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摘要：本文首先简要介绍了南昌地铁2号线火灾自动报警系统配置方案，然后从系统风险、供电电源、系统功能几个方面介绍了提高系统运行可靠性的措施，为地铁建筑体系的安全运行提供了更有力的保障。
关键词：地铁 火灾自动报警系统 可靠性 南昌地铁2号线
中图分类号：U231文献标识码： A
在地铁建筑体系中，火灾事故是制约其安全运行的最大隐患，而作为其安全运行保障之一的智能化系统——火灾自动报警系统（Fire Alarm System，简称FAS）的可靠运行，对保护建筑内人身和财产的安全起着至关重要的作用。如何最大限度地提高地铁FAS的可靠性和安全性，需要从工程设计、实施、运营各个环节进行全方位的周密考虑和部署，本文从设计角度介绍了提高南昌地铁2号线火灾自动报警系统运行的可靠性的措施。
1.南昌地铁2号线系统概况
南昌市轨道交通2号线一期工程全线FAS采用控制中心、车站二级管理和控制中心、车站、就地级三级监控方式进行设置，对地铁全线及各建筑进行火灾探测、报警和控制。FAS负责实现火灾探测、向车站控制室及线路运营控制中心发出火灾警报、报告火灾区域、与环境与设备监控系统（Building Automation System，简称BAS）、综合监控系统（Integrated Supervision Control System，简称ISCS）配合或独立实现消防设备的联动控制。
2.系统方案
2.1全线系统方案
本线FAS由中央级设备、车站级设备、全线网络设备、维修工作站、车站级网络设备、现场级设备组成。为了实现信息共享，本线FAS充分利用ISCS的资源，实现FAS在ISCS中的集成。
FAS不单独组网，利用ISCS的骨干传输网络作为其全线信息传输通道，FAS的火灾报警控制盘通过网关提供两个10/100M以太网接口直接与ISCS的交换机相连，利用ISCS全线冗余的骨干网作为其全线信息传输通道，为满足FAS的可靠性要求，ISCS利用其交换设备的VLAN功能为FAS划分逻辑上相对独立的虚拟网络通道。
FAS全线网络方案详见图2.1-1。
图2.1-1FAS全线网络构成方案示意图
2.2典型车站级FAS方案
车站级FAS由工作站、火灾自动报警控制盘、探测器（如感烟探测器、感温探测器等）、手动报警按钮、监视模块和控制模块等组成。车站级FAS网络采用环形网络方案，各类探测器均采用二总线方式接入相应环路。
火灾时，FAS将火灾模式指令直接下达给BAS，BAS作为FAS的联动控制子系统实现对底层消防排烟设备的联动控制。
典型地下车站FAS网络方案详见图2.2-1
图2.2-1 典型地下车站FAS网络图
2.3车辆段FAS方案
车辆段火灾报警主控制器、专用消防电话主机设置在车辆段办公区域的消防值班室内，在各重要库房、办公区域等处设区域报警控制盘连接现场的火灾探测器、手动火灾报警按钮、电话插孔、输入输出模块等设备，各区域报警控制盘通过光纤组成一个完整的车辆段火灾自动报警控制网络。车辆段火灾报警主控制器作为全线FAS网络的一个节点，通过网关接入ISCS，实现在ISCS中的集成。
车辆段的FAS网络方案图详见图2.3-1。
图2.3-1 车辆段FAS网络图
2.4主变电站FAS方案
FAS在主变电站设置具有联动功能的火灾报警控制盘及专用图形工作站。主变电站火灾报警控制盘通过环形探测总线与管辖内火灾自动报警探测器、手动报警按钮、监视模块和控制模块等各种现场报警、监控设备联网，组成分控级系统。主变电站火灾报警控制盘作为站级报警控制盘通过光纤接入相邻车站。
在各主变电站电缆夹层设置感温电缆，感温电缆控制器通过开关量输出接点，由FAS的监视模块将其报警信息接入FAS。相邻车站的FAS图形工作站实现对主变电站的火灾显示与报警。
主变电站FAS方案详见图2.4-1。
图2.4-1 主变电站FAS网络图
3.提高运行可靠性的措施
3.1降低风险
这种设计理念就是将FAS分割配置，在一定程度上降低各部分的关联性，从而降低单点故障影响的范围。
（1）集中管理、分散控制
一般来说，大型建筑，特别是大型建筑群具有面积大、系统复杂、维护困难的特点。如果整个车辆段建筑群仅设置一个集中式火灾报警控制主机，一旦集中火灾报警控制主机发生故障，将造成整个系统的瘫痪，发生火灾时将会带来无法估量的损失。因此，应尽可能把风险分散，采用“集中管理、分散控制”的形式，南昌地铁2号线把整个车辆段建筑群划分为几个区域，设置一台集中火灾报警控制主机和多个区域控制器（见图2.3-1），这种方式有效地分散了风险，同时也减小了集中火灾报警控制主机的负担，缩短了设备间线路长度，提高了系统运行的稳定性和可靠性。
（2）隔离故障
南昌地铁2号线FAS作为一个完善的系统允许故障的存在，它在检测到故障后将其隔离并安全运行，设备故障修复后可立即重新投入运行。南昌地铁2号线FAS做到了如下几点：a.保证自身和接口系统的接口网络安全，具有网络隔离作用并有相应网络安全措施，其它系统故障不会引起FAS故障；b.选用回路隔离模块隔离故障线路或故障设备，任一回路总线上的设备故障或线路故障等，不影响该回路上的其它设备的正常工作；任一回路总线上的设备故障或回路线路故障等，不影响火灾报警控制器及其它回路的正常工作；c.选用带隔离功能的产品隔离故障，现场的每个火灾探测器、输入输出模块、手动火灾报警按钮都具有良好的线路故障自我保护、隔离功能，保障了在有外部强电串入FAS时，保护所有系统设备不受损坏。
（3）采用环形报警总线
南昌地鐵2号线FAS报警回路采用环形连接。信息可通过两个方向传输至火灾报警控制器，当出现一个故障点时，该环形总线被分为两个直线形总线，信息仍旧可以传递至系统主机。因此，环形报警总线相对于直线形报警总线要可靠的多。
3.2确保供电可靠
FAS中电源大致可分为两种：AC 220V和DC 24V，它们共同支持着FAS的稳定运行。
AC 220V电源主要为火灾报警控制器及其工作站供电，南昌地铁2号线FAS控制其波动在＋10%～－15%之内，频率在50Hz±5Hz之内。规范规定：“FAS应设有交流电源和蓄电池备用电源”， 南昌地铁2号线FAS在此基础之上进一步加强安全保障，不但设置了蓄电池备用电源，同时，市电电源也是采用双电源互相切换的一级负荷电源。
如果火灾确认后需要联动的消防设备较多且功率较大，启动电流较大会造成供电系统的压降突增，导致很多设备因电压不足而启动异常甚至无法启动。南昌地铁2号线FAS采用了分时错峰的方式对这些消防设施进行启动，以免影响灭火、防排烟设施效力的发挥。并且救灾设备的启动保证在了规范规定的时间内完成，这样确保了及时地进行灭火、防排烟以及人员疏散等工作，充分发挥了救灾设备应有的作用。
DC 24V电源主要为系统中的输出模块、中间继电器和一些就地设备供电，包括警铃、启泵指示灯、电磁阀、区域显示器、风口等。回路电压降是供电需考虑的首要问题，不同的受控设备工作电流和工作电压都不同，设计中针对具体的设备进行了具体的分析，线路较长时适当加大了导线横截面面积，对于有条件的设备采用了就地供电方式。
由系统直接提供DC 24V电源的受控设备，火灾确认后FAS联动其持续动作，输出电压为持续电平。
3.3完善功能
南昌地铁2号线FAS具备应付各种突发状况的能力，且随时可以查看系统的运行状况。为了最大限度地完善系统所应具备的功能，在系统设计过程中，还从以下四个方面做出了考虑：
（1）操作后备
火灾情况下，FAS能根据需要联动消防警铃、防火卷帘、电梯、消防水泵、排烟风机等相关消防设备设施，并切断非消防电源、启动应急照明等。为避免由于系统故障而无法自动联动相关救灾设备设施转入灾害模式运行，影响及时灭火和人员疏散，各车站的车站控制室内设置了IBP盘，定修段、停车场、主变电站消防值班室内设置了消防联动控制盘，以完成紧急情况下重要消防设备（排烟风机、消防水泵等）的手动直接控制功能。消防联动控制盘/台到消防设备采用硬线连接的方式，且后备操作具有最高操作权限。
（2）加强监视
南昌地铁2号线FAS火灾报警控制器拥有完整的火灾探测器、手动报警按钮、输入输出模块的通信和状态监视功能，能明确报告总线设备的故障状态、故障类型和故障点位置。
除此之外，FAS能监视系统主机及重要消防设施的供电电源，并能识别故障状态、故障类型和故障点位置；能监视控制命令的执行情况；能监视重要消防设备的故障状态、故障类型和故障点位置。
（3）操作互斥
FAS的控制权限（模式）遵循手动控制高于自动控制、就地控制高于远程控制的基本原则。当为手动控制操作时，一切自动触发命令将失效；当为自动控制时，又按照被控设备的特点，分中央、车站级操作的优先权；自动控制的优先权确保只能由单方实施控制，需要越级控制时，必须通过操作员设定方可生效。
FAS软件有健全的身份认证机制，能设定多级、分组操作权限，不同等级、不同组操作权限设定不同的密码，一般操作不需要密码，需要确认火灾扑灭等需要较高等级的密码。只有系统工程师组的人员才能进入软件修改操作界面。
（4）功能后备
车辆段设置了FAS故障报警维修终端室，集中监测全线FAS的设备，显示其运行状态，也可接收由车站级设备传送的各探测点的火灾报警信号，显示报警部位，进行火灾报警。
故障报警终端室内设备配置与控制中心環调工作站的配置相同，当控制中心环调工作站发生故障时，该处的计算机可作为控制中心环调工作站FAS功能的备份。
4.结语
除了以上几项措施，南昌地铁2号线FAS的设计还做到了：a.设备材料选型合理；b.探测器选择合理并且布置没有盲区；c.设计之前充分了解招标产品性能，确保设计有底层设备的支持；d.设备和管线布置避开了风机房、水泵房、变电所和配电间等设备房。
本文仅从设计角度介绍了提高南昌地铁2号线FAS可靠运行的一些措施，系统的可靠运行同样离不开合理负责的现场施工、可靠的产品性能、设施完善的日常维护以及值班员系统的岗前培训。只有把各个环节都考虑周到了，才能将FAS建设成高可靠性、高安全性、高智能化的系统，从而为南昌地铁2号线的安全运行提供更有力的保障。
参考文献：
[1] GB 50157―2003 地铁设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2003
[2] GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2013
[3] 胡志方.广州地铁5号线火灾自动报警系统的设计[J],现代城市轨道交通,2009:41-46
[4] 杜宝玲. 国外地铁火灾事故案例统计分析[J],消防科学与技术,2007,26(2):2014-217
关键词：地铁 火灾自动报警系统 可靠性 南昌地铁2号线
中图分类号：U231文献标识码： A
在地铁建筑体系中，火灾事故是制约其安全运行的最大隐患，而作为其安全运行保障之一的智能化系统——火灾自动报警系统（Fire Alarm System，简称FAS）的可靠运行，对保护建筑内人身和财产的安全起着至关重要的作用。如何最大限度地提高地铁FAS的可靠性和安全性，需要从工程设计、实施、运营各个环节进行全方位的周密考虑和部署，本文从设计角度介绍了提高南昌地铁2号线火灾自动报警系统运行的可靠性的措施。
1.南昌地铁2号线系统概况
南昌市轨道交通2号线一期工程全线FAS采用控制中心、车站二级管理和控制中心、车站、就地级三级监控方式进行设置，对地铁全线及各建筑进行火灾探测、报警和控制。FAS负责实现火灾探测、向车站控制室及线路运营控制中心发出火灾警报、报告火灾区域、与环境与设备监控系统（Building Automation System，简称BAS）、综合监控系统（Integrated Supervision Control System，简称ISCS）配合或独立实现消防设备的联动控制。
2.系统方案
2.1全线系统方案
本线FAS由中央级设备、车站级设备、全线网络设备、维修工作站、车站级网络设备、现场级设备组成。为了实现信息共享，本线FAS充分利用ISCS的资源，实现FAS在ISCS中的集成。
FAS不单独组网，利用ISCS的骨干传输网络作为其全线信息传输通道，FAS的火灾报警控制盘通过网关提供两个10/100M以太网接口直接与ISCS的交换机相连，利用ISCS全线冗余的骨干网作为其全线信息传输通道，为满足FAS的可靠性要求，ISCS利用其交换设备的VLAN功能为FAS划分逻辑上相对独立的虚拟网络通道。
FAS全线网络方案详见图2.1-1。
图2.1-1FAS全线网络构成方案示意图
2.2典型车站级FAS方案
车站级FAS由工作站、火灾自动报警控制盘、探测器（如感烟探测器、感温探测器等）、手动报警按钮、监视模块和控制模块等组成。车站级FAS网络采用环形网络方案，各类探测器均采用二总线方式接入相应环路。
火灾时，FAS将火灾模式指令直接下达给BAS，BAS作为FAS的联动控制子系统实现对底层消防排烟设备的联动控制。
典型地下车站FAS网络方案详见图2.2-1
图2.2-1 典型地下车站FAS网络图
2.3车辆段FAS方案
车辆段火灾报警主控制器、专用消防电话主机设置在车辆段办公区域的消防值班室内，在各重要库房、办公区域等处设区域报警控制盘连接现场的火灾探测器、手动火灾报警按钮、电话插孔、输入输出模块等设备，各区域报警控制盘通过光纤组成一个完整的车辆段火灾自动报警控制网络。车辆段火灾报警主控制器作为全线FAS网络的一个节点，通过网关接入ISCS，实现在ISCS中的集成。
车辆段的FAS网络方案图详见图2.3-1。
图2.3-1 车辆段FAS网络图
2.4主变电站FAS方案
FAS在主变电站设置具有联动功能的火灾报警控制盘及专用图形工作站。主变电站火灾报警控制盘通过环形探测总线与管辖内火灾自动报警探测器、手动报警按钮、监视模块和控制模块等各种现场报警、监控设备联网，组成分控级系统。主变电站火灾报警控制盘作为站级报警控制盘通过光纤接入相邻车站。
在各主变电站电缆夹层设置感温电缆，感温电缆控制器通过开关量输出接点，由FAS的监视模块将其报警信息接入FAS。相邻车站的FAS图形工作站实现对主变电站的火灾显示与报警。
主变电站FAS方案详见图2.4-1。
图2.4-1 主变电站FAS网络图
3.提高运行可靠性的措施
3.1降低风险
这种设计理念就是将FAS分割配置，在一定程度上降低各部分的关联性，从而降低单点故障影响的范围。
（1）集中管理、分散控制
一般来说，大型建筑，特别是大型建筑群具有面积大、系统复杂、维护困难的特点。如果整个车辆段建筑群仅设置一个集中式火灾报警控制主机，一旦集中火灾报警控制主机发生故障，将造成整个系统的瘫痪，发生火灾时将会带来无法估量的损失。因此，应尽可能把风险分散，采用“集中管理、分散控制”的形式，南昌地铁2号线把整个车辆段建筑群划分为几个区域，设置一台集中火灾报警控制主机和多个区域控制器（见图2.3-1），这种方式有效地分散了风险，同时也减小了集中火灾报警控制主机的负担，缩短了设备间线路长度，提高了系统运行的稳定性和可靠性。
（2）隔离故障
南昌地铁2号线FAS作为一个完善的系统允许故障的存在，它在检测到故障后将其隔离并安全运行，设备故障修复后可立即重新投入运行。南昌地铁2号线FAS做到了如下几点：a.保证自身和接口系统的接口网络安全，具有网络隔离作用并有相应网络安全措施，其它系统故障不会引起FAS故障；b.选用回路隔离模块隔离故障线路或故障设备，任一回路总线上的设备故障或线路故障等，不影响该回路上的其它设备的正常工作；任一回路总线上的设备故障或回路线路故障等，不影响火灾报警控制器及其它回路的正常工作；c.选用带隔离功能的产品隔离故障，现场的每个火灾探测器、输入输出模块、手动火灾报警按钮都具有良好的线路故障自我保护、隔离功能，保障了在有外部强电串入FAS时，保护所有系统设备不受损坏。
（3）采用环形报警总线
南昌地鐵2号线FAS报警回路采用环形连接。信息可通过两个方向传输至火灾报警控制器，当出现一个故障点时，该环形总线被分为两个直线形总线，信息仍旧可以传递至系统主机。因此，环形报警总线相对于直线形报警总线要可靠的多。
3.2确保供电可靠
FAS中电源大致可分为两种：AC 220V和DC 24V，它们共同支持着FAS的稳定运行。
AC 220V电源主要为火灾报警控制器及其工作站供电，南昌地铁2号线FAS控制其波动在＋10%～－15%之内，频率在50Hz±5Hz之内。规范规定：“FAS应设有交流电源和蓄电池备用电源”， 南昌地铁2号线FAS在此基础之上进一步加强安全保障，不但设置了蓄电池备用电源，同时，市电电源也是采用双电源互相切换的一级负荷电源。
如果火灾确认后需要联动的消防设备较多且功率较大，启动电流较大会造成供电系统的压降突增，导致很多设备因电压不足而启动异常甚至无法启动。南昌地铁2号线FAS采用了分时错峰的方式对这些消防设施进行启动，以免影响灭火、防排烟设施效力的发挥。并且救灾设备的启动保证在了规范规定的时间内完成，这样确保了及时地进行灭火、防排烟以及人员疏散等工作，充分发挥了救灾设备应有的作用。
DC 24V电源主要为系统中的输出模块、中间继电器和一些就地设备供电，包括警铃、启泵指示灯、电磁阀、区域显示器、风口等。回路电压降是供电需考虑的首要问题，不同的受控设备工作电流和工作电压都不同，设计中针对具体的设备进行了具体的分析，线路较长时适当加大了导线横截面面积，对于有条件的设备采用了就地供电方式。
由系统直接提供DC 24V电源的受控设备，火灾确认后FAS联动其持续动作，输出电压为持续电平。
3.3完善功能
南昌地铁2号线FAS具备应付各种突发状况的能力，且随时可以查看系统的运行状况。为了最大限度地完善系统所应具备的功能，在系统设计过程中，还从以下四个方面做出了考虑：
（1）操作后备
火灾情况下，FAS能根据需要联动消防警铃、防火卷帘、电梯、消防水泵、排烟风机等相关消防设备设施，并切断非消防电源、启动应急照明等。为避免由于系统故障而无法自动联动相关救灾设备设施转入灾害模式运行，影响及时灭火和人员疏散，各车站的车站控制室内设置了IBP盘，定修段、停车场、主变电站消防值班室内设置了消防联动控制盘，以完成紧急情况下重要消防设备（排烟风机、消防水泵等）的手动直接控制功能。消防联动控制盘/台到消防设备采用硬线连接的方式，且后备操作具有最高操作权限。
（2）加强监视
南昌地铁2号线FAS火灾报警控制器拥有完整的火灾探测器、手动报警按钮、输入输出模块的通信和状态监视功能，能明确报告总线设备的故障状态、故障类型和故障点位置。
除此之外，FAS能监视系统主机及重要消防设施的供电电源，并能识别故障状态、故障类型和故障点位置；能监视控制命令的执行情况；能监视重要消防设备的故障状态、故障类型和故障点位置。
（3）操作互斥
FAS的控制权限（模式）遵循手动控制高于自动控制、就地控制高于远程控制的基本原则。当为手动控制操作时，一切自动触发命令将失效；当为自动控制时，又按照被控设备的特点，分中央、车站级操作的优先权；自动控制的优先权确保只能由单方实施控制，需要越级控制时，必须通过操作员设定方可生效。
FAS软件有健全的身份认证机制，能设定多级、分组操作权限，不同等级、不同组操作权限设定不同的密码，一般操作不需要密码，需要确认火灾扑灭等需要较高等级的密码。只有系统工程师组的人员才能进入软件修改操作界面。
（4）功能后备
车辆段设置了FAS故障报警维修终端室，集中监测全线FAS的设备，显示其运行状态，也可接收由车站级设备传送的各探测点的火灾报警信号，显示报警部位，进行火灾报警。
故障报警终端室内设备配置与控制中心環调工作站的配置相同，当控制中心环调工作站发生故障时，该处的计算机可作为控制中心环调工作站FAS功能的备份。
4.结语
除了以上几项措施，南昌地铁2号线FAS的设计还做到了：a.设备材料选型合理；b.探测器选择合理并且布置没有盲区；c.设计之前充分了解招标产品性能，确保设计有底层设备的支持；d.设备和管线布置避开了风机房、水泵房、变电所和配电间等设备房。
本文仅从设计角度介绍了提高南昌地铁2号线FAS可靠运行的一些措施，系统的可靠运行同样离不开合理负责的现场施工、可靠的产品性能、设施完善的日常维护以及值班员系统的岗前培训。只有把各个环节都考虑周到了，才能将FAS建设成高可靠性、高安全性、高智能化的系统，从而为南昌地铁2号线的安全运行提供更有力的保障。
参考文献：
[1] GB 50157―2003 地铁设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2003
[2] GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2013
[3] 胡志方.广州地铁5号线火灾自动报警系统的设计[J],现代城市轨道交通,2009:41-46
[4] 杜宝玲. 国外地铁火灾事故案例统计分析[J],消防科学与技术,2007,26(2):2014-217