朱丽娟

(苏州轨道交通有限公司，江苏苏州 215006)

轨道交通区间隧道作为一级保护对象，其两侧敷设大量的电力电缆、弱电系统电缆，为实现此区域内的火灾探测和火灾报警，国内采用的方案也有所不同。

1 区间FAS系统方案概述

通过对各城市轨道交通区间FAS系统的调研，区间FAS系统的设置方案目前主要有如下几种:1)地下区间隧道外墙设置手动火灾报警按钮(带电话插孔)，地下区间隧道每隔50 m设置一个手动火灾报警按钮(带电话插孔)用于火灾时人员的手动报警，以此确认火灾发生位置，并结合行车情况、着火点的情况，启动相关联动程序。2)在区间消火栓旁边设置消火栓报警按钮，在消火栓旁边设置消火栓按钮，在火灾时，需要用水的情况下向车站级发出要求启动消防水泵的信号，启动消防泵为区间提供消防水源。3)在区间隧道设置感温光纤探测系统。

2 区间感温光纤系统的构成及功能

随着技术的发展，感温光纤系统凭借其较高的利用率及扩展性，已被较多城市的轨道交通所采用。

2.1 系统构成概述

感温光纤探测系统主要由光纤传感器(即感温光缆)、感温光缆控制器(测温主机)和光纤测温软件、光纤连接器件等组成。

1)感温光纤。光纤传感器由石英玻璃光纤组成，外层为金属护套，可以有效抵抗化学腐蚀、缓冲机械冲击，可以在十分恶劣的条件下工作。

2)感温光缆控制器(测温主机)。感温光缆控制器由光频发生器、切换电源、微处理器、网络接口等构成。用于光电转换和信息处理，以监测火灾信息、传感器故障信息。控制器具有以太网和硬线等多种接口形式与其他系统连接。

3)光纤测温软件。光纤测温软件安装在感温光缆控制器上。实现系统的控制、信号处理、显示、储存和打印及外部接口和其他扩展功能的实现。

2.2 系统功能概述

1)实时监视功能。能够全面、连续、动态、实时、在线监测被测对象的火灾和温度状况，并对其准确定位和各种报警。

2)智能故障分析。能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾温度进行快速地判断和分析，能够准确及时判断被测对象的事故类型(如温度异常、火灾、冻灾的类型)，显示事故点的温度/区域/位置。

3)数据处理功能。能够对不同类型的数据进行统计、保存、查询、打印、复制。数据类型有整个被测范围各点(1 m一个点)的一级预报警数据，二级预报警数据，事故报警数据，异常温度数据，正常温度数据，日/月/年平均温度数据，火情分析数据等。

4)具有信息化管理功能。感温光纤火灾报警系统能够提供全线地铁隧道内感温探测光纤的温度分布图实时显示，使操作人员对温度分布一目了然。

可通过与综合监控系统的网络接口，将全线区间隧道的温度和报警、系统故障信息上传至控制中心，并在综合监控工作站显示。

3 区间感温光纤报警系统设置方案

3.1 设置原则

1)区间隧道FAS系统总体原则。区间隧道火灾报警区域的划分，在原则上以区间隧道的中点为界(但考虑到线缆过轨等因素，一般选择在区间联络通道处划分)，前后区域分别纳入相邻车站FAS，相邻车站的FAS车站级系统协同对区间隧道的火灾报警进行监控。

2)区间感温光纤系统方案。同样感温光纤系统作为FAS的一部分，其管理模式与区间隧道FAS系统的总体原则保持一致。但考虑到区间感温光纤报警系统的可靠性，提出如下几种可实施方案:

方案一:上下行区间各敷设一根感温光纤，以区间隧道中点为界，相邻车站也同样敷设一根感温光纤至隧道中点，相邻车站各管理半个区间(见图1)。

图1 方案一构成示意图

本方案界面清晰，两端车站各管理半个区间，但区间感温光纤或者主机发生故障时将对所管辖区间的火灾探测造成影响，整体投资较低，安全性一般。

方案二:上下行区间各敷设一根4芯以上的感温光纤(每台主机各用2芯，但所属2芯不同时与两台主机连接)，物理上不划分区间中点，但软件界面上划分车站所管辖的半个区间及下一车站所属半个区间(见图2)。

图2 方案二构成示意图

本方案是方案一物理故障的一定改善，即当感温光纤主机发生故障时由另一个车站的主机代替故障车站所管辖区间的火灾探测。本方案在实施过程中需要对设备软件的区域划分，同时若一个车站的主机发生故障，另一个车站替代时，区间火灾的联动、报警确认问题将对运营管理有一定的影响，同时若站间距过长对区间感温光纤的要求及投资将成倍增加。

方案三:车站所管辖一端半个区间的上下行，敷设一根4芯以上的感温光纤(上下行各用2芯，但所属2芯不同时与一台主机的两个端口相连)，在区间联络通道处迂回至车站主机，软件界面上划分上下行区间(见图3)。

图3 方案三构成示意图

本方案整体与方案二雷同，但车站主机的管理方式与方案一一致，均只管理所属区间的火灾探测，本方案避免了因一路感温光纤通信口发生故障时对系统造成的影响，相对方案二不会造成跨站火灾联动，报警确认问题，整体投资适中，可实施性较好。方案推荐。综上所述，鉴于火灾自动报警联动及报警确认的特殊性及投资，建议采用方案三。

3.2 设备的布置

1)设备布置需要考虑的因素。隧道内行车引起的震动;机车启动停止造成的电磁干扰;隧道内的潮湿环境;隧道内鼠类可能啮咬设备造成损坏;其他影响系统运行的干扰。

2)感温光纤控制器的布置。感温光纤控制器安装在车站车控室或综合监控设备室内。

3)区间隧道内感温光缆的布置。感温光纤感知环境温度的热量来源包括辐射热和对流热，对流热主要依靠热空气上升聚集于隧道顶部传播，而辐射热则基本采取直线形式传播。根据试验数据分析，隧道内发生火灾时，辐射热和对流热对感温光纤温度探测的影响基本相当，同时正如前述分析，对流热传播只有当车厢内火势较大时才能被有效探测，所以对车厢的火灾探测应考虑以辐射热为主。所以感温光缆应该安装于隧道内壁与列车车窗等高处，这样的话，如果车厢内发生火灾，感温光纤可以透过车窗感知辐射热量，从而提供对火灾的尽早报知。

在隧道两侧设备界限内，分别安装有环网供电电力电缆桥架和弱电电缆桥架，感温光缆应布置于电力电缆一侧，同时提供对电力电缆的火灾探测保护。同时，因电力电缆桥架一侧正好位于两条行车隧道内侧，这样布置感温光纤还可以避免感温光纤的跨轨铺设。

根据前述感温光纤布置，地铁区间隧道内的系统截面见图4。

图4 感温光纤隧道内布置示意图

4 区间感温光纤报警系统与其他相关系统的关系

1)与车站FAS系统的关系。感温光纤报警系统主机通过继电器或通信方式与FAS系统报警控制器通信，将区间的火警、故障信息，传输至FAS报警控制器。

2)与综合监控系统的关系。分布式光纤测温系统设置与综合监控系统的互联接口，通过综合监控系统工作站查看系统运行数据信息。

5 总体分析及展望

实际应用证明感温光纤系统凭借其较好的可实施性及性价比，是传统区间隧道火灾报警系统的有力补充，同时感温光纤系统的其他扩展应用也在不断的使用中扩展引入。

1)对地下区间隧道内温度场的实时监测。正常情况下，系统可兼作BAS的区间温度探测器，进行隧道环境温度监测，可对隧道通风系统进行节能控制;列车阻塞时，可依据隧道内真实情况进行阻塞模式控制。

2)对区间环网电缆的保护。系统可对区间环网电缆的发热情况(主要是监控电缆接头的发热情况)，实时监测，在电缆接头温度异常时能及时告警处理，保证系统的正常运营。

3)站台板下及电缆夹层区域的火灾报警。现阶段未采用感温光纤系统的轨道交通变电所电缆夹层下大多采用感温电缆探测系统，因其存在较高的误动作及维护的不便，引起众多运营部门的诟病。同时未设置相应火灾报警设备的站台板下，因存在众多的电缆等也有较高的安全隐患。此时若区间设置感温光纤系统，在光纤的布置时可将电缆夹层及站台板下等不宜检修的区域一并设置感温光纤，可将以上问题全部解决。

6 结语

感温光纤系统作为一个比较新兴的火灾探测手段，可以预知其在轨道交通行业中的应用也将越来越广。

［1］朱 军，范 典.光纤光栅隧道火灾探测器的设计研究［J］.武汉理工大学学报，2007，29(4):107-109.

［2］陈 飚，范 典，王立新.基于光纤光栅传感器的隧道火灾报警监测系统［J］.公路交通科技(应用技术版)，2006(7):122-212.

［3］张在宜，郭 宇，馀向东，等.分布式光纤传感温度报警系统［J］.计量技术，2000(2):24-26.