地铁车站火灾自动报警系统故障问题

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〔摘要〕地下车站机电设备繁多，火灾报警系统（FAS）与外部设备的接口设计中控制信号采用被控设备方提供的AC220V强电工作电压，会导致FAS设备感应电压过高，进而出现接地故障报警的情况。针对此类问题，针对地铁工程实施中，因电磁干扰导致地下车站FAS大面积接地故障报警的情况原因进行分析，提出了对控制接口和反馈接口进行改进的优化方案。

〔关键词〕城市轨道交通；火灾自动报警系统；接口设计；接地故障报警；强电感应

概述

地铁以其大运量和快捷性在城市交通中担当着十分重要的角色。地铁车站属于人员高度密集的公共场所，一旦发生火灾，疏散和救援难度极大，造成的灾难和损失将难以估量。因此在地下车站设置火灾自动报警系统（FAS），对可能发生的灾害进行自动监视，及早发现灾情，并针对可能发生的灾害情况采取应对措施是地铁火灾风险管控的必要手段。在地铁工程实施中，FAS除实现火灾探测及报警功能外，还需实现消防救灾设备的联动，因此车站FAS与消防风机、消防泵、应急照明等强电设备均存在接口。FAS与外部设备的接口处理不当，往往因被控设备的接入使得监控回路产生过高的感应电压，进而产生FAS接地故障报警，影响系统正常运行。本文在分析此类问题原因的基础上，提出具体的解决措施。

1典型地下车站FAS方案

地铁车站级FAS由火灾自动报警控制盘（FACP）、图形工作站、探测器、手动报警按钮、消火栓按钮、声光报警器、输入模块和输出模块等组成。车站级FAS系统采用多回路的环形网，各类探测器、手动报警按钮、输入、输出模块等均采用二总线方式接入相应回路。同时，通过输入、输出模块接入外部消防设备的控制回路，可实现消防设备的联动控制和状态监视。典型地下车站的FAS构成方案，如图1所示。

2FAS与被控设备的接口分析

FAS属于地铁弱电系统的设计范畴，与强电设备专用排烟风机、消防水泵、应急照明、非消防电源回路、防火卷帘等均存在硬线接口。以应急照明为例，FAS与应急照明配电箱的接口位置在车站各照明配电室应急照明配电箱相关配电回路的接触器端子排外线侧。通过控制电缆将FAS回路的输出模块与应急照明配电箱内的强启端子连接，实现FAS对应急照明的强启控制；通过控制电缆将FAS回路的输入模块与应急照明配电箱内的强启反馈端子连接，实现FAS对应急照明的强启状态监视。地下车站工程实施中具体的接口方案（见图2）如下：1）控制接口。FAS通过输出模块提供一组独立不带电、不接地的常开触点控制应急照明的强启，电源由被控设备提供，通常为AC220V。2）反馈接口。FAS通过输入模块接收应急照明强启后的运行状态信号，电源由FAS提供，为DC24V。在该接口方案中，由于控制和反馈接口的控制电缆均由FAS模块箱敷设至应急照明配电箱，敷设路径相同，此时控制电缆上的AC220V强电工作电压易对DC24V监视电缆产生电磁干扰，使得FAS输入模块接收到远高于正常工作电压范围内的超高电平信号，导致FAS系统逻辑判断紊乱，出现接地故障报警的情况。其次，在照明配电室这种相对局促的空间中，配电箱的配电出线电缆也和FAS控制电缆同槽敷设，进一步加强了电磁干扰。部分地区FAS出于节约成本的考虑，未采用屏蔽电缆，也加剧了故障风险。在地铁工程实施中，因电磁干扰导致地下车站FAS大面积接地故障报警的情况原因可总结为：1）控制回路的被控设备的端子电压AC220V对反馈回路造成电磁感应，使得反馈回路监视模块产生一定强度的感应电压。2）施工单位未严格按图施工，存在FAS控制电缆与进入环控柜、400V柜、配电箱的强电电缆同槽敷设的情况。3）FAS设计未采用带屏蔽层的控制电缆。

3FAS与被控设备的接口改进方案

由于地下车站设备用房空间紧张，FAS布线过程中难以实现完全意义上的强弱电分开敷设，配电箱、风机水泵控制柜进线线槽通常仅能做到唯一路径。为解决FAS设备受强电感应电压过高进而接地故障报警的情况，本文提出一种FAS与强电设备接口的改进方案。还是以FAS与应急照明的接口为例，改进的接口方案如下：1）控制接口改进内容。FAS通过输出模块提供DC24V有源常开触点控制应急照明强启。2）反馈接口改进内容。FAS通过输入模块接收应急照明强启后的运行状态信号，但在输入模块前端增加隔离继电器。改进后的接口方案示意，如图3所示。通过对控制接口的改进，将FAS对应急照明强启控制的信号由对方提供AC220V电源，修改为FAS提供DC24V的有源信号，同时在应急照明配电箱内采用中间继电器实现控制信号的转换和传递。此方案可避免FAS控制电缆上由于采用不同等级的工作电压造成电磁干扰，导致强电进入FAS系统内部。通过对反馈接口的改进，在输入模块前端增加隔离继电器，将FAS控制电缆上受到的电磁感应彻底隔离在FAS模块箱之外。此方案不仅避免了FAS自身控制电缆上不同等级的工作电压造成电磁干扰，还可避免外部强电对FAS控制电缆造成的电磁干扰。但由于地下车站的被控设备众多，对于所有强电设备的输入模块均配备继电器，一定程度上增加了系统投资。在地铁车站的FAS实施过程中，笔者遇到部分车站因为FACP大范围的接地故障问题导致不满足消防验收要求无法投用的情况。采用前文改进措施后，经过一段时间的观察，确认该工程车站FAS系统长期存在的接地故障报警情况基本消除，表明改进方案是有效的。实际工程的整改照面如图4、图5所示。除此之外，设计人员对于地铁车站此类FAS接口设备较多的工程，建议使用屏蔽性能较好的信号电缆。同时，施工过程中，也应提请现场施工人员注意《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）11.2.5条的要求，不同电压等级的线缆不应穿入同一根保护管内。当合用同一线槽时，线槽内应有隔板分隔。

4结语

FAS系统为地铁安全可靠的运营发挥重要作用，其系统接口问题从设计之初就应该得到重视。本文从系统可能遭受的强电感应风险入手，对FAS与各类强电设备的接口制定合理、可行的接口方案，有效解决了车站FAS因为电磁感应导致的接地故障问题。

参考文献

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作者：罗亮 徐秋珍 单位：南昌市消防救援支队