感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用作者來(lái)源楊大雷《今日消防》2021年第07期JL轅人藤?zèng)_JT7背散射光距離1一?澹瓶時(shí)間』散.射光毓入光*距離L-C—且中.r為光速，j為渡起時(shí)間敞射光譜劇件反斯ft克斯光JVWY瑞利光舄r.斯托克斯光?—《5，石英分了的晶珞振動(dòng)；瑞利光|反斯托律沏孔呷;充改光

波長(zhǎng),上.宙涅|IF也5.k岸曳牛*■HU帕說(shuō)梅瞥觸堤摩令監(jiān)控斥切技#■*!iijwi>4S4主窕電圍聘M光纖押1JE殺統(tǒng)俎底擔(dān)n~,[lMWW|-gpr-B^I'KrtWiS4主窕電圍聘M光纖押1JE殺統(tǒng)俎底擔(dān)n~,[lMWW|-gpr-B^I'KrtWiK?*妙jz’k:n■Eli.Mllfi—I□ij'i-.]I護(hù)摑rHfM?±充irIf-n-阿道火宕衍誠(chéng)般艮吭禺圖％站打眼下夬果的集域姓虱圖普tS逐！07灑裾冷坪肄褂票燒I押器的擢口IBASI臺(tái)電技由蟲i^feiolfl摘要：地鐵隧道空間狹長(zhǎng)，且處于相對(duì)密閉狀態(tài)，一旦發(fā)生火災(zāi)，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧很難通過(guò)自然排煙散發(fā)出去，極易導(dǎo)致火勢(shì)蔓延;且濃煙積聚，給人員疏散和火災(zāi)撲救都將帶來(lái)很大的困難。文章針對(duì)感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)啟動(dòng)環(huán)控制冷系統(tǒng)以及對(duì)隧道火災(zāi)探測(cè)預(yù)警做簡(jiǎn)要論述。關(guān)鍵詞：消防;感溫光纖;地鐵;報(bào)警系統(tǒng)地鐵區(qū)間隧道存著空間窄，長(zhǎng)度長(zhǎng)等顯著特點(diǎn)，以筆者所在城市為例，地鐵區(qū)間隧道平均長(zhǎng)度達(dá)2500余米，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員疏散和滅火救援都很困難，必然會(huì)造成重大社會(huì)影響和財(cái)產(chǎn)損失，甚至?xí)斐芍卮笕藛T傷亡，因此，對(duì)于地鐵熱源的早期預(yù)警尤為重要。筆者以某地鐵工程為例，探討分析感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)在地鐵地下區(qū)間隧道防護(hù)救災(zāi)中的應(yīng)用，以供商榷。地鐵區(qū)間隧道熱源分析列車啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生熱量列車啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中均會(huì)在區(qū)間隧道產(chǎn)生大量熱量。在列車啟動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)繞組電流和電機(jī)控制機(jī)構(gòu)加速電阻作用，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，由電能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生熱量。列車制動(dòng)房面，當(dāng)前列車制動(dòng)主要采用電制動(dòng)加摩擦制動(dòng)。電制動(dòng)是通過(guò)改變電機(jī)的工作模式，產(chǎn)生制動(dòng)力矩，形成電阻制動(dòng)，期間會(huì)將電能轉(zhuǎn)化為熱能，形成熱量。摩擦制動(dòng)是將列車動(dòng)能通過(guò)機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉從而進(jìn)行制動(dòng)，也必然會(huì)產(chǎn)生大量熱量。列車平穩(wěn)運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生熱量在列車平穩(wěn)運(yùn)行過(guò)程中，維持運(yùn)行的牽引電力由于要克服空氣阻力、機(jī)械阻力等方面的影響和其自身牽引電機(jī)電能損失，會(huì)形成熱能損失，釋放大量熱量?？諝庾枇εc列車速度成正比，且由于受到地下匾間隧道相對(duì)封閉的影響，空氣壓縮嚴(yán)重，密度變大，阻力就會(huì)更大，為了維持快速行駛，所需消耗電能也將隨之也更大，產(chǎn)生的熱量也隨之增加。列車設(shè)備等生熱量地鐵列車在地下行駛，采用全封閉的車廂結(jié)構(gòu)，為了保證安全性、舒適性，配備了大量的輔助設(shè)施，以滿足乘客心理、生理需要和列車運(yùn)行需要，如空調(diào)、照明設(shè)備、氣動(dòng)空壓機(jī)、發(fā)電機(jī)組等。而這些設(shè)備在工作狀態(tài)下，就必然會(huì)產(chǎn)生熱能，尤其是空調(diào)設(shè)備，需要進(jìn)行熱量交換，將熱量排出。而由于運(yùn)行過(guò)程中的空間限制，在地下運(yùn)行期間，熱量也只能將進(jìn)入地鐵區(qū)間隧道內(nèi)。區(qū)間隧道排煙排熱效率低由于地鐵隧道構(gòu)造上的特殊性，通往地面的出入口數(shù)量少，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，大量的煙氣聚集在車站或區(qū)間隧道內(nèi)，易使溫度驟升，加之一般車站站廳與站臺(tái)層為上下構(gòu)造，空氣流通對(duì)流速度慢，受地面影響，風(fēng)亭數(shù)量較少，尤其是列車運(yùn)行過(guò)程中地下洞口的吸風(fēng)”效應(yīng)明顯，容易導(dǎo)致地下煙氣無(wú)法排出或被洞口卷回，排煙排熱效率低。同時(shí)，由于列車在隧道中運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生火災(zāi)，受隧道氣流及活塞效應(yīng)的影響，其煙氣蔓延速度及方向和地面建筑熱對(duì)流形式不同，呈現(xiàn)上游向下游的蔓延發(fā)展方向，即起火車廂后部受災(zāi)會(huì)更嚴(yán)重，且會(huì)比地面場(chǎng)所火災(zāi)更容易造成人員缺氧窒息，這對(duì)火災(zāi)工況下的排煙、送風(fēng)設(shè)備的啟動(dòng)機(jī)制和聯(lián)動(dòng)控制也提出了更高的要求。因此，如何控制區(qū)間隧道空氣溫度和壓力變化率，并控制隧道內(nèi)氣流滿足火災(zāi)和阻塞時(shí)的通風(fēng)、排煙要求，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站通風(fēng)系統(tǒng)等）事關(guān)重要。而在非火災(zāi)工況下隧道風(fēng)機(jī)是否動(dòng)作，隧道溫度是則重要的判斷依據(jù)。設(shè)置感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)既解決了地鐵隧道內(nèi)強(qiáng)磁場(chǎng)、多粉塵、強(qiáng)風(fēng)力、強(qiáng)噪音這一特殊環(huán)境下普通探測(cè)設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道環(huán)境溫度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行高溫預(yù)警，為監(jiān)控中心系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)指令提供依據(jù)和遵循。此外，感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)可對(duì)地下區(qū)間隧道、變電所、UPS不間斷電源電池組（機(jī)房）、電纜井、電纜夾層以及折返線和停車線的火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)，達(dá)到早期預(yù)警目的。2感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成及方案2.1感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)的原理基于拉曼散射的光纖溫度傳感器的探測(cè)原理是檢測(cè)后向拉曼散射光的光強(qiáng)，其光強(qiáng)會(huì)隨著檢測(cè)光纜周圍溫度的變化而變化，從而能測(cè)得光纜周圍的溫度值，并將相關(guān)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理，傳輸，最終得出環(huán)境溫度的檢測(cè)值，其探測(cè)原理如圖1所示?；馂?zāi)的重要特征是發(fā)光發(fā)熱，針對(duì)該特征，感溫探測(cè)器能夠準(zhǔn)確及時(shí)反饋探測(cè)場(chǎng)所的溫度信息，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較分析，進(jìn)而預(yù)警或者整合應(yīng)用。但由于后向拉曼散射光的光強(qiáng)非常微弱，甚至?xí)艿焦庠从绊懚嬖谝欢ǖ牟环€(wěn)定性，為保障感溫光纖探測(cè)精度，光纖在敷設(shè)和使用過(guò)程中，施工要求高，盡量避免折疊和扭曲，末端斷口處做屏蔽處理。2.2感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)的溫度信息傳遞流程感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)為線型差定溫光纖感溫探測(cè)器，一般報(bào)警動(dòng)作溫度設(shè)定值為60°C、70°C、85C且可調(diào)。感溫光纖實(shí)時(shí)監(jiān)視區(qū)間隧道及電纜夾層的溫度，并將溫度信息上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)，感溫光纖溫度信息傳遞流程如圖2所示。當(dāng)出現(xiàn)環(huán)境溫度的溫升速度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，感溫光纖系統(tǒng)將觸發(fā)綜合監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警;當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到第一級(jí)報(bào)警時(shí)，觸發(fā)綜合監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警進(jìn)行報(bào)警提示。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到火災(zāi)報(bào)警溫度時(shí)，除了觸發(fā)綜合監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警之外，還會(huì)觸發(fā)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。其溫度信息傳遞流程如圖2所示。2.3感溫光纖系統(tǒng)構(gòu)成某地鐵工程設(shè)置感溫光纖報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)地下區(qū)間隧道、地下區(qū)間停車線和折返線、車站電纜井及變電所電纜夾層等處的溫度、火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，系統(tǒng)組成如圖3所示。系統(tǒng)在車控室機(jī)房配置一套感溫光纖主機(jī)，主機(jī)采用一站一機(jī)方式，管轄范圍與車站火災(zāi)報(bào)警控制器一致感溫光纖報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)感溫光纖主機(jī)接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并通過(guò)輸入模塊與火災(zāi)報(bào)警控制器連接，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警控制器對(duì)感溫光纖報(bào)警系統(tǒng)火災(zāi)信息的監(jiān)視。感溫光纖分布安裝在地下車站站臺(tái)板下的電纜通道內(nèi)和變電所電纜夾層內(nèi)，并經(jīng)車站站內(nèi)電纜通道和變電所的電纜夾層后進(jìn)入隧道，設(shè)置在隧道供電電纜支架最上一層的上面，感溫光纖對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行分布式、線性的連續(xù)性溫度探測(cè)。被檢測(cè)對(duì)象有地鐵地下區(qū)間隧道內(nèi)、車站站臺(tái)板下電纜通道內(nèi)、折返線、站臺(tái)板下排熱風(fēng)口附近、隧道軌頂排熱風(fēng)道處、主變電站、車站站廳和站臺(tái)公共區(qū)吊頂內(nèi)。主變電所和站臺(tái)板下夾層感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)組成分別如圖4、圖5所示。感溫光纖主機(jī)通過(guò)兩個(gè)RJ45接口與ISCS系統(tǒng)交換機(jī)相連，上傳隧道火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的所有信息至ISCS系統(tǒng)，由ISCS系統(tǒng)完成車站級(jí)和中央級(jí)控制、監(jiān)測(cè)和管理等功能;配置以太網(wǎng)接口可供便攜機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、編程、測(cè)試、維護(hù)等操作;通過(guò)繼電器接點(diǎn)與FAS監(jiān)控主機(jī)連接。實(shí)時(shí)檢測(cè)隧道溫度與火災(zāi)情況，如發(fā)生火災(zāi)輸出報(bào)警信號(hào)。感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)與BAS、FAS的組成圖如圖6所示、感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)與BAS的接口如圖7所示。2.4感溫光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)與其他報(bào)警系統(tǒng)的組合應(yīng)用溫度是電力設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備溫度信息獲取電力設(shè)備的運(yùn)行狀況是電力系統(tǒng)故障預(yù)報(bào)與診斷的應(yīng)用重點(diǎn)。感溫光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)集光纖通訊、光纖傳感、光電控制等技術(shù)于一體，，通過(guò)光纖探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量光纖上各點(diǎn)的溫度變化，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被檢測(cè)區(qū)域的溫度狀況，解決了人工巡查、電磁影響等缺點(diǎn)，可精確定位升溫位置，對(duì)地鐵隧道進(jìn)行大范圍偵測(cè)，但作為電子類產(chǎn)品，本身就會(huì)存在一定的故障率，而且光纖施工安裝要求極高，如光纖的彎曲半徑控制、接頭連接控制、裝置固定等，尤其是地鐵隧道中列車長(zhǎng)期快速運(yùn)行帶來(lái)的風(fēng)壓，會(huì)對(duì)感溫光纖的固定帶來(lái)很大影響。筆者認(rèn)為，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化感溫光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)與電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的配套組合使用。目前，在一些民用建筑和地鐵設(shè)施內(nèi)，對(duì)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等設(shè)施的控制方式，考慮到誤報(bào)的影響，管理者一般都將其設(shè)置在手動(dòng)控制狀態(tài)，為了避免造成恐慌事件，產(chǎn)生不必要次生災(zāi)害，決策者往往無(wú)法迅速作出決斷。地鐵軌道內(nèi)的設(shè)施一旦產(chǎn)生相關(guān)報(bào)警，不能第一時(shí)間排查或采取必要措施，當(dāng)發(fā)生起火且地鐵列車被迫停靠在隧道區(qū)間內(nèi)時(shí)，極易造成旅客的心理恐慌，產(chǎn)生災(zāi)害。究其原因，地鐵的疏散演練開(kāi)展一般是以內(nèi)部員工為主，模擬乘客進(jìn)行疏散，廣大群眾沒(méi)有接受過(guò)類似的疏散逃生訓(xùn)練、不具備相應(yīng)的心理素質(zhì)，逃生現(xiàn)場(chǎng)容易造成混亂，尤其是對(duì)于采用三軌供電的地鐵列車，從地鐵專業(yè)工作人員進(jìn)行軌道斷電到完成接地操作期間，一旦逃生者不慎，極易觸電。而電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般具有對(duì)故障剩余電流、故障過(guò)電流、故障過(guò)電壓、溫度、故障電弧進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，但受限于安裝的回路或配電開(kāi)關(guān)后端用電設(shè)備眾多，無(wú)法精確定位到個(gè)體設(shè)備。對(duì)于地鐵工程而言，用電設(shè)備數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般建筑工程的，且往往在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，瞬間電流會(huì)激增，容易形成誤報(bào)，且無(wú)法有效排查。如果兩套系統(tǒng)配合使用，一方面提升探測(cè)的精度，另一方面增加探測(cè)的廣度，將會(huì)為地鐵控制樞紐遇到緊急狀況時(shí)做出正確決策提供有效數(shù)據(jù)支撐，從而真正使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)起來(lái)，避免處于擺設(shè)狀態(tài)。3感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)其他輔助功能感溫光纖在地鐵工程中的作用不僅僅是起到預(yù)警報(bào)警作用，對(duì)于地鐵運(yùn)營(yíng)的能耗資源節(jié)約也是大有用途。炎熱夏季時(shí)，采用閉式系統(tǒng)制式的地鐵環(huán)控系統(tǒng)采用閉式運(yùn)行，通常關(guān)閉隧道通風(fēng)井，打開(kāi)車站內(nèi)迂回風(fēng)道，車站一般采用空調(diào)系統(tǒng)，而區(qū)間隧道的冷卻是借助列車運(yùn)行的活塞效應(yīng)和在站臺(tái)處車站排熱系統(tǒng)兼排煙系統(tǒng)排除余熱。為了節(jié)省能耗，對(duì)軌行區(qū)軌排風(fēng)機(jī)系統(tǒng)確定工作溫度啟動(dòng)值。夏季確定為40°C~45°C,冬季確定為35°C~40°C，當(dāng)停車區(qū)溫度達(dá)到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度則開(kāi)啟軌行區(qū)軌排風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，這個(gè)溫度信息即由感溫光纖火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)探測(cè)提供。4結(jié)語(yǔ)感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)可抗電磁干擾、抗震動(dòng)、能在高溫、有灰塵、活塞風(fēng)流動(dòng)的等惡劣環(huán)境中正常工作，可對(duì)區(qū)間隧道、電纜夾層、電纜廊道溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)及定位，實(shí)現(xiàn)了區(qū)間隧道火災(zāi)報(bào)警功能。同時(shí)地鐵環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)感溫光纖探測(cè)系統(tǒng)提供的溫度參數(shù)，可對(duì)區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)、車站排熱風(fēng)機(jī)等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。參考文獻(xiàn)：[1]GB50517-2013,地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.⑵GB16280-2014,線型感溫火災(zāi)探測(cè)器[S].北京：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2014.GB50116-2013，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民出版社，2014.DB43T480-2009,線型光纖感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].太原：山西省公安消防總隊(duì).2009.張?chǎng)H.重慶地鐵銅鑼山隧道防災(zāi)通風(fēng)模式分析[J].制冷與空調(diào)(四川)，2015(01)：69-73.田德偉.關(guān)于合肥地鐵2號(hào)線光纖感溫探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置研究[J].中國(guó)科技投資，2018(20)：243-244.邊志美.地鐵屏蔽門、閉式和開(kāi)式系統(tǒng)環(huán)控能耗分析研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2007:1-83.龔偉，沈凱，吳喜平.地鐵列車運(yùn)行區(qū)間隧道熱負(fù)荷分析[J].地下工程與隧道，2011(03)：31-34.許桂紅.地鐵制動(dòng)系統(tǒng)的研究與仿真[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.ApplicationoftemperaturesensitivefiberopticdetectionsysteminthesubwayYangDaleiWuxiFireandRescueBrigadeAbstract:Subwaytunnelspaceislongandnarrow，andinarelativelyconfinedstate.Onceafireoccurs，thesmokegeneratedduringcombustionisdifficulttoemitthroughnaturalsmokeexhaust，whichcaneasilyleadtothespreadoffireandtheaccumulationofsmokewhichwillbringgrea