軌道交通隧道消防應急照明的研究與產品選型

王丹丹

自《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（GB51309-2018） 實施以來，城市軌道交通領域各建設單位和設計單位關(guan) 於(yu) 區間隧道如何執行該標準已經基本達成一致，即采用集中控製型消防應急照明和疏散指示係統（以下簡稱集中控製型係統）。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題，在設計過程中部分線路存在理解不一致的問題，導致設計方案不統一，因此有必要對各種設計方案進行分析。

根據《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（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係統均采用集中型控製係統，燈具選用A型燈具。常規的線路區間隧道長度一般在0.4～4 km，為(wei) 減少電壓降、減小電纜截麵，燈具電壓等級選取DC36V。

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

根據某軌道交通線路工程實際（盾構隧道內(nei) 徑為(wei) 5.4 m），選用功率為(wei) 10W、光效≥ 100 lm/W 的LED消防應急照明燈具（以下簡稱照明燈），燈具布置間距為(wei) 10m，燈具安裝高度為(wei) 2975mm（中心線距軌麵），距疏散平台麵2125mm。經過仿真模擬計算，可以滿足道床麵平均照度5 lx 和疏散低照度3 lx的要求。

《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（GB51309-2018）規定，任一配電回路配接燈具的數量不宜超過60隻，額定功率總和不應大於(yu) 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於(yu) 6A。按10W的照明功率計算，可以得到區間每個(ge) 配電回路能夠供電的照明燈數量為(wei) 17.28盞，考慮線路損耗，每個(ge) 配電回路供電的照明燈數量選取為(wei) 15盞。相鄰兩(liang) 個(ge) 照明燈采用不同的配電回路交叉供電，每個(ge) 配電回路所帶的照明燈均勻分布在300m範圍內(nei) ；300m範圍內(nei) 的標誌燈采用單回路供電，每個(ge) 配電回路供電的標誌燈數量為(wei) 30盞。

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

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

（1）方案一。將用於(yu) 區間照明的集中電源全部設置在鄰近車站站台層照明配電室，鄰近兩(liang) 個(ge) 車站的集中電源各負責為(wei) 半個(ge) 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境，設置於(yu) 照明配電室利於(yu) 通風和自動滅火。在國家標準編製組的相關(guan) 答疑中，建議集中電源設置在車站範圍內(nei) ，因此部分線路采用的方案為(wei) 將集中電源設置在車站配電室，直接向區間的應急燈具供電。但這種方案運用在長、大區間時，集中電源的供電半徑較大、線纜截麵較大、回路較多；且部分車站設置了配線，配線區不一定設置照明配電室，照明配電室距區間起終點的距離可能達100～200m，進一步變大了區間燈具供電線路的截麵。

（2）方案二。在區間聯絡通道處放置集中電源，如圖2所示。區間聯絡通道的距離一般不超過600m，車站集中電源和聯絡通道處的集中電源供電半徑不會(hui) 超過300m。方案二的燈具線纜截麵和總長度比方案一小。另外，區間隧道所用的集中電源容量一般為(wei) 1kVA左右，相比EPS 及其他專(zhuan) 業(ye) 使用的蓄電池容量已經較小，不一定要設置在照明配電室；且規範並無明確要求不可設置在區間隧道，隻是要求設置於(yu) 隧道場所和潮濕場所時應選擇防護等級不低於(yu) IP65的產(chan) 品。盡管蓄電池容量較小，但蓄電池設置在區間疏散通道內(nei) 仍存在安全隱患，且不方便巡視維護。

如果按10m間隔布置照明燈和標誌燈，無論采用方案一還是方案二，均可實現每300m的照明燈采用兩(liang) 回路交叉供電、每300m的標誌燈采用一回路供電。但對於(yu) 方案一，區間長度可能達3～4km，即使區間設置了中間風井，中間風井間、中間風井與(yu) 車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，需重點考慮電壓降問題。

方案一每個(ge) 回路可以接15盞照明燈、兩(liang) 回路交叉供電，每個(ge) 回路可供電的照明燈範圍為(wei) 300m內(nei) 。根據表1的計算結果，當采用方案一且不考慮車站配線的影響時，以每300m範圍為(wei) 一供電單元、隧道洞口為(wei) 參照點，則單個(ge) 區間的照明燈和標誌燈的配電線纜選取應滿足以下要求：

（1）0～300m範圍內(nei) ，照明燈配電線纜截麵應不小於(yu) 10 mm2、標誌燈配電線纜截麵應不小於(yu) 2.5mm2；

（2）300～600m範圍內(nei) ，照明燈配電線纜截麵應不小於(yu) 16mm2、標誌燈配電線纜截麵應不小於(yu) 4mm2；

（3）600～900m範圍內(nei) ，照明燈配電線纜截麵應不小於(yu) 25mm2、標誌燈配電線纜截麵應不小於(yu) 6mm2；

（4）900～1200m範圍內(nei) ，照明燈配電線纜截麵應不小於(yu) 35mm2、標誌燈配電線纜截麵應不小於(yu) 6mm2。

由於(yu) 方案一和方案二線纜選型原則不一樣，將導致兩(liang) 個(ge) 方案經濟性的差異。選取線路中4個(ge) 長度大於(yu) 60m的區間進行分析，區間1長約791m，中間設置1聯絡通道；區間2長約1105 m，中間設置1聯絡通道；區間3長約1732m，中間設置2聯絡通道；區間4長約2018m，中間設置3聯絡通道。

由表2可知，當區間隧道長度越長，兩(liang) 個(ge) 方案之間的費用差價(jia) 越大，方案二的經濟優(you) 勢明顯。假設集中電源設置在區間聯絡通道時的壽命比設置在車站照明配電室內(nei) 減短一半，則在方案一集中電源壽命周期內(nei) ，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，方案二的經濟優(you) 勢依然明顯。

《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（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(wei) 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，集中控製型係統分為(wei) 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站，存在經濟性較差的問題；集中電源設置在區間聯絡通道，將存在安全隱患。為(wei) 了解決(jue) 上述問題，部分線路采用燈具采用自帶蓄電池供電方式的集中控製係統，將應急照明配電箱設置在區間聯絡通道。由於(yu) 應急照明配電箱內(nei) 模塊主要為(wei) 整流模塊和通信模塊，無蓄電池，相比集中電源，對環境條件的要求不高、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似於(yu) 將蓄電池分散於(yu) 各個(ge) 燈具，當主電源斷開後燈具自動轉入自帶蓄電池供電，因此當配電回路出現損毀故障時，可靠性比集中電源高。但燈具自帶蓄電池時，燈具內(nei) 部結構變得更複雜，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於(yu) 各個(ge) 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，後期燈具維護工作量將增加。

該係統配合火災報警控製器使用時，在平時對係統內(nei) 的設備進行實時的監視和控製，便於(yu) 日常的管理和維護，保障係統的穩定運行。基於(yu) 此保證在火災發生時，能夠準確改變消防應急標誌燈具的指示方向，點亮消防應急照明燈，幫助建築內(nei) 的人群選擇逃生疏散路線，指引安全的逃生方向，保障群眾(zhong) 的人身安全，為(wei) 各類用戶擔心的安全問題解決(jue) 了後顧之憂。

集中電源型和自帶電源型兩(liang) 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(jia) 格稍高，但應急照明配電箱價(jia) 格比集中電源低，因此可以發現兩(liang) 種供電方式下各長度區間工程造價(jia) 相差不大。目前，大部分線路主要采用集中電源型燈具，隻有少部分線路采用自帶蓄電池型燈具。另外，《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（GB 51309-2018）國家標準編製組相關(guan) 答疑中也建議隧道區間宜采用集中電源型燈具。

在《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（GB51309-2018）實施之前，地鐵區間照明配電設計采用的電壓等級為(wei) 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，以滿足5lx的照度要求；火災工況下，關(guan) 閉一般照明，隻保留應急照明。

隨著《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（GB 51309-2018）的實施，目前各線路地下區間疏散照明均采用集中控製型消防應急照明和疏散指示係統，但對於(yu) 一般工作照明的設置不同線路有著不同方案，主要分為(wei) 兩(liang) 種。（1）一般照明采用電壓等級為(wei) AC220V，正常工況下，一般照明燈具被點亮，疏散照明燈處於(yu) 非持續模式，保持熄滅狀態；火災工況下，一般照明被切除，疏散照明燈應急點亮。（2）利用DC36V疏散照明兼做一般照明，且須處於(yu) 持續模式，正常工況下可以根據照度要求處於(yu) 節電點亮模式。

當疏散照明燈選用10W燈具、間隔10m布置時，可以滿足平均照度5lx和低照度3lx的要求。在方案一中，由於(yu) 疏散照明燈平時處於(yu) 熄滅狀態，一般照明為(wei) 了滿足平均照度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(nei) 照明燈具實際上是間隔5m一盞，即方案一實際上是在方案二的基礎上額外增加1套一般照明係統，造價(jia) 相對於(yu) 方案二更高，而且區間隧道內(nei) 存在兩(liang) 種不同電壓等級和製式的燈具，施工和維護相對複雜；但方案一嚴(yan) 格區分了一般照明和疏散照明。

《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》（GB51309-2018）並未明確限製消防應急照明不能兼做一般照明，其國家標準編製組相關(guan) 答疑中認為(wei) ，消防應急照明燈能否兼做一般工作照明主要取決(jue) 於(yu) 選用的照明燈具在符合回路功率和壓降指標的前提下、經過合理設計布置能否滿足一般工作照明的照度要求。

防應急照明和疏散指示係統主要由應急照明控製器、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。該套係統為(wei) 安科瑞公司自主研發，符合國家現行的行業(ye) 規範，可以滿足與(yu) AcrelEMS企業(ye) 微電網管理雲(yun) 平台或火災自動報警係統等進行數據交換和共享。

該係統配合火災報警控製器使用時，在平時對係統內(nei) 的設備進行實時的監視和控製，便於(yu) 日常的管理和維護，保障係統的穩定運行。基於(yu) 此保證在火災發生時，能夠準確改變消防應急標誌燈具的指示方向，點亮消防應急照明燈，幫助建築內(nei) 的人群選擇逃生疏散路線，指引安全的逃生方向，保障群眾(zhong) 的人身安全，為(wei) 各類用戶擔心的安全問題解決(jue) 了後顧之憂。

適用於(yu) 住宅、酒店、辦公樓、商城綜合體(ti) 、醫院、隧道管廊、軌道交通、地庫、倉(cang) 庫、工廠等各行業(ye) 的消防應急照明和疏散指示係統。

包含工具欄、平麵展示、圖層列表、狀態欄，可以直觀的查看監控設備的運行狀態，並根據狀態欄的現實內(nei) 容直接切換至故障具體(ti) 位置。

可以查看所有燈具狀態與(yu) 數量。

可查看曆史操作、故障、事件信息、可按日期進行查詢。

主要由應急啟動、應急停止與(yu) 手動火警組成，應急啟動與(yu) 停止用來測試設備應急功能是否正常，手動火警測試再具體(ti) 著火點下係統的啟動情況。

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題等方麵展開探討。