地鐵區間隧道應急照明設計方案探討

【關鍵詞】地鐵；區間隧道；應急照明；疏散指示；

0引言

       目前，對於車站、區間的消防應急照明和疏散指示係統各大軌道交通設計院存在著較大的分歧。與地鐵車站不同，區間隧道長度約0.8～4km。當區間發生火災時，疏散時間長，疏散困難，嚴重威脅乘客的人身安全。合理合規的消防應急照明和疏散指示係統設計顯得尤其重要。本文主要依據GB51309-2018

《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》、GB51298-2018《地鐵設計防火標準》、GB/T33668-2017《地鐵安全疏散規範》、GB50016-2014《建築設計防火規範》（2018年版）及結合實際地鐵工程，對地鐵區間隧道消防應急照明和疏散指示係統設計方案進行探討。

1係統設計

       地鐵區間隧道的消防應急照明和疏散指示係統設計主要包括：係統類型選擇、消防應急照明燈具和疏散指示燈具選擇、係統的配電設計、係統的通信設計、係統的控製設計共5個方麵的內容。為簡化描述，專業術語名稱按如下簡化：消防應急照明和疏散指示係統簡稱“係統"；消防應急燈具簡稱“燈具"，其中，消防應急照明燈具簡稱“照明燈"，消防應急標誌燈具簡稱“方向標誌燈"，指示安全出口的消防應急標誌燈具簡稱“出口標誌燈"；應急照明集中電源簡稱“集中電源"。

1.1係統類型

       一般情況，地鐵車站均設置有一個車控室（多線換乘時，根據換乘方案可合用一個車控室或設置兩個車控室）。車控室作為整個車站級的控製管理，也是整座車站的消防控製。作為人員密集的公共場所，地鐵車站規模大（車輛編組6B的車站麵積均超過20000m2）、火災危險性高、疏散路徑複雜。按GB51309-2018第3.1.2條1款要求，消防應急照明和疏散指示係統的係統類型應選擇集中控製型係統。為了減少後期地鐵運營對自帶蓄電池燈具的維護工作量，地鐵車站燈具一般采用集中電源或分區集中電源供電。考慮地鐵區間隧道線路較長，環境潮濕，容易出現燈具自帶蓄電池檢修、維護不到位的情況。當發生火災時，照明燈、方向標誌燈及出口標誌燈可能起不到照明及指示疏散路徑的作用。因此，區間隧道應采用集中控製型係統，燈具宜采用集中電源集中控製型消防應急燈具（與車站保持一致），如圖1所示。

         

1.2燈具及集中電源

1.2.1光源選擇及電壓選擇

       由於LED光源點亮快、光效高、壽命長等諸多優點，區間消防應急照明和疏散指示燈具應優先采用LED光源。地鐵區間隧道多采用盾構機，燈具安裝高度小於3000mm（以軌平麵為參考麵），方向標誌燈安裝高度一般為500mm（以疏散平麵為參考麵）。區間隧道燈具及方向標誌燈安裝示意圖參考圖2。根據GB51309-2018第3.2.1條第4款，應選擇A型燈具。區間燈具沿隧道走向線型布置，距離一般較長，因此燈具電壓應采用DC36V。區間隧道較為潮濕，根據GB51309-2018第3.2.1條第7款，燈具防護等級不應低於IP65。

1.2.2照度值及照明方案

       根據GB/T16275-2008《城市軌道交通照明》表4“城市軌道交通各類場所正常照明"的標準值要求，隧道軌平麵照度為5.0lx。根據GB51298-2018《地鐵設計防火標準》11.2.4條第2款：地下區間道床麵疏散照明的低水平照度不應小於3.0lx（GB/T16275-2008第6.1.1條第b）條要求相同）。區間疏散平台作為區間的疏散走道，其疏散照度按GB50016-2014《建築設計防火規範》（2018年版）10.3.2條1款要求為不應低於1.0lx，早期部分城市軌道交通區間無疏散平麵，軌平麵作為疏散的路徑，疏散照度定為3.0lx，新建的地鐵線路基本均設置疏散平台，在設計時疏散平台疏散照度宜按3.0lx考慮。區間隧道照度值如表1所示。

表1  區間隧道照度值

       根據上述規範要求，正常照明照度值為5.0lx，疏散照明照度值為3.0lx。規範理解不同，目前有3種照明方案，如表2所示。地鐵區間發生火災時，應連續保證區間照明不間斷配電，方案1在火災時有照明燈熄滅，從以人為本的角度出發，不宜采用。一般地，發生火災時仍需工作、值守的區域才需要設置備用照明，區間發生火災時，更需要的是疏散乘客，方案2也不宜采用。方案3滿足設計規範要求，同時係統簡潔，方便施工。因此，區間照明疏散照明設計，照度值按5.0lx考慮GB/T33668-2017根據《地鐵疏散規範》第7.2條：區間聯絡通道的距離一般不超過600m，即設置在聯絡通道的集中電源配電範圍不超過300m。聯絡通道布置示意圖如圖3所示。

表2 區間照明方案比較

1.2.3疏散指示燈具及布置間距

       地鐵區間隧道中，為了使乘客明確所處位置與疏散出口、安全出口的距離，加強疏散信心，宜采用帶有米標的方向標誌燈。根據GB51298-2018第5.6.6條：地下區間縱向疏散平台上應設置疏散指示標誌和與疏散出口的距離標識。疏散指示標誌和疏散出口的距離標識應設置在疏散平台的側牆上，不應侵占疏散平台寬度，間距不宜大於15m。GB/T33668-2017《地鐵疏散規範》第8.17條第f）款要求區間疏散指示標誌可控製方向。

       目前，有個別城市在區間設置蓄光型的米標標誌牌是一種不可取的做法。地鐵區間隧道照度設計規範要求5.0lx，蓄光型米標牌亮度較低，且亮度的衰減較快，在發生火災時對出口距離的指示有限。然而，單獨設置電致發光米標牌也是一種不可取的做法，單獨設置電致發光米標牌需要從相應的應急電源供電，增加了配電線纜及線管，區間敷設管線較多，增加了工程投資和施工難度。GB/T16275-2008《城市軌道交通照明》附錄D“疏散照明設置"第D.3條：“在站台、站廳、樓梯、通道及通道轉彎處附近，當不能直接看見或不能看清出口標誌燈時，應設置指向標誌燈。指向標誌燈安裝高度距地麵高度不大於1.0m，且安裝間距不大於15.0m；對於袋形走道，不大於10.0m；在走道轉角區，不大於1.0m，指示標識應符合GB13495的相關規定。地鐵區間疏散指示燈沿區間隧道壁與疏散平台平行布置，按GB51309-2018第3.2.9條要求，當方向標誌燈的標誌麵與疏散方向平行時，燈具的設置間距不應大於10m。

       地鐵區間隧道標誌燈安裝高度一般在疏散平台1m以下，按規範要求應選擇中型或小型標誌燈。考慮與車站的統一性，建議區間隧道內采用中型標誌燈。因此，可以得出方向標誌燈不僅需要指示方向，同時具有雙向（指向可變）功能，還應具有顯示與疏散出口距離的功能。宜采用中型標誌燈，布置間距應按≤10m（設計宜取10m），布置示意圖如圖4所示。

1.2.4集中電源應急供電時間

       GB51298-2018《地鐵設計防火標準》11.2.5條：地下車站及區間應急照明的持續供電時間不應小於60min，由正常照明轉換為應急照明的切換時間不應大於5s。GB50157-2013《地鐵設計規範》15.5.5條：當正常交流電源全部退出，地下線路應急照明連續供電時間不應小於60min（注：GB51309-2018第3.2.4條、GB50016-2014《建築設計防火規範》（2018年版）10.1.5條第2款均有類同要求）。地鐵區間疏散路徑須經過區間及車站，疏散路徑遠，且屬於人員密集場所的地下空間。GB51348-2019《民用建築電氣設計標準》13.6.6條要求疏散照明時間≥60min，且第6.2.2條第4款EPS的蓄電池初裝容量應按疏散照明時間的3倍配置，即180min。

由於地鐵區間應急照明為一級負荷中特別重要負荷，如果蓄電池維護、管理不到位，應急時間滿足不了應急照明要求。因此，本著優先、以人為本的基本理念，應急照明蓄電池初裝容量按180min考慮較為合理。

1.3係統配電

1.3.1燈具功率及線纜選擇

       地鐵車站降壓所為車站及相鄰半區間提供電源，即小裏程1/2區間+車站+大裏程1/2區間進行配電。GB51309-2018第3.3.5條要求任一配電回路燈具數量不宜超過60隻。第3.3.6條要求配接燈具的額定功率總和不應大於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6A。每一配電回路的功率不宜超過：

P=80%UI=80%×36×6=172.8W照明燈：采用LEDDC36V8W，間距5m布置，按3個配電回路交叉配電（即每一回路燈間距為15m），每一配電回路按20套燈具計算，供電範圍300m。照明燈具電氣計算如表3所示。

表3 照明燈具電氣計算

       方向標誌燈：采用LEDDC36V3W，間距10m布置，每一配電回路按30套燈具計算，供電範圍300m。方向標誌燈電氣計算如表4所示。消防配電箱至集中電源宜選擇柔性礦物絕緣電纜，以保證供電的可靠性。集中電源至燈具末端應選用耐火銅芯電線，其電壓等級應不低於交流300/500V。

表4 方向標誌燈電氣計算

1.3.2配電係統圖

       根據以上計算，集中電源總容量：S=2×3×8×20+2×1×3×30=1140W集中電源進線AC220V引自站台層消防配電箱。按功率因數0.8考慮，其計算電流為：Ic=1140220×0.8=6.48A由於饋線負荷為照明燈具，集中電源交流進線開關可選擇C10A微型斷路器。根據GB51309-2018第3.3.6條，集中電源饋線回路保護開關額定值可取6A。從表3、表4線纜截麵的短路電流計算可知：若選擇C型脫扣器直流斷路器，瞬時脫扣範圍為7In～15In，在線纜末端發生短路時，靈敏度不滿足要求。集中電流饋出回路開關應選用6A的熔斷器。集中電源配電係統如圖5所示。

1.4應急照明控製器及通信線路

1.4.1應急照明控製器應急照明控製器

       應設置在車控室，考慮國內地鐵車控室多采用一體化設計，建議將應急照明控製器掛牆安裝。控製器主顯示屏高度宜為1.5～1.8m，其正麵操作距離≥1.2m。控製器主機電源宜引自車控室內消防配電箱。應急照明控製器的自帶蓄電池電源應滿足主電源斷電後3h連續供電需求。應急照明控製器應具備與綜合監控係統（ISCS）、火災自動報警係統（FAS）通信的功能。當某區域發生火災時，應能接收FAS提供的火警信息，並根據著火區域，按短路徑疏散原則和避險疏散原則確定相應疏散指示方向。

1.4.2通信線路地鐵區間

       燈具配電回路和燈具通信回路配接燈具應一致，其電源線和通信線可穿同一保護管，以方便施工安裝及節約工程投資。應急照明控製器與區間集中電源之間一般可采用樹形總線通信方式；當區間距離較長時，也可以采用樹形光纖通信方式。

1.5係統控製設計

       正常情況下，區間照明燈應開啟節電模式，區間疏散指示燈應以1/2區間為界，各自指向就近車站；在非火災狀態下，係統主電源斷電後，區間照明燈具應由節電模式轉入應急點亮模式。係統主電源恢複後，區間照明燈具應恢複正常節能模式；在火災工況下，應急照明控製器應接收FAS係統指令，根據著火點位置、區間氣流組織和出口方向指向有效疏散方向。

2 安科瑞選型產品

綜合以上設計與要求，我司產品選型如下：

應急照明控製器

應急照明集中電源

燈具

 

3 結論

通過以上研究，對於地鐵區間隧道的消防應急照明和疏散指示係統，可以得出如下幾點結論：

a.區間隧道應采用集中控製型係統，燈具宜采用集中電源集中控製型消防應急燈具。

b.燈具應采用LED光源，電壓應采用DC36V，燈具防護等級不應低於IP65。

c.區間照明宜按疏散照明設計，照度值按5.0lx考慮。

d.方向標誌燈應采用雙向（指向可變），還應具有米標顯示功能、顯示與出口距離的功能；尺寸宜采用中型標誌燈，其布置間距為10m。

e.集中電源供電時間不應小於60min，從安全優先、以人為本的基本理念，持續供電時間宜按90min考慮。

f.區間照明和疏散指示配電應充分考慮電壓損失和短路電流影響，應采用熔斷器提供保護，而非斷路器。

g.設置在車控室的應急照明控製器應能對集中電源、燈具等實現監控及控製要求。火災工況下，方向標誌燈及安全出口標誌燈應能根據FAS提供的著火點位置信息、區間氣流組織和安全出口方向指向安全、有效疏散方向。

[1].GB50016-2014 《建築設計防火規範》[S].

[2].GB17945-2010《消防應急照明和疏散指示係統》[S].

[3].GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》[S].

[4].GB 50034 - 2013 建築照明設計標準［S］.

[5].《地鐵區間應急照明設計方案探討》.李 昕,崔洪敏. 

[6].开云体育手机下载教程產品選型手冊