集中電源簡稱“集中電源"。
1.1系統類型
一般情況，地鐵車站均設置有一個車控室（多線換乘時，根據換乘方案可合用一個車控室或設置兩個車控室）。車控室作為整個車站級的控制管理，也是整座車站的消防控制。作為人員密集的公共場所，地鐵車站規模大（車輛編組6B的車站面積均超過20000m2）、火災危險性高、疏散路徑復雜。按GB51309-2018第3.1.2條1款要求，消防應急照明和疏散指示系統的系統類型應選擇集中控制型系統。為了減少后期地鐵運營對自帶蓄電池燈具的維護工作量，地鐵車站燈具一般采用集中電源或分區集中電源供電。考慮地鐵區間隧道線路較長，環境潮濕，容易出現燈具自帶蓄電池檢修、維護不到位的情況。當發生火災時，照明燈、方向標志燈及出口標志燈可能起不到照明及指示疏散路徑的作用。因此，區間隧道應采用集中控制型系統，燈具宜采用集中電源集中控制型消防應急燈具（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光源點亮快、光效高、壽命長等諸多優點，區間消防應急照明和疏散指示燈具應優先采用LED光源。地鐵區間隧道多采用盾構機，燈具安裝高度小于3000mm（以軌平面為參考面），方向標志燈安裝高度一般為500mm（以疏散平面為參考面）。區間隧道燈具及方向標志燈安裝示意圖參考圖2。根據GB51309-2018第3.2.1條第4款，應選擇A型燈具。區間燈具沿隧道走向線型布置，距離一般較長，因此燈具電壓應采用DC36V。區間隧道較為潮濕，根據GB51309-2018第3.2.1條第7款，燈具防護等級不應低于IP65。
1.2.2照度值及照明方案
根據GB/T16275-2008《城市軌道交通照明》表4“城市軌道交通各類場所正常照明"的標準值要求，隧道軌平面照度為5.0lx。根據GB51298-2018《地鐵設計防火標準》11.2.4條第2款：地下區間道床面疏散照明的低水平照度不應小于3.0lx（GB/T16275-2008第6.1.1條第b）條要求相同）。區間疏散平臺作為區間的疏散走道，其疏散照度按GB50016-2014《建筑設計防火規范》（2018年版）10.3.2條1款要求為不應低于1.0lx，早期部分城市軌道交通區間無疏散平面，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置疏散平臺，在設計時疏散平臺疏散照度宜按3.0lx考慮。區間隧道照度值如表1所示。
表1 區間隧道照度值
根據上述規范要求，正常照明照度值為5.0lx，疏散照明照度值為3.0lx。規范理解不同，目前有3種照明方案，如表2所示。地鐵區間發生火災時，應連續保證區間照明不間斷配電，方案1在火災時有照明燈熄滅，從以人為本的角度出發，不宜采用。一般地，發生火災時仍需工作、值守的區域才需要設置備用照明，區間發生火災時，更需要的是疏散乘客，方案2也不宜采用。方案3滿足設計規范要求，同時系統簡潔，方便施工。因此，區間照明疏散照明設計，照度值按5.0lx考慮GB/T33668-2017根據《地鐵疏散規范》第7.2條：區間聯絡通道的距離一般不超過600m，即設置在聯絡通道的集中電源配電范圍不超過300m。聯絡通道布置示意圖如圖3所示。
表2 區間照明方案比較
1.2.3疏散指示燈具及布置間距
地鐵區間隧道中，為了使乘客明確所處位置與疏散出口、安全出口的距離，加強疏散信心，宜采用帶有米標的方向標志燈。根據GB51298-2018第5.6.6條：地下區間縱向疏散平臺上應設置疏散指示標志和與疏散出口的距離標識。疏散指示標志和疏散出口的距離標識應設置在疏散平臺的側墻上，不應侵占疏散平臺寬度，間距不宜大于15m。GB/T33668-2017《地鐵疏散規范》第8.17條第f）款要求區間疏散指示標志可控制方向。
目前，有個別城市在區間設置蓄光型的米標標志牌是一種不可取的做法。地鐵區間隧道照度設計規范要求5.0lx，蓄光型米標牌亮度較低，且亮度的衰減較快，在發生火災時對出口距離的指示有限。然而，單獨設置電致發光米標牌也是一種不可取的做法，單獨設置電致發光米標牌需要從相應的應急電源供電，增加了配電線纜及線管，區間敷設管線較多，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“疏散照明設置"第D.3條：“在站臺、站廳、樓梯、通道及通道轉彎處附近，當不能直接看見或不能看清出口標志燈時，應設置指向標志燈。指向標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；對于袋形走道，不大于10.0m；在走道轉角區，不大于1.0m，指示標識應符合GB13495的相關規定。地鐵區間疏散指示燈沿區間隧道壁與疏散平臺平行布置，按GB51309-2018第3.2.9條要求，當方向標志燈的標志面與疏散方向平行時，燈具的設置間距不應大于10m。
地鐵區間隧道標志燈安裝高度一般在疏散平臺1m以下，按規范要求應選擇中型或小型標志燈。考慮與車站的統一性，建議區間隧道內采用中型標志燈。因此，可以得出方向標志燈不僅需要指示方向，同時具有雙向（指向可變）功能，還應具有顯示與疏散出口距離的功能。宜采用中型標志燈，布置間距應按≤10m（設計宜取10m），布置示意圖如圖4所示。
1.2.4集中電源應急供電時間
GB51298-2018《地鐵設計防火標準》11.2.5條：地下車站及區間應急照明的持續供電時間不應小于60min，由正常照明轉換為應急照明的切換時間不應大于5s。GB50157-2013《地鐵設計規范》15.5.5條：當正常交流電源全部退出，地下線路應急照明連續供電時間不應小于60min（注：GB51309-2018第3.2.4條、GB50016-2014《建筑設計防火規范》（2018年版）10.1.5條第2款均有類同要求）。地鐵區間疏散路徑須經過區間及車站，疏散路徑遠，且屬于人員密集場所的地下空間。GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》13.6.6條要求疏散照明時間≥60min，且第6.2.2條第4款EPS的蓄電池初裝容量應按疏散照明時間的3倍配置，即180min。
由于地鐵區間應急照明為一級負荷中特別重要負荷，如果蓄電池維護、管理不到位，應急時間滿足不了應急照明要求。因此，本著優先、以人為本的基本理念，應急照明蓄電池初裝容量按180min考慮較為合理。
1.3系統配電
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區間提供電源，即小里程1/2區間+車站+大里程1/2區間進行配電。GB51309-2018第3.3.5條要求任一配電回路燈具數量不宜超過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套燈具計算，供電范圍300m。照明燈具電氣計算如表3所示。
表3 照明燈具電氣計算
方向標志燈：采用LEDDC36V3W，間距10m布置，每一配電回路按30套燈具計算，供電范圍300m。方向標志燈電氣計算如表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選用耐火銅芯電線，其電壓等級應不低于交流300/500V。
表4 方向標志燈電氣計算
1.3.2配電系統圖
根據以上計算，集中電源總容量：S=2×3×8×20+2×1×3×30=1140W集中電源進線AC220V引自站臺層消防專用配電箱。按功率因數0.8考慮，其計算電流為：Ic=1140220×0.8=6.48A由于饋線負荷為照明燈具，集中電源交流進線開關可選擇C10A微型斷路器。根據GB51309-2018第3.3.6條，集中電源饋線回路保護開關額定值可取6A。從表3、表4推薦線纜截面的短路電流計算可知：若選擇C型脫扣器直流斷路器，瞬時脫扣范圍為7In～15In，在線纜末端發生短路時，靈敏度不滿足要求。集中電流饋出回路開關應選用6A的熔斷器。集中電源配電系統如圖5所示。
1.4應急照明控制器及通信線路
1.4.1應急照明控制器應急照明控制器
應設置在車控室，考慮國內地鐵車控室多采用一體化設計，建議將應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。控制器主機電源宜引自車控室內消防專用配電箱。應急照明控制器的自帶蓄電池電源應滿足主電源斷電后3h連續供電需求。應急照明控制器應具備與綜合監控系統（ISCS）、火災自動報警系統（FAS）通信的功能。當某區域發生火災時，應能接收FAS提供的火警信息，并根據著火區域，按短路徑疏散原則和避險疏散原則確定相應疏散指示方向。
1.4.2通信線路地鐵區間
燈具配電回路和燈具通信回路配接燈具應一致，其電源線和通信線可穿同一保護管，以方便施工安裝及節約工程投資。應急照明控制器與區間集中電源之間一般可采用樹形總線通信方式；當區間距離較長時，也可以采用樹形光纖通信方式。
1.5系統控制設計
正常情況下，區間照明燈應開啟節電模式，區間疏散指示燈應以1/2區間為界，各自指向就近車站；在非火災狀態下，系統主電源斷電后，區間照明燈具應由節電模式轉入應急點亮模式。系統主電源恢復后，區間照明燈具應恢復正常節能模式；在火災工況下，應急照明控制器應接收FAS系統指令，根據著火點位置、區間氣流組織和出口方向指向有效疏散方向。
2 安科瑞選型產品
綜合以上設計與要求，我司產品選型如下：
應急照明控制器
應急照明集中電源
燈具
3 結論
通過以上研究，對于地鐵區間隧道的消防應急照明和疏散指示系統，可以得出如下幾點結論：
a.區間隧道應采用集中控制型系統，燈具宜采用集中電源集中控制型消防應急燈具。
b.燈具應采用LED光源，電壓應采用DC36V，燈具防護等級不應低于IP65。
c.區間照明宜按疏散照明設計，照度值按5.0lx考慮。
d.方向標志燈應采用雙向（指向可變），還應具有米標顯示功能、顯示與出口距離的功能；尺寸宜采用中型標志燈，其布置間距為10m。
e.集中電源供電時間不應小于60min，從安全優先、以人為本的基本理念，持續供電時間宜按90min考慮。
f.區間照明和疏散指示配電應充分考慮電壓損失和短路電流影響，應采用熔斷器提供保護，而非斷路器。
g.設置在車控室的應急照明控制器應能對集中電源、燈具等實現監控及控制要求。火災工況下，方向標志燈及安全出口標志燈應能根據FAS提供的著火點位置信息、區間氣流組織和安全出口方向指向安全、有效疏散方向。
參考文獻
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[2].GB17945-2010《消防應急照明和疏散指示系統》[S].
[3].GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》[S].
[4].GB 50034 - 2013 建筑照明設計標準［S］.
[5].《地鐵區間應急照明設計方案探討》.李 昕,崔洪敏.
[6].安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊
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更新時間：2023-05-16 
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