综合监控的区间隧道ＴＦＤＳ系统设计与研究.doc

专业知识分享版
摘　要：从区间隧道火灾的特殊性出发，分析面向地铁综合监控的区间隧道光纤感温探测系统设置必要性和重要性，对其在地铁内的设置方案、与综合监控的接口及其系统功能进行研究与设计，最后，给出不同温度下，系统联动区间隧道通风模式的具体实现流程。
关键词：地铁综合监控；光纤感温探测系统；区间通风模式

随着我国轨道交通的迅速扩建，轨道交通已成为公众 ＯＤ出行的重要选择之一，轨道交通的大运载量在带给公众便利的同时，也带来巨大的客流集聚效应，若没有完善的防灾系统和减灾设施，地下车站以及营运车辆在发生火灾时，特别容易造成重大的人员伤亡和经济损失。由于地铁列车运行在地下，因此，地下区间隧道内列车的安全运行已成为设计的关键问题之一，列车一旦在隧道内发生火灾，由于隧道区间较长，造成可能发生火灾的位置点较分散，因此，迅速准确地判断具体的火灾位置并采取相应的应对措施是地铁安全系统的重点。
区间隧道火灾与地面建筑火灾相比有其特殊性，主要表现：①区间隧道空间小，地铁车厢内乘客数量多，给救援与疏散带来困难，易造成人群伤亡；②区间隧道内温度上升快，易燃品多，火灾易蔓延，据日本消防研究所进行的模型隧道火灾试验结果表明，隧道内燃料的燃烧速度是敞开空间的３倍，隧道内的温度最高可达到１　０００℃，地铁列车的车座、顶棚及其他装饰材料一旦着火，易造成火势的扩大；③区间隧道内通风不足，燃烧不充分，将产生大量浓烟、ＣＯ和ＣＯ２等有毒气体，同时隧道排风、排烟口少，与地面空气对流速度慢，地下洞口的“吸风”效应使向外扩散的烟雾部分又被洞口卷吸回来，易令人窒息；④区间隧道内光线黑暗，易使乘客产生心理恐慌，不能按照疏散指示灯的指向和广播的指挥迅速撤离车站，从而造成场面混乱，甚至人员伤亡。
因此，对区间隧道火灾的探测显的尤为必要，尤其是面向地铁综合监控的区间隧道火灾探测系统，而 ＴＦＤＳ隧道火灾光纤感温探测系统是目前应用于隧道火灾探测的最成熟技术之一。

１　系统设置与接口设计与研究
根据我国地铁设置综合监控系统（集成 ＢＡＳ／ＦＡＳ）的特点，本方案设计的区间隧道光纤感温探测系统在地下车站和区间隧道采用一站（含区间隧道）一套测温主机（４通道主机），对站台的上下行分别进行监测，每台主机的有效监测范围为相邻两个站台的一半，只在地下车站设置，采用自然通风段车站及高架站不设置，如图１所示。

此方案，相较于通常情况下采用两站（含区间隧道）共用一套测温主机方案的好处在于，每台探测主机所监测区域的缩小，这样使主机探测周期降低，大大提高火灾探测和报警的速度，并且在发生故障和火灾时，便于相邻车站的人员进行管理、维护和施救。
区间隧道光纤感温探测系统，通过主机的通信接口接入车站级综合监控网络，车站级综合监控系统直接读取隧道感温光纤系统的状态及报警信息，同时，把火灾信息上传至中央级综合监控系统，由中央级综合监控系统统一协调调度，下发相应的隧道火灾模式指令到对应的车站ＢＡＳ系统，以启动隧道火灾模式进行疏散、救援和灭火，并通过硬线接口方式将各区域火灾信息发送给地铁车站的ＦＡＳ系统，提高火灾预、报警的可靠性。
区间隧道光纤感温探测系统与地铁车站其他系统的接口如图２所示。

２　系统功能设计与研究
光纤感温主机将全部信息（正常数据信息、异常数据信息、火灾报警信息、统计信息等）通过通信接口 ＲＪ４５上传至车站级综合监控系统，车站级综合监控系统将显示所有信息、实现各种功能，该信息通过车站级综合监控系统骨干网上传至中央级综合监控系统，在中央的操作工作站，实时显示所有区间隧道的温度曲线分布，也可以以电子地图的方式监视所有分区的温度和报警／故障信息。
口 ＲＪ４５上传至车站级综合监控系统，车站级综合监控系统将显示所有信息、实现各种功能，该信息通过车站级综合监控系统骨干网上传至中央级综合监控系统，在中央的操作工作站，实时显示所有区间隧道的温度曲线分布，也可以以电子地图的方式监视所有分区的温度和报警／故障信息。
区间隧道光纤感温探测系统设计功能如下：
１）综合监控系统将在车站（部分车站）与光纤感温探测系统相连，通过与测温主机的数据接口，接收隧道不同分区的温度及设备信息，将全部信息（正常数据信息、异常数据信息、火灾报警信息、统计信息等）通过通信接口 ＲＪ４５上传至车站级综合监控系统，车站级综合监控系统将显示所有信息、实现各种功能，通过模块输入输出的方式通过硬线将区间火情传送给车站ＦＡＳ系统。
２）中央的操作工作站，实时显示所有区间隧道的温度曲线分布，也可以以电子地图的方式监视所有分区的温度和报警／故障信息，操作人员以高级密码登录时，系统允许其通过任意一台图形计算机对光纤感温火灾探测系统进行远程设置调整其报警参数。
３）实时测量隧道分区温度，并以图文方式在综合监控系统车站工作站上，并可通过数据接口将相关温度信息传送给环控电控柜控制设备。
４）完整的图形软件功能，如基本的软件操作、显示、定位、报警、编辑、操作、查询、权限设置、打印等。
５）提供各分区的温度、在线温升变化等图文资料。
６）设备具备自检功能，能够对测温主机故障、感温光纤断路故障进行报警。
７）在超限的情况下提示环控调度启动区间通风模式。

３　系统联动通风模式研究与设计
当 ＴＦＤＳ将实时温度信息通过综合和监控传送给环控电控柜控制设备，当监测到的温度超限时（Ｔ０＜Ｔ＜Ｔ３，Ｔ０为通风模式超限温度，Ｔ３为火灾模式预警温度），分车站轨行区通风模式和区间隧道通风模式开始启动通风模式。
３．１　车站轨行区通风模式
ＴＦＤＳ通过与探测地点所在的车站级综合监控系统的连接，将温度信息由综合监控系统骨干网上传至中央级综合监控系统，启动相应探测地点所属车站的轨行区通风模式，确认后，中央级综合监控系统下发指令到该车站的综合监控系统，确认后，由车站综合监控系统下发启动指令到 ＢＡＳ系统，并由ＢＡＳ系统下发指令到环控电控柜控制设备，此时启动该车站轨行区通风模式，通过 Ｕ／０轨顶风机进行通风和排热，在实时温度低于既定模式停止温度（Ｔ＜Ｔ１，Ｔ１为超限停止温度），手动执行该车站轨行区的正常工况模式。
此外，也可以通过温度判定，自动启动和自动停止上述通风模式。ＴＦＤＳ联动通风模式的信息流程图如图４所示。
此种情况下 ＴＦＤＳ联动通风模式温度曲线图如图５所示。

３．２　区间隧道通风模式
ＴＦＤＳ信息由综合监控系统骨干网上传至中央级综合监控系统，提示环控调度启动相应区间隧道的通风模式，确认后，中央级综合监控系统分别下发指令到该区间隧道的两个相邻车站的综合监控系统。车站综合监控系统接收指令后，下发相应的车站１和车站２通风模式到各自 ＢＡＳ系统，并由其下发指令到环控电控柜控制设备以启动该车站的 Ｕ／０轨顶风机和 ＴＶＦ轨底风机等通风设备，当两个车站的通风模式都启动成功时，则此区间隧道通风模式启动完成，进行区间隧道的通风和排热。在实时温度低于既定模式停止温度（Ｔ＜Ｔ１，Ｔ１为超限停止温度），手动执行正常轨行区通风模式。
此外，也可以通过温度判定，自动启动和自动停止上述通风模式。
此种情况下 ＴＦＤＳ联动通风模式的信息流程图如图６所示。

此种情况下 ＴＦＤＳ联动通风模式温度曲线图如图７所示。

３．３　其他情况通风模式
除上述两种情况，当 ＴＦＤＳ监测到的隧道实时温度超过预警温度时（Ｔ＞Ｔ３），系统会报预警，并把相关预警信息和温度信息上传至相应车站和中央综合监控系统；若温度继续上升，到达火警温度时（Ｔ＞Ｔ４），系统报火警信息，上传火警信息至相应车站和中央综合监控系统，经由环控调度确认后，启动相应的隧道火灾模式。
此种情况下 ＴＦＤＳ联动通风模式的信息流程图如图８所示。

４　结束语
由于区间隧道环境的特殊性，以及隧道火灾工况的多样性和不确定性，需要有较优的区间隧道光纤感温探测系统的设置及功能设计方案，同时，当列车在区间隧道发生火灾时，准确无误地探测火情，并根据监测温度，启动最优的通风模式是区间隧道光纤感温探测系统设计与研究的关键。

使命：加速中国职业化进程 联系电话：[phone]