问题

地铁防火,各国是怎么做的?

回答
地铁,作为现代都市的动脉,承载着巨大的客流,其安全,尤其是防火安全,是重中之重。各国在地铁防火方面,可以说是八仙过海,各显神通,但仔细梳理下来,会发现一些共通的理念和殊途同归的措施。咱们就来掰开了,揉碎了,聊聊这地铁防火,各国是怎么做的。

一、 源头管控:材料是根本

防火,说到底,就是要控制火源的产生和蔓延。而地铁内部,有大量的装修材料、设备线路,这些都是潜在的火源或者助燃剂。所以,各国在材料选用上,都有非常严格的标准。

阻燃等级至上: 无论是墙壁、天花板、地板,还是座椅、广告牌,甚至电缆的绝缘层,都必须使用达到特定阻燃等级的材料。这就好比给这些东西穿上了“防火服”。具体到标准,各国都有自己的体系,比如美国的UL认证、欧洲的EN标准、中国的GB标准等等,但核心都是要材料在火焰接触下不易燃烧、燃烧速度慢、不易产生有毒烟雾。
“无烟”优先: 烟雾,尤其是浓密的有毒烟雾,在火灾中造成的伤亡往往比火焰本身更大。因此,各国在材料选择上,对材料燃烧时产生的烟雾量和毒性也有严格的限制。很多标准都要求材料燃烧时释放的烟雾要少,并且毒性较低,不会对人体造成急性中毒。
电气安全: 地铁里用电的地方太多了,电缆、设备、线路等等。为了防止电气火灾,对电缆的阻燃性、绝缘性、耐高温性都有非常高的要求。比如,防火电缆是必选项,它们在高温环境下也能维持一段时间的电路导通,为疏散赢得宝贵时间。另外,电缆桥架、开关柜等设备也需要采用防火材料。
结构防火: 地铁站的承重结构,比如柱子、梁、隧道壁,也需要考虑防火。虽然通常是钢筋混凝土结构,本身耐火性较好,但为了应对长时间高温侵袭,也会有一些特殊处理,比如增加防火涂层。

二、 空间设计:隔而不绝,分而治之

一旦发生火情,如何让火势和烟雾不快速蔓延,为乘客疏散争取时间,是设计上的关键。

防火分区: 这是地铁防火最重要的理念之一。整个地铁站、隧道、车厢,都会被划分成一个个独立的防火分区。不同分区之间,会用防火墙、防火门、防火卷帘等隔开。这样做的目的是,一旦某个区域发生火灾,其他区域相对安全,火势和烟雾的扩散范围就能得到有效控制。
排烟系统: 这是地铁防火的“生命线”。地铁空间相对封闭,一旦起火,烟雾很容易聚集。因此,强大的排烟系统至关重要。
机械排烟: 大部分地铁都采用机械排烟系统,也就是通过风机将火灾区域的烟雾抽出去。风机的设计、排烟口的设置、风道的走向,都经过精密的计算,确保在火灾发生时,能够有效地将烟雾排出站外,为乘客疏散提供清晰的视野和安全的呼吸空间。
排烟井和竖井: 专门的排烟井和竖井是连接站内排烟系统和外部的重要通道,它们的设计也要考虑到防火要求,防止火势通过竖井蔓延。
联动控制: 排烟系统通常与火灾报警系统联动。一旦火灾报警被触发,排烟系统就会自动启动,并根据火灾发生的具体位置,开启相应的排烟设备。
防火门和疏散通道: 地铁站内有很多防火门,它们平时是开启的,但一旦火灾发生,就会自动关闭,起到阻隔火势和烟雾的作用。同时,疏散通道的设计也非常重要,需要宽敞、清晰、无障碍,并且有充足的应急照明和指示标志。
车站与隧道的分隔: 地铁车站和隧道之间通常有隔断,以防止火灾从隧道蔓延到车站,反之亦然。

三、 技术赋能:火眼金睛,精准打击

现代科技在地铁防火方面扮演着越来越重要的角色。

火灾自动报警系统(AAI): 这是地铁的“火眼金睛”。各种烟雾探测器、温度探测器、火焰探测器等,遍布在车站、隧道、车厢的每一个角落。一旦有异常情况,探测器会立刻将信号传递给火灾报警控制中心。
火灾自动灭火系统(AFAS):
自动喷淋系统: 在很多区域,特别是车站公共区域,都安装有自动喷淋系统。当温度达到一定程度时,喷头会自动打开,喷射水雾,起到冷却降温、抑制火势的作用。
气体灭火系统: 在一些设备间、电缆井等对水敏感的区域,可能会采用惰性气体灭火系统,比如哈龙(虽然现在越来越少用,但有些老系统还在)或七氟丙烷等,它们可以在不损坏设备的情况下扑灭火灾。
灭火器: 各个角落都会配备不同类型的灭火器,供工作人员或有能力的乘客初期灭火使用。
视频监控和智能分析: 随着技术的进步,监控系统也越来越智能。除了实时监控,一些先进的系统还能通过人工智能算法,对视频画面进行分析,比如识别异常的烟雾、火焰,甚至人员的异常行为,从而提前预警。
消防水系统: 地铁站内会铺设消防水管网,并设置消防栓,方便消防人员接水灭火。

四、 应急响应:训练有素,有条不紊

再好的技术和设计,也需要人来执行。

应急预案和演练: 各国地铁运营方都会制定详细的消防应急预案,明确火灾发生后的处置流程、人员职责、疏散路线等。并且会定期组织消防演练,让工作人员熟悉预案,提高应急处置能力。
消防员队伍: 许多国家都有专门的地铁消防队伍,或者与城市消防部门有紧密的联动机制,确保火灾发生时,能够快速、有效地进行扑救。
乘客引导和疏散: 在火灾发生时,通过广播、指示牌、工作人员的引导,帮助乘客有序、快速地撤离。

五、 国际经验的借鉴与差异

虽然大原则相似,但具体措施上,各国也有自己的侧重点和特色,这与当地的消防法规、技术发展水平、地理环境以及历史经验都有关。

欧洲: 更加注重早期预警和人员疏散,强调“无烟”设计,对材料的烟雾特性要求极高。
北美: 对电气安全非常重视,防火电缆的应用非常普遍,自动灭火系统的普及率也较高。
亚洲(以日本、新加坡、中国为例): 往往在技术集成方面做得比较好,高度依赖自动化报警和灭火系统,并且非常注重人防措施,例如在车站设计中充分考虑了人员疏散的便利性,并且会有非常详细的应急演练。

总结来说,地铁防火是一个系统工程,它涵盖了从设计、材料、技术到管理、人员培训的全过程。各国都在不断地学习、借鉴,并结合自身情况,不断完善地铁的防火体系。

想想看,每天无数人穿梭在地下,这些看似平常的地下通道,背后是无数的科技、标准和人员在默默守护着我们。下次你走进地铁站,不妨多留意一下那些细节,也许就能感受到这份“看不见的”安全保障。

网友意见

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这个问题很不错啊,下边汇总下对于一个新话题的分析思路,大家随便看看。

至于题目想问的是各国。但作为一名生活在华夏大地的老百姓,这里还是写写我国的吧,其他国家的地铁防火情况不了解就不说了。

原题主设问:“地铁火灾的防范与救援都采取了什么方法设备以及机制”,问题的主体是“火灾”,场景属于“地下空间”,行业为“地铁”,目的是“防范与救援”,最终实现的落脚点在于“设备和机制”。

很好!

对于一个设备爱好者来说,这篇文章就有了核心:

(虽然中国的茅以升铁道奖鲁班奖大多数的荣誉都给到了土建行业,但仍然无法改变我热爱中国装备制造的事实;我会一直期待中国的装备制造业、以系统级甚至产业级的模式,大批量、大脚步的走出国门的那一天,)

一是设备,二是机制

  • 设备是实现目标的基础,任何事情脱离了基础都是无法实现的;
  • 机制是建立在设备组成的系统之上的,对设备的功能和操作没有足够的熟悉与理解,机制也就无从谈起


实际上,讨论地铁火灾,我们一般首先考虑的肯定是可能发生火灾的地点。考虑到现行的《GB 51298-2018 地铁设计防火规范》有对于地点的明确分类如下:

1、地下车站及其出入口通道、风道

2、地下区间、联络通道、区间风井及风道

3、控制中心

4、主变电所

5、易燃物品库、油漆库

6、地铁停车库、列检库、停车列检库、运用库、联合检修库及其他检修用房。

下文会涉及到很多地点的描述,在此先列一下。


一、设备篇

对于设备,我们同样可以按照基础层设备辅助层设备来划分。

所谓基础层,指的其实就是我们日常比较容易看到的一些消防设施(当然,可能会有部分大家没有特别注意,即它看到你了,但你没看到它的那种),同时起到了最直接的消防防火作用

而所谓辅助层,其实就是不容易被大家发现的一些后台设备,但同样具有非常重要的定位,属于支撑防火一线的职能机构


下边分开说说。


1、基础层设备

其实这个非常好理解,因为平时大家不光是从地铁里,包括从其他的一些大型建筑,比如商场、写字楼、学校、医院等公共场所也都会看见这些设备。这块我简单说,放几张图,大家看一下就好。


A、消防用水(用水管道)

显然,对于防火来说,第一时间要做好的准备就是找到它的克星“水”,所以第一步就是引入可靠的水源。


我之前在讲电的时候,有提到过地铁用的电力是从城市电网引入的,那么这里的水自然也一样,同样是从一个城市市政的控水部门负责的“水网”引来的。

所以这里会发现,地铁行业有个特色,什么东西都是外来的,各种资源(土水电)等,所以,这也是个与市政体系各大部门接触频繁的系统。


跑题了,回来。正常我们的消防用水和地铁里的生产用水(人用)显然是要分开的,这个大家容易理解,毕竟要保证紧急情况下的独立备用。


对于这部分来讲,大家放心,地铁里有一个独立的专业叫给排水,就是专门负责这块技术的,相信也有很多同学大学学的就是专业。

如同图上,只是描述的“供水”部分,管网中写的是生活和消防合用,这里并没有直接体现消防用水的引入,但大家知道是从这张网上引入就好了。


B、灭火设施(消火栓、灭火器)

这个我直接放图了,因为这个是大家最容易在地铁各处看到了。某种意义上,从防火角度来讲,它们是面对可能出现的火灾的一线 “战斗人员”!


消防栓的话,一般会遍布地铁各个场所。

举个例子,对于车站来讲,站厅、站台、设备室、地下区间等及长度大于30m的人行通道位置都要设置消火栓,所以大家可以看到,对于防火这块,它实际上是一笔比较大的硬件开支。


至于灭火器嘛,形式就更多了,一般车上车下都有。



C、排烟系统(风机)

排烟实际上分为自然排烟和机械排烟。

自然排烟大家就很容易理解,通过排烟口的合理设计来完成;但对于无法自然排烟或者不利于自然排烟的位置,就需要进行机械排烟,即通过排烟风机来实现,对于风这部分,涉及到的东西太专业了,要考虑很多:建筑面积、排烟量、风速、风道、风阻、防烟分区等等,甚至还要考虑风机的工作温度及其联动效应


我记得以前曾经做过一个封闭冷通道的项目,当时作为外行只能看着几个“热管理”专家疯狂输出,不禁感慨隔行如隔山,哈哈。


这里偷个懒,就给大家放个风机看一下,有个直观印象,多了就不说了。


D、自动灭火系统

自动灭火系统,实际上也叫自动喷水灭火系统,顾名思义,通过喷水来灭火(废话)。

不过喷水型的是针对一些大型场所,规范里写到:建筑面积大于6000m2的地下、半地下和上盖设置了其他功能的停车库、列检库、停车列检库、运用库、联合检修库,可燃物品的仓库和难燃物品的高架仓库或高层仓库


而对于我们的设备室,即放置了大量精密电子设备仪器的房间、各类机房,直接喷水造成的损失过大,一般会采用其他灭火方式,比如气体灭火(其实我个人觉得小型火灾还可以,大型火灾的时候,再想着怎么保住设备就有点想多了……)。毕竟水的话一喷,也不用火灾了,设备自己就先烧了(下图为演练场景)。


2、辅助层


说完了基础层,下边来说说辅助层,或者说叫后台层也可以。


A、火灾自动报警系统

火灾自动报警系统,术语:FAS(Fire Alarm System,下边用FAS代替)。

这个系统实际是地铁防火中非常重要的一环,也是技术发展到一定程度上的智能制造的体现,虽然不是什么特别高科技的东西,但作用不可小觑。

先放一张结构总图:


FAS系统的架构和我们之前在其他文里讲到的通信、信号、综合监控、电力监控、环境监控系统等非常之类似。


如果大家以前看过我的其他回答的话,细心的人就会发现的我在讲系统时是有套路的,这套种路实际上是一种快速掌握系统架构的方法,通过这种方法去学习一门新的专业,速度比直接去啃“大部头”要快的多。

当然并不是说“大部头”就不需要看了,架构清晰了再去深入的话就容易些了,那时候的感觉便是返璞归真!

这里简单说两句,理解就理解,不理解就算了。有感兴趣的,我以后专门写一个回答讲这个方法。


好了,我们回来。先看一段百度:


火灾报警系统,一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成;也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动,以形成中心控制系统。
火灾报警系统(FAS)具有自己的网络结构和布线系统,以实现在任何情况下,该系统都可以独立的操作、运行和管理。


这段文字其实已经描述的比较准确了,我再来归纳一下:

  • 现场级火灾报警系统(火灾探测器、区域报警器、显示控制盘等,主体其实就是一个监测一个告警)
  • 车站级火灾报警系统
  • 中心级火灾报警系统
  • 通信网络、电源、线缆等


这种分法也是地铁中绝大多数机电系统的分法。如同我们在上图中看到的,嵌入在蓝色连线(网络)中的就有现场级的探测器,包括与之相连的报警器

当然,图里画的是一个分布式的系统,所以我们看做其整体是构成了一个车站级的火灾报警系统,最终汇总到站级的监控终端,就是这里:


作为FAS专业,与其他的机电系统其实还有所不同,因为它相对独立,虽然会和BAS专业进行接口,进行一定程度的联动控制,但毕竟本身涉及到的防火问题太过于敏感。

所以,某种意义上,在地铁中,FAS专业相对保有了其单独的体系,这一点,我们从设计规范的主编单位和参编单位上可见一斑,如下:

(看了大家应该就知道我想说什么了,这是在信息安全专业进入地铁领域之前,某部的强势体现之一)



上边说到FAS相对独立,是因为本身它也如地铁综合监控系统(ISCS)一样,存在着大量和其他专业的接口工作。

尤其是多年的建设经验,对于一些外部接口专业来说,很容易把FAS看成是和环境监控系统BAS类似的专业(毕竟字母里都带个A和S)。


其实这样讲,问题也不大,因为在很多城市的综合监控系统的集成方案里,的的确确是有把FAS集成到ISCS里的,而不仅仅是作为一个接口专业。

当然,也有考虑到某种因素,某市就一直比较反对把FAS集成到ISCS里。而这,是一些历史原因造成的,这里不多讲。


最后,说一下FAS的联动问题。

前面提的设备都是基础层的,而如何有机的把这些个体整合成一个有序运行的整体,这就是FAS的存在意义。

正常情况下,部分重要的基础层设备(只要有接口,能入网络的),它们的运行状态都会显示在我们的控制室的终端上;即车站中,综控员同志是可以通过显示器终端观察到这些内容的。

同时,当紧急情况发生时,通过终端的操作也可以及时的去掌握火情并及时控制相关设备开始灭火。比如:

  • FAS联动BAS(环境监控系统),使其开启火灾控制模式并及时的联动相应的环控设备;
  • FAS联动AFC(自动售检票系统),保证闸机的释放,使人员能够迅速撤离;
  • FAS联动ACS(门禁系统),保障对应的门开启,通道畅通;

(以上是三个例子实际上就是FAS与ISCS的联动效应)

以上各种联动控制的自动与否,要依据招标《用户需求书》中技术册的明确要求进行功能设计,实际落地以运营公司的要求为准。


B、消防通信

其实这里马上要讲的消防通信包括后边的C(消防配电和应急照明电源)都是用来支撑A的,ABC合在一起共同去支撑基础层的那些设备。


什么感觉,有没有王者荣耀里,一个射手带一帮辅助的意思?


消防通信本质上还是通信,对于规范里写的,实际上并没有怎么描述传输部分。不过问题不大,虽然组网本身是个很重要问题,但在这篇关于防火的文里,就不重点说传输了。就聊聊终端,便于大家理解。


消防通信本身类似于专用通信,虽复杂程度远低于专用通信,但重要性角度却不落其后。


首先,防灾的调度电话是要单独配置的,这一点要和行车调度,电力调度,环控调度区分开来的。

这一点,很容易理解,专线专用;毕竟拿起防灾座机,聊的事就不是啥好事了。

当然,还要有防灾分机,无线手台和通信总机等共同来构成防灾调度子系统。这一点,架构上基本和专用通信中的专用调度子系统完全一致,交给调度的生产厂家去做就好。


对于PA(广播)、CCTV(视频监控系统)来讲,我理解更多的应该是侧重于和专用通信系统中的PA和CCTV共同建设,但在具体功能划分的时候,需要防灾设计这边提出实际需求,然后由通信系统实施(类似于PSCADA厂家和供电设计之间的关系)。


C、消防配电和应急照明电源


说到应急电源,这里面要重点说一下。

因为本身对于FAS和基础层设备等来说,都属于地铁中特别特别重要的用电负荷,所以在设备负荷分级中,都是一级负荷,意味着这个电无论如何是不可以断的。


另外一个要说的就是应急照明电源,这一点也容易理解,一旦遇到火灾等事故时,由于处在地下空间,所以照明也是必不可少的,正常的动力照明存在失电的可能,所以这里单独提一个概念:EPS(Emergency Power Supply),它是来具体保障特殊情况下的地下光源的。有关EPS的架构、组成、原来、详细功能等百度上其实都有。

当然,如果大家愿意看的话,我后边会陆续写一些详细针对地铁各种负载供电方案的文章,给大家科普一下。

这篇毕竟是说防火的,供电的事就先不多说了。


二、机制篇

讲道理,写到这里我突然发现我好像都快忘了“机制”是什么意思了。为了避免这种尴尬的局面,我百度一下:


机制:原指机器的构造和工作原理。


卧槽,百度百科,你要这么解释的话,我这没法往下写了啊。因为这些已经在“设备篇”都介绍的差不多了。


所以这给我提了个醒,汉语博大精深。中国人未必能够深刻理解中国的词汇啊!


不过好在我留了一手,强行往回拉一哈。上边有一块没说,啥没说?

总结没说。

所以下边直接开始总结,用总结来概括机制。大白话开始!


实际上,地铁防火,如果大家有把上边的文字一句一句的看下来,很清楚的就能知道,这又是一套大的机电系统,但由于地铁防火的特殊性,导致其兼具地铁和消防的双重角色,这一点和地铁信号有非常大的区别(地铁信号本身属于强一属性的专业)。


同时,由于涉及到乘客和工作人员的人身安全,在功能设计上及相应联动模式的分级上,只要带有了“火灾模式”这种字眼,那么不好意思,几乎所有智能弱电系统服从于FAS指挥或者FAS联动(毕竟FAS很容易联动ISCS,而ISCS被叫做综合监控系统,所以大家懂得……不懂也没关系,看括号外的字面意思就好了),统一调度。

这一点,业内人士有心的关注一下自己的所属专业的设计文件里有没有相关的介绍,便可了然。


这一篇防火的文章,核心还是要看FAS那一段,毕竟FAS也是地铁监控大家庭中的重要一员,之前有写过信号监控、电力监控、环境监控;仔细想来,还差通信监控,车辆监控没有写过。


而通过本文是想给大家传递一个思路,当系统众多之时,一定要重视系统间联动,比如一个火灾发生,FAS告警给到BAS,BAS火灾模式一起,地铁指挥中心的工作人员就要迅速依据这些监控所提供的信息去触发和下达相应的命令:乘客如何疏散?列车是否进站?闸机是否开放?门禁是否打开?


这种时候,人的作用是有限的。如果在项目的设计前期做好了精准的接口谈判,系统联调阶段做好了充分的测试准备,大家才能对意外来临之际的抵御工作有一定的信心。


结尾了,说防火说了这么多,是因为我并不希望地铁中,某一天,真的出现火灾……


就算出现了,大家读过我这篇文章,还能记得一两个小内容,能够做到不那么慌张!


毕竟,危险来临之际,不慌,很关键……

(好久没写5k+字的回答了,但愿这篇大家能够喜欢)

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