城市轨道交通段场大库内火灾探测器设置方案研究
【摘 要】本文根据城市轨道交通有上盖物业开发的段场库内的环境特点，提出线型光束感烟火灾探测器（传统线性光束感烟火灾探测器以及新一代双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器）、管路采样吸气式感烟火灾探测器、图像型火焰探测器三种探测器设置方案，并对三种方案的技术性能进行了剖析，为城市轨道交通段场库内的火灾探测方案提供了参考。
【关键词】城市轨道交通；段场大库；火灾探测
0.概述
城市轨道交通车辆段承担着车辆的大修和架修以及定修及以下修程作业，停车场承担着列检和停车作业，必要时还可承担双周/三月检和临修作业。车辆段和停车场（简称段场）内一般设置有净高一般约十到十一米的运用库和检修库等具有高大空间的大库。
而随着城市经济的快速发展和城市化进程的加快，土地资源变得日益紧缺，为提高土地的利用效率，目前个别城市对车辆段或停车场提出了上盖物业开发的需求，有上盖物业开发的段场库内柱网密集，而普通的段场库内基本无柱网，两种类型的段场火灾探测方案的选择上也有所区别。
1.段场库内火灾探测需求
同时，段场内的大库一般高度较高，面积很大，同时还有开放式门窗等，这些因素导致了库内火灾产生的烟雾在上升过程中一是与上部空气混合容易消散冷却，二是不利于烟雾的迅速扩散，普通的点型探测器需要烟雾扩散到达探测器后才能有效探测，无法实现早期火灾探测并报警。
2.火灾探测方案比选
2.1线型光束感烟火灾探测器
2.1.1系统构成
传统线型光束感烟火灾探测器由发光器和收光器（或反射板）配对构成，通过输入模块接入火灾自动报警系统，具有火警、故障无源输出触点，并可通过传统报警输出模块进行复位。
新一代双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器由发射器以及成像器配对组成，一个成像器可以配对多个发射器，通过输入模块接入火灾自动报警系统，具有火警、故障无源输出触点，并可通过传统报警输出模块进行复位。
传统线型光束感烟火灾探测器其利用红外线组成探测源，利用烟雾的扩散性可以探测红外线周围固定范围内的火灾，其工作原理是利用烟减少红外发光器发射到红外收光器（或反射板）的光束光量来判断火灾，这种火灾探测方法通常被称做烟减光法。
传统线性光束感烟探测器必须与反射器配套使用，当探测器光路上出现烟雾时，会使到达接收器的信号减弱，当减光率达到预设阈值时，探测器就会产生报警信号，光束全被挡住，会产生故障信号，以防止非火灾的遮挡引起的误报。
传统红外光束感烟火灾探测器又分为对射型和反射型两种。
双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器工作原理类似传统型线性光束感烟探测器，利用减光法来判断火灾。更为先进的是，双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器应用了红外加紫外双束光源，利用红外光及紫外光的波长差异，作用在不同直径的粒子颗粒上产生不同的穿透性效果，来辨别颗粒类型，其能够将由于火灾产生的烟雾同水蒸气、雾霾、灰尘甚至蜘蛛爬虫、行车产生的遮挡辨别开来，从而避免误报。
除此之外，双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器的接收头，使用了CMOS成像芯片技术，而不是传统对射探测器所采用的普通光感原件。CMOS成像技术能在其视场范围内实现1对多的立体式保护，其反射器与接收器之间的校准，也因此十分方便。同时，也克服了传统对射探测器由于建筑物热胀冷缩、自然沉降等引起的对不对射准等情况的发生，尽管可能有偏移现象产生，但只要发射器还在成像器的视场里，探测器就能正常工作，故后期维护量也大大小于传统对射探测器。
2.1.3技术性能分析
（1）红外光束感烟火灾探测器特点。
保护范围大，特别对于地铁段场大库这种大面积长距离的场所很适宜；环境适应性相对较强，在湿度较高、强电磁场的场所中可使用；适用于高大空间，最大安装高度达到20米。
（2）不适宜使用传统红外光束感烟火灾探测器的场所。
有大量粉尘、水雾滞留； 可能产生蒸气和油雾； 在正常情况下有烟滞留；固定探测器的建筑结构由于振动等原因会产生较大位移的场所。不适用于柱网较密集的有上盖物业开发的段场。
在这些场所中，可考虑使用双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器。
（3）应用情况。
国内地铁早期的车辆段、停车场内火灾探测普遍采用传统红外光束感烟火灾探测器，应用过程中主要发现在车辆进出库时，由于振动探测器容易产生误报；同时，还需要定期对发光器和收光器（或反射板）进行维护，避免灰尘对正常探测产生影响，而库内较高的安装高度使得运营维护存在一定的不方便性。
正是由于传统对射探测器存在这样的问题，在车辆段、停车场，新一代双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器已经展现出极大的优势，并呈现出替代传统对射型探测器的趋势。目前，国内新建的部分轨道交通车辆段、停车场大库内已经开始在成批量的使用双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器。 2.2管路采样吸气式感烟火灾探测器
2.2.1系统构成
2.2.2工作原理
管路采样吸气式感烟火灾探测器，通过分布在探测区域的采样孔，将空气样品抽吸到报警装置内进行分析，并显示出所保护区域的烟雾浓度和报警、故障状态等。
吸气式感烟火灾探测报警系统的每个采样孔视作一个点式感烟探测器。
2.2.3技术性能分析
（1）管路采样吸气式感烟火灾探测器特点。
1）吸气式感烟火灾探测器属于主动探测，具有很高的灵敏度，能在火灾发生的早期阶段即探测到火灾的发生，灵活的报警灵敏度设定，可根据现场环境在一个宽广的范围内任意设定4级报警阈值。
2）具有环境自动补偿功能，不会受粉尘、雾气等影响而造成误报；采用内外置组合式过滤系统及智能烟雾识别算法，可对烟雾及灰尘进行分辨，从而大大降低由于环境干扰而导致的误报警。
3）适合安装在高大空间的场所。
4）采用空气采样管主动吸取环境中的火灾生成物，对于难被探测的封闭空间（如机柜内），也可以采用毛细管采样的方式，深入机柜内取样，解决封闭空间阻隔的问题。
5）设备安装维护简单，在不需要拆吊顶和停机的情况下，仅需在探测器安装位置对管道进行定期吹洗即可完成整个采样系统的维护。
6）可以方便的与FAS， BAS及综合监控系统通过多种方式进行通信，实现集中监控和系统联动。
7）可以随时在采样管路上添加气体探测模块，从而实现环境监控及反恐（毒气探测）。
（2）管路采样吸气式感烟火灾探测器适用范围。
管路采样吸气式感烟火灾探测器主要适用于具有高速气流的场所，点型感烟、感温探测器不适宜的大空间、建筑高度超过12米的场所，以及需要进行隐蔽探测和人员不宜进入的场所；还特别适用于需要进行火灾早期探测的重要场所。
（3）应用情况。
近几年，国内地铁车辆段、停车场大库和车站站厅、站台公共区和设备区走廊已经有许多应用管路采样吸气式感烟火灾探测器的案例，由于其突出的极早期报警和安装维护简单的特点，很适合地铁大库和车站公共区和设备区走廊这些区域。此外，对有上盖物业的段场，即使柱网较密集，管路采样吸气式感烟火灾探测器也是适用的。
2.3图像型火灾探测系统
2.3.1系统构成
图像型火灾探测系统主要由前端设备图像型火灾探测器、后端设备视频分配器、硬盘录像机、视频矩阵、监视器及屏幕墙等构成，并通过输入模块接入火灾自动报警系统，具有火警、故障无源输出触点。
2.3.2工作原理
图像型火灾探测系统采用高分辨率CCD传感器作为前端探测器件，安装在火灾监控现场，采集现场的视频图像，通过视频专用电缆传输到图像型火灾探测系统主机上，由主机上的管理软件对现场视频图像进行分析、识别，如果图像中某一区域的灰度变化、闪烁频率、颜色和运动模式等参数符合火焰或烟雾的特有特征，则管理软件做出火警判别，并发出火警报警信号。
2.3.3技术性能分析
（1）图像型火灾探测系统特点。
1）技术领先：面型探测、三维图像处理；视觉图像和智能分析控制一体化。
2）高效抑制虚警，准确区分真实火焰和各种干扰源，如：各种灯光、太阳辐射、电弧焊、耀斑辐射、黑体辐射、热CO2气体排放等。
4）环境适应性强 低温加热功能；IP68密封等级（最高等级）； 气体和粉尘双重最高等级防爆。
5）丰富的报警输出方式 提供模拟视频、数字网络视频、开关量三种报警输出方式，方便接入各类报警体系；可视化大大提高了值班人员的人身安全和工作效率。
（2）图像型火灾探测系统适用范围。
适用于商场、仓库、地铁、隧道、体育场馆、炼油厂等大型空旷场合。特别针对室外、隧道和室内高大空间，以及其他特殊空间特殊需求而开发的火灾探测器，还特别适用于需要进行火灾早期探测的重要场所，对于城市轨道交通有上盖物业开发的段场，由于库内柱网密集，图像型火灾探测系统容易被遮挡，造成报警盲区，是需要重点克服的问题。
（3）应用情况。
目前图像型火灾探测系统属于新一代的火灾探测器，虽然其技术性能比传统的点型火灾探测器以及线型光束感烟火灾探测器优越很多，但是由于场段库内立柱密集，存在探测盲区，且其价格较传统探测器相比较高，故在城市轨道交通场段库内的应用较少。
3.结语
本文在根据城市轨道交通有上盖物业开发的段场库内环境的特点，提出线型光束感烟火灾探测器（传统线性光束感烟火灾探测器以及新一代双鉴成像式线性光束感烟火灾探测器）、管路采样吸气式感烟火灾探测器、图像型火焰探测器三种探测器设置方案，并对三种方案的技术性能进行了剖析，为城市轨道交通段场库内的火灾探测提供了参考。
【参考文献】
[3]公安部消防局天津警官培训基地.火灾自动报警与联动控制系统.北京：中国人民公安大学出版社，2006.
[4]吴龙标，袁宏永.火灾探测与控制工程.合肥：中国科学技术大学出版社，1999.
[5]孙景芝等.电气消防.北京：中国建筑工业出版社，2002.