地鐵區(qū)間隧道應急照明設計方案探討

更新時間：2023-04-28 　點擊次數： 1107次

【摘要】針對地鐵區(qū)間隧道較長，火災發(fā)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(tǒng)技術標準》，探討地鐵區(qū)間隧道的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計方案。

【關鍵詞】地鐵；區(qū)間隧道；應急照明；疏散指示

引言

目前，對于車站、區(qū)間的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)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(qū)間隧道長度約0.8～4km。當區(qū)間發(fā)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(guī)的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)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(tǒng)技術標準》、GB51298-2018《地鐵設計防火標準》、GB/T33668-2017《地鐵安全疏散規(guī)范》、GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》（2018年版）及結合實際地鐵工程，對地鐵區(qū)間隧道消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計方案進行探討。

1、系統(tǒng)設計

地鐵區(qū)間隧道的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計主要包括：系統(tǒng)類型選擇、消防應急照明燈具和疏散指示燈具選擇、系統(tǒng)的配電設計、系統(tǒng)的通信設計、系統(tǒng)的控制設計共5個方面的內容。為簡化描述，專業(yè)術語名稱按如下簡化：消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)簡稱“系統(tǒng)"；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(tǒng)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(guī)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(tǒng)的系統(tǒng)類型應選擇集中控制型系統(tǒng)。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(qū)集中電源供電。考慮地鐵區(qū)間隧道線路較長，環(huán)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(fā)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(qū)間隧道應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(yōu)點，區(qū)間消防應急照明和疏散指示燈具應優(yōu)先采用LED光源。地鐵區(qū)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(qū)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(qū)間燈具沿隧道走向線型布置，距離一般較長，因此燈具電壓應采用DC36V。區(qū)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(qū)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(qū)間疏散平臺作為區(qū)間的疏散走道，其疏散照度按GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)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(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置疏散平臺，在設計時疏散平臺疏散照度宜按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)生火災時，應連續(xù)保證區(qū)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(fā)，不宜采用。一般地，發(fā)生火災時仍需工作、值守的區(qū)域才需要設置備用照明，區(qū)間發(fā)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(guī)范要求，同時系統(tǒng)簡潔，方便施工。因此，區(qū)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(guī)范》第7.2條：區(qū)間聯(lián)絡通道的距離一般不超過600m，即設置在聯(lián)絡通道的集中電源配電范圍不超過300m。聯(lián)絡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(qū)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(guī)范》第8.17條第f）款要求區(qū)間疏散指示標志可控制方向。

目前，有個別城市在區(qū)間設置蓄光型的米標標志牌是一種不可取的做法。地鐵區(qū)間隧道照度設計規(guī)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(fā)生火災時對出口距離的指示有限。然而，單獨設置電致發(fā)光米標牌也是一種不可取的做法，單獨設置電致發(fā)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(qū)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(qū)，不大于1.0m，指示標識應符合GB13495的相關規(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(qū)間隧道標志燈安裝高度一般在疏散平臺1m以下，按規(guī)范要求應選擇中型或小型標志燈。考慮與車站的統(tǒng)一性，建議區(qū)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(qū)間應急照明的持續(xù)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(guī)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(xù)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(guī)范》（2018年版）10.1.5條第2款均有類同要求）。地鐵區(qū)間疏散路徑須經過區(qū)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(qū)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(yōu)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(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區(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。

1.3.2配電系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(xù)供電需求。應急照明控制器應具備與綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、火災自動報警系統(tǒng)（FAS）通信的功能。當某區(qū)域發(fā)生火災時，應能接收FAS提供的火警信息，并根據著火區(qū)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(qū)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(jié)約工程投資。應急照明控制器與區(qū)間集中電源之間一般可采用樹形總線通信方式；當區(qū)間距離較長時，也可以采用樹形光纖通信方式。

1.5系統(tǒng)控制設計

正常情況下，區(qū)間照明燈應開啟節(jié)電模式，區(qū)間疏散指示燈應以1/2區(qū)間為界，各自指向就近車站；在非火災狀態(tài)下，系統(tǒng)主電源斷電后，區(qū)間照明燈具應由節(jié)電模式轉入應急點亮模式。系統(tǒng)主電源恢復后，區(qū)間照明燈具應恢復正常節(jié)能模式；在火災工況下，應急照明控制器應接收FAS系統(tǒng)指令，根據著火點位置、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