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B型城轨车辆火灾探测及细水雾灭火系统配置方案研究

发表时间：2020/5/28 来源：《建筑科技信息》2020年1期作者：冯中兴景凤斌

[导读] 本文以B型城轨车辆为例，分析了火灾探测及细水雾灭火系统配置方案的改造设计。分析其工作原理及在B型城轨车辆应用的安装方案。

        摘要：本文以B型城轨车辆为例，分析了火灾探测及细水雾灭火系统配置方案的改造设计。分析其工作原理及在B型城轨车辆应用的安装方案。
        关键词：B型城轨车辆；细水雾灭火；火灾探测报警；
        引言：城市轨道车辆在运行期间，运输密度高，人员拥挤，火灾发生初期具有很高的隐蔽性，人不易察觉，一旦火灾火势扩大后，多数乘客会心理恐慌，寻找并使用灭火器自救的能力低，此时若有自动探测灭火系统进行灭火扑救，将有效控制火势，防止蔓延，保护人民群众人身财产安全。因此火灾探测及细水雾灭火系统在城市轨道交通中的应用具有重大的实用价值。
        一，火灾报警及细水雾灭火系统方案
        1.1 系统构成
        火灾探测及细水雾灭火系统由火灾报警系统及细水雾灭火系统两个部分构成。火灾报警系统包含控制器、操作按钮、元件衬板、点式探测器及吸气式探测器等部件，细水雾灭火系统包含瓶组系统、阀门箱、管路及喷头等部件。
        当探测器探测到火情并将火情信息发送给控制器，由控制器进行逻辑判断并向司乘人员发出声光报警，当司乘人员触发系统启动按钮，则控制器联动细水雾系统相关执行机构（阀门及瓶组系统），对火情区域进行细水雾释放。当列车正常运行（无火情）时，控制器可以实时显示并记录系统运行状态。
        1.2 系统工作原理
        以4节编组车辆为例进行叙述，将4节车厢划分成8个防护区，每个区域布置1套吸气式探测器、4个细水雾喷头及1套分配阀箱。整列车布置一套瓶组系统，瓶组系统只对8个防护区中最先探测到火情的区域进行细水雾释放。
        当某一个防护区探测到火情，则控制器向司乘人员发出声光报警，同时联动报警区域的分区阀门，将报警区域喷头至瓶组系统之间的管路开启，司乘人员触发系统启动按钮后，瓶组系统内的氮气瓶开启，氮气作为动力气体将水罐内水源推送至气水混合装置内形成气水混合物，通过已开启的管路到达报警区域进行释放，释放时间5分钟以上，管路压力0.8MPa～1.2MPa。
        二、火灾报警系统
        2.1 控制器
        全车共设置2台控制器，分别布置两端司机室内，在操纵台左侧独立安装细水雾控制器（含安装支架）。通讯及供电电缆沿支架内部敷设进入内装板，在内装中进行电缆敷设。
        控制器可以显示系统运行状态（火警、故障、启动、反馈）、历史记录查询、逻辑分析，单台控制器可连接4个控制回路，每个回路最多252个地址，两台控制单元之间采用SAFEDLINK通讯，以环网形式互为扩展视野。
        2.2 电气元件衬板
        全车共计5套电气元件衬板安装于车厢电器柜内，其中1车1套（小衬板），2车1套（小衬板），3车2套（大衬板+小衬板），4车1套（小衬板）。
        小衬板用于控制各分区电动阀门，大衬板用于控制3车车下瓶组系统。列车向3车大衬板提供功率为2.5 KW 的电源，3车大衬板内部设有电源模块，将列车供电电源转换为DC24V后为全车细水雾系统部件供电。
各电气元件衬板根据实车查验电器柜内空间合理布置位置，为方便3车大衬板安装、检修等操作，在该衬板两侧设置扶手。各衬板底部设有接线端子排及扎线杆，以便外部接线。
        2.3 点式烟温复合探测器
        全车共设置2台点式烟温探测器，分别安装于两端司机室内。点式烟温复合探测器对黑烟/白烟或无烟均能实现早期探测，具备自动补偿功能，有效减小灰尘对灵敏度的影响，当补偿失效时会自动报警。探测器感烟灵敏度分为两级：标准、灵敏，感温灵敏度分为两种模式：差温报警（基准温度＞10℃，升温速率＞10K/min，温差大于25℃时报警）、定温报警（60℃）。点式烟温复合探测器工作时无需单独供电，通过总线与控制器进行通讯。
        2.4 吸气式探测器及探测管路
        全车共设置8套吸气式探测器及探测管路，每节车厢的两个区域各布置一套吸气式探测器及探测管路，探测器安装于客室侧顶内饰中，探测管路沿侧顶内饰向探测区域延伸，在探测区域内间隔设置4个φ5的采样孔。
吸气式探测器通过采样管路主动抽取探测区空气进行分析，具备自动补偿功能，补偿失效时自动报警，探测器灵敏度分为10个等级，可根据需要进行调节报警阀值。吸气式探测器工作时需单独DC24V供电，同时与控制器通过总线通讯。控制器自身具备气流标定、烟雾标定及自检等功能，方便日常维护。
探测管路主要由吸气式探测器、过滤器、探测座、PMA软管、硬管组成。
        三、细水雾灭火系统
        细水雾灭火系统主要由瓶组系统、分区阀箱、喷头、管路等组成。
        3.1 瓶组系统
        瓶组系统由一个水罐、一个氮气瓶、两个电动阀及框架组成。水罐框架总成和氮气瓶框架总成分别单独布置。
        3.2 喷头布置
        根据实车考察分析，选择将喷头布置在顶棚边缘格栅处，在每个分区相对布置（如1区布置在左侧，2区布置在右侧）。
        3.3 喷雾覆盖范围
        喷头自由放置时，喷雾覆盖范围理论直径是4000mm，B型车辆车宽为2800mm，采取合理的布置方式可完全覆盖整个地板宽度。实际试验测试中，水雾在喷放过程中会进行弥漫，这样将覆盖整个车厢。
        四，系统计算原理
        4.1 喷头的设计流量计算
        根据GB 50898-2013要求，喷头的设计流量按下式计算：

        式中：q-喷头的设计流量（L/min）;
        K-喷头的流量系数[L/min/（MPa）1/2];
        P-喷头的设计工作压力（MPa）。
        本项目中K=0.625L/min/（MPa）1/2，P=1MPa，由此计算可知喷头的设计流量q=2L/min。
        4.2 系统的设计流量计算

        式中：QS-系统的设计流量（L/min）;
        n-计算喷头数;
        qi-计算喷头的设计流量（L/min）。
        本项目中n=4，qi=q=2L/min，由此计算可知系统的设计流量QS=8L/min。
        4.3 水罐容积计算

        式中：V-水罐容积（L）;
        η-损失率;
        t-喷雾时间（min）;
        QS-系统的设计流量（L/min）。
        本项目中η=0.25，t=5min，QS=8L/min由此计算可知水罐容积V=50L。
         五，结语
        城市轨道车辆上设置火灾探测及细水雾灭火系统，可在火灾发生初期实现准确探测，并且拥有完备的灭火方案，可有效防止火情扩大，对保护乘客人身财产安全具有重大现实意义。
        参考文献：
        [1] GB 50898-2013 细水雾灭火系统技术规范[S].
        [2] 闫磊，祖健，王文健.细水雾灭火系统在城轨车辆上的应用设计[J].铁路技术创新，2014，(4):69-71.
        [3] 徐国，金怡.高压细水雾灭火系统在地铁车辆中的应用[J].武警学院院报，2010，26(6):18-20.