安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘 要】針對城市軌道交通中不同線(xiàn)路之間存在區間消防應急照明和疏散指示系統設計差異的問(wèn)題，文章對集中電源設置方案、集中電源型和自帶電源型供電方式，以及消防應急照明兼做一般工作照明三大問(wèn)題展開(kāi)了分析。首先，介紹了區間消防應急照明的照度要求、燈具和照明回路的設置，以及線(xiàn)纜截面的選取方法；然后，從方案優(yōu)缺點(diǎn)和經(jīng)濟性?xún)煞矫?，對三大?wèn)題進(jìn)行了分析。文章給出一定的總結性意見(jiàn)，供新建線(xiàn)路在方案設計階段參考。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；隧道消防應急照明；疏散指示系統；集中電源；自帶電源型；供電方式；一般工作照明

     自《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309-2018） 實(shí)施以來(lái)，城市軌道交通領(lǐng)域各建設單位和設計單位關(guān)于區間隧道如何執行該標準已經(jīng)基本達成一致，即采用集中控制型消防應急照明和疏散指示系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)集中控制型系統）。但針對集中電源設置位置、蓄電池的供電方式是采用集中電源還是燈具自帶蓄電池，疏散照明是否兼做一般工作照明等問(wèn)題，在設計過(guò)程中部分線(xiàn)路存在理解不一致的問(wèn)題，導致設計方案不統一，因此有必要對各種設計方案進(jìn)行分析。

1.相關(guān)參數的設置

     根據《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB 51309-2018）要求，目前城市軌道交通區間消防應急照明和疏散指示系統均采用集中型控制系統，燈具選用A型燈具。常規的線(xiàn)路區間隧道長(cháng)度一般在0.4～4 km，為減少電壓降、減小電纜截面，燈具電壓等級選取DC36V。

1.1 照度值

     《城市軌道交通照明》（GB/T 16275-2008）對城市軌道交通各場(chǎng)所正常照明的照度標準值進(jìn)行了相應規定，其中，區間隧道照度標準值為5 lx，參考平面為軌平面；區間線(xiàn)路疏散照明照度不小于3.0 lx。另外，《地鐵設計防火標準》（GB 51298-2018）規定，地下區間道床面疏散照明的低水平照度不應小于3.0 lx。根據上述要求可知，區間一般照明的照度要求為不小于5 lx，疏散照明不小于3 lx。

根據某軌道交通線(xiàn)路工程實(shí)際（盾構隧道內徑為5.4 m），選用功率為10W、光效≥ 100 lm/W 的LED消防應急照明燈具（以下簡(jiǎn)稱(chēng)照明燈），燈具布置間距為10m，燈具安裝高度為2975mm（中心線(xiàn)距軌面），距疏散平臺面2125mm。經(jīng)過(guò)仿真模擬計算，可以滿(mǎn)足道床面平均照度5 lx 和疏散低照度3 lx的要求。

1.2 燈具數量

    《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309-2018）規定，任一配電回路配接燈具的數量不宜超過(guò)60只，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。按10W的照明功率計算，可以得到區間每個(gè)配電回路能夠供電的照明燈數量為17.28盞，考慮線(xiàn)路損耗，每個(gè)配電回路供電的照明燈數量選取為15盞。相鄰兩個(gè)照明燈采用不同的配電回路交叉供電，每個(gè)配電回路所帶的照明燈均勻分布在300m范圍內；300m范圍內的標志燈采用單回路供電，每個(gè)配電回路供電的標志燈數量為30盞。

1.3 線(xiàn)纜截面

     根據國標圖集《19DX101-1建筑電氣常用數據》，消防應急燈具端子處電壓偏差允許值可為額定電壓的±20%。19D702-7中直流線(xiàn)路電壓損失計算方法中的簡(jiǎn)化計算公式為

 

2.1集中電源的設置方案

     《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309—2018）規定集中電源應設置在消防控制室、低壓配電室、配電間內或電氣豎井內，但區間隧道內無(wú)上述電氣用房，因此需考慮集中電源放置位置，目前主要有兩種方案。

     （1）方案一。將用于區間照明的集中電源全部設置在鄰近車(chē)站站臺層照明配電室，鄰近兩個(gè)車(chē)站的集中電源各負責為半個(gè)區間的燈具直接配電，如圖1所示。這種方案主要考慮蓄電池運行環(huán)境，設置于照明配電室利于通風(fēng)和自動(dòng)滅火。在國家標準編制組的相關(guān)答疑中，建議集中電源設置在車(chē)站范圍內，因此部分線(xiàn)路采用的方案為將集中電源設置在車(chē)站配電室，直接向區間的應急燈具供電。但這種方案運用在長(cháng)、大區間時(shí)，集中電源的供電半徑較大、線(xiàn)纜截面較大、回路較多；且部分車(chē)站設置了配線(xiàn)，配線(xiàn)區不一定設置照明配電室，照明配電室距區間起終點(diǎn)的距離可能達100～200m，進(jìn)一步變大了區間燈具供電線(xiàn)路的截面。

圖1 集中電源的設置方案一

     （2）方案二。在區間聯(lián)絡(luò )通道處放置集中電源，如圖2所示。區間聯(lián)絡(luò )通道的距離一般不超過(guò)600m，車(chē)站集中電源和聯(lián)絡(luò )通道處的集中電源供電半徑不會(huì )超過(guò)300m。方案二的燈具線(xiàn)纜截面和總長(cháng)度比方案一小。另外，區間隧道所用的集中電源容量一般為1kVA左右，相比EPS 及其他專(zhuān)業(yè)使用的蓄電池容量已經(jīng)較小，不一定要設置在照明配電室；且規范并無(wú)明確要求不可設置在區間隧道，只是要求設置于隧道場(chǎng)所和潮濕場(chǎng)所時(shí)應選擇防護等級不低于IP65的產(chǎn)品。盡管蓄電池容量較小，但蓄電池設置在區間疏散通道內仍存在安全隱患，且不方便巡視維護。

圖2 集中電源的設置方案二

2.2 經(jīng)濟性對比

     如果按10m間隔布置照明燈和標志燈，無(wú)論采用方案一還是方案二，均可實(shí)現每300m的照明燈采用兩回路交叉供電、每300m的標志燈采用一回路供電。但對于方案一，區間長(cháng)度可能達3～4km，即使區間設置了中間風(fēng)井，中間風(fēng)井間、中間風(fēng)井與車(chē)站的距離依然可能達2～2.4km；集中電源的供電半徑依然可能達1.2km，需重點(diǎn)考慮電壓降問(wèn)題。

2.2.1 線(xiàn)纜截面選取

     方案一每個(gè)回路可以接15盞照明燈、兩回路交叉供電，每個(gè)回路可供電的照明燈范圍為300m內。根據表1的計算結果，當采用方案一且不考慮車(chē)站配線(xiàn)的影響時(shí)，以每300m范圍為一供電單元、隧道洞口為參照點(diǎn)，則單個(gè)區間的照明燈和標志燈的配電線(xiàn)纜選取應滿(mǎn)足以下要求：

（1）0～300m范圍內，照明燈配電線(xiàn)纜截面應不小于10 mm2、標志燈配電線(xiàn)纜截面應不小于2.5mm2；

（2）300～600m范圍內，照明燈配電線(xiàn)纜截面應不小于16mm2、標志燈配電線(xiàn)纜截面應不小于4mm2；

（3）600～900m范圍內，照明燈配電線(xiàn)纜截面應不小于25mm2、標志燈配電線(xiàn)纜截面應不小于6mm2；

（4）900～1200m范圍內，照明燈配電線(xiàn)纜截面應不小于35mm2、標志燈配電線(xiàn)纜截面應不小于6mm2。

     當采用方案二時(shí)，由于集中電源的供電半徑≤300m，照明燈配電線(xiàn)纜截面可選擇10mm2、標志燈配電線(xiàn)纜截面可選擇2. mm2。

2.2.2 費用估算

     由于方案一和方案二線(xiàn)纜選型原則不一樣，將導致兩個(gè)方案經(jīng)濟性的差異。選取線(xiàn)路中4個(gè)長(cháng)度大于60m的區間進(jìn)行分析，區間1長(cháng)約791m，中間設置1聯(lián)絡(luò )通道；區間2長(cháng)約1105 m，中間設置1聯(lián)絡(luò )通道；區間3長(cháng)約1732m，中間設置2聯(lián)絡(luò )通道；區間4長(cháng)約2018m，中間設置3聯(lián)絡(luò )通道。

     4個(gè)區間消防應急照明和疏散指示系統費用估算如表2所示，費用包括集中電源、燈具、線(xiàn)纜配管等設備材料及安裝費用，其中設置在車(chē)站的集中電源不考慮進(jìn)線(xiàn)電纜的費用，設置在區間的集中電源考慮進(jìn)線(xiàn)電纜的費用。需要說(shuō)明的是，方案二中區間聯(lián)絡(luò )通道集中電源AC220V進(jìn)線(xiàn)電源采用車(chē)站雙電源切換箱直接饋出單回路至區間集中電源，未采用在聯(lián)絡(luò )通道設置雙電源切換箱的方式，這一方案區別對方案二造價(jià)影響不大，因此文章不再展開(kāi)探討。

     由表2可知，當區間隧道長(cháng)度越長(cháng)，兩個(gè)方案之間的費用差價(jià)越大，方案二的經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。假設集中電源設置在區間聯(lián)絡(luò )通道時(shí)的壽命比設置在車(chē)站照明配電室內減短一半，則在方案一集中電源壽命周期內，方案二集中電源需要重新更換一遍，考慮這一部分設備更換費用，方案二的經(jīng)濟優(yōu)勢依然明顯。

3.1供電方式

     《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309-2018）第3.3.1條規定，燈具的電源應由主電源和蓄電池電源組成，且蓄電池電源的供電方式分為集中電源供電方式和燈具自帶蓄電池供電方式。根據燈具蓄電池電源供電方式的不同，集中控制型系統分為集中電源型和自帶電源型，如圖3所示。

     （1）集中電源供電方式。集中電源供電方式下，集中電源全部設置在車(chē)站，存在經(jīng)濟性較差的問(wèn)題；集中電源設置在區間聯(lián)絡(luò )通道，將存在安全隱患。為了解決上述問(wèn)題，部分線(xiàn)路采用燈具采用自帶蓄電池供電方式的集中控制系統，將應急照明配電箱設置在區間聯(lián)絡(luò )通道。由于應急照明配電箱內模塊主要為整流模塊和通信模塊，無(wú)蓄電池，相比集中電源，對環(huán)境條件的要求不高、安全隱患小。

     （2）燈具自帶蓄電池供電方式。燈具自帶蓄電池供電方式類(lèi)似于將蓄電池分散于各個(gè)燈具，當主電源斷開(kāi)后燈具自動(dòng)轉入自帶蓄電池供電，因此當配電回路出現損毀故障時(shí)，可靠性比集中電源高。但燈具自帶蓄電池時(shí)，燈具內部結構變得更復雜，因此故障率比集中電源型燈具更高；蓄電池不再集中設置而是分散于各個(gè)燈具，燈具安裝在隧道壁，隧道壁溫度較高，對蓄電池壽命影響較大，后期燈具維護工作量將增加。

     該系統配合火災報警控制器使用時(shí)，在平時(shí)對系統內的設備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監視和控制，便于日常的管理和維護，保障系統的穩定運行?；诖吮ＷC在火災發(fā)生時(shí)，能夠準確改變消防應急標志燈具的指示方向，點(diǎn)亮消防應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線(xiàn)，指引安全的逃生方向，保障群眾的人身安全，為各類(lèi)用戶(hù)擔心的安全問(wèn)題解決了后顧之憂(yōu)。

3.2費用估算

     集中電源型和自帶電源型兩種供電方式的費用估算如表3 所示。自帶電源型燈具比集中電源型燈具價(jià)格稍高，但應急照明配電箱價(jià)格比集中電源低，因此可以發(fā)現兩種供電方式下各長(cháng)度區間工程造價(jià)相差不大。目前，大部分線(xiàn)路主要采用集中電源型燈具，只有少部分線(xiàn)路采用自帶蓄電池型燈具。另外，《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB 51309-2018）國家標準編制組相關(guān)答疑中也建議隧道區間宜采用集中電源型燈具。

 

4.1設置方案

     在《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309-2018）實(shí)施之前，地鐵區間照明配電設計采用的電壓等級為AC220V，包括一般照明和應急照明；區間每隔100～200m設置一處一般照明配電箱和應急照明配電箱，一般照明燈具和應急照明燈具交替布置。應急照明兼用一般照明，以滿(mǎn)足5lx的照度要求；火災工況下，關(guān)閉一般照明，只保留應急照明。

     隨著(zhù)《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB 51309-2018）的實(shí)施，目前各線(xiàn)路地下區間疏散照明均采用集中控制型消防應急照明和疏散指示系統，但對于一般工作照明的設置不同線(xiàn)路有著(zhù)不同方案，主要分為兩種。（1）一般照明采用電壓等級為AC220V，正常工況下，一般照明燈具被點(diǎn)亮，疏散照明燈處于非持續模式，保持熄滅狀態(tài)；火災工況下，一般照明被切除，疏散照明燈應急點(diǎn)亮。（2）利用DC36V疏散照明兼做一般照明，且須處于持續模式，正常工況下可以根據照度要求處于節電點(diǎn)亮模式。

4.2方案對比

     當疏散照明燈選用10W燈具、間隔10m布置時(shí)，可以滿(mǎn)足平均照度5lx和低照度3lx的要求。在方案一中，由于疏散照明燈平時(shí)處于熄滅狀態(tài)，一般照明為了滿(mǎn)足平均照度5lx的要求需要額外增加燈具。如果一般照明同樣選用10W燈具、間隔10m布置，則區間隧道內照明燈具實(shí)際上是間隔5m一盞，即方案一實(shí)際上是在方案二的基礎上額外增加1套一般照明系統，造價(jià)相對于方案二更高，而且區間隧道內存在兩種不同電壓等級和制式的燈具，施工和維護相對復雜；但方案一嚴格區分了一般照明和疏散照明。

    《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》（GB51309-2018）并未明確限制消防應急照明不能兼做一般照明，其國家標準編制組相關(guān)答疑中認為，消防應急照明燈能否兼做一般工作照明主要取決于選用的照明燈具在符合回路功率和壓降指標的前提下、經(jīng)過(guò)合理設計布置能否滿(mǎn)足一般工作照明的照度要求。

5.1系統概述

     防應急照明和疏散指示系統主要由應急照明控制器、消防應急照明集中電源或應急照明配電箱、消防應急燈具等幾部分組成。該套系統為安科瑞公司自主研發(fā)，符合國家現行的行業(yè)規范，可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

     該系統配合火災報警控制器使用時(shí)，在平時(shí)對系統內的設備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監視和控制，便于日常的管理和維護，保障系統的穩定運行?；诖吮ＷC在火災發(fā)生時(shí)，能夠準確改變消防應急標志燈具的指示方向，點(diǎn)亮消防應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線(xiàn)，指引安全的逃生方向，保障群眾的人身安全，為各類(lèi)用戶(hù)擔心的安全問(wèn)題解決了后顧之憂(yōu)。

5.2應用場(chǎng)所

      適用于住宅、酒店、辦公樓、商城綜合體、醫院、隧道管廊、軌道交通、地庫、倉庫、工廠(chǎng)等各行業(yè)的消防應急照明和疏散指示系統。

5.3系統結構

5.4系統功能

5.4.1系統運行主界面

     包含工具欄、平面展示、圖層列表、狀態(tài)欄，可以直觀(guān)的查看監控設備的運行狀態(tài)，并根據狀態(tài)欄的現實(shí)內容直接切換至故障具體位置。

 

5.4.2燈具配置界面

     可以查看所有燈具狀態(tài)與數量。

5.4.3信息界面

     可查看歷史操作、故障、事件信息、可按日期進(jìn)行查詢(xún)。

 

5.4.4權限管理界面

     主要由應急啟動(dòng)、應急停止與手動(dòng)火警組成，應急啟動(dòng)與停止用來(lái)測試設備應急功能是否正常，手動(dòng)火警測試再具體著(zhù)火點(diǎn)下系統的啟動(dòng)情況。

5.5系統硬件配置

5.5.1應急照明控制器選型

5.5.2 應急照明集中電源

5.5.3 防爆應急照明集中電源

 

5.5.4 A型集中電源集中控制燈具選型

 

     文章主要針對地鐵區間隧道消防應急照明集中電源設置方案、蓄電池電源供電方式和一般照明設置問(wèn)題等方面展開(kāi)探討。

    （1）集中電源裝置設置在車(chē)站利于運維管理且蓄電池運行條件較好，但這種方案的造價(jià)比設置在區間聯(lián)絡(luò )通道更高，且區間隧道越長(cháng)差價(jià)越大。

    （2）集中電源型和自帶電源型兩種供電方式在工程造價(jià)方面差別不大，但自帶電源型方案后期的燈具維護工作量較大。

    （3）消防應急照明燈兼做一般工作照明可以節省工程造價(jià)，發(fā)揮應急照明燈的功能。

 

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[7] 住房和城鄉建設部. 地鐵設計防火標準: GB 51298—2018[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2018.

[8] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

 

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，銷(xiāo)售工程師，主要負責應急照明和疏散指示系統的研發(fā)、應用。