地铁火灾报警系统
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时间：2017-10-07
1 上海九号线火灾报警系统
上海九号线火灾报警系统前半组（TC1 MP1 M1）和后半组（TC2 MP2 M2）为单独的系统。TC车安装3个温度传感器和4个烟雾传感器，MP车和M车各安装4个烟雾传感器，火灾报警控制板安装在MP车。温度传感器和烟雾传感器的信号线串联在一起连接到火灾报警控制板。
1.1 温度传感器
安装在司机室电气柜和电子柜中，用于监测环境温度，当发生火灾引起温度上升超过某个定值时启动报警。
1.2 烟雾传感器
烟雾传感器安装在侧罩板内，包含一个检测室，检测室由一个发射元件和一个受光元件构成，发射元件和受光元件不在一条直线上。发射元件发射短周期的闪烁光，当空气中不存在烟尘颗粒时，光就不会被受光元件接收到。当有烟尘颗粒进入到检测室里时，发射元件发出的光会被烟尘颗粒折射到受光元件上，激活受光元件，第一次触发10秒后，受光元件如若再次被激活，则此烟雾传感器内部短路，视为发出火灾报警。
1.3 火警控制板
控制板通过内部触点控制4个继电器的电源，2个继电器为故障检测，功能是检测烟雾传感器是否安装好；2个继电器为火灾检测，功能是检测是否有火灾报警。这4个继电器通过常开触点给列车控制系统信号。正常状态下，火警控制板未检测到烟雾传感器和温度传感器的异常状态，内部触点闭合， 4个继电器处于吸合状态。如果有烟雾传感器或温度传感器检测到火灾报警，相应线路短路，控制板内部触点断开，使相应的继电器断开，控制系统接收到信号后，会在显示屏上显示火灾信息，并且地铁会鸣汽笛，仅当司机在显示屏上点击确认火灾报警信息后，汽笛才会停止。
1.4 系统分析
1.4.1 烟雾传感器和温度传感器串联在一起，当触发火灾报警后，通过显示屏的故障信息，无法判断准确的起火位置。
1.4.2 由于烟雾传感器的监测工作机制，经常会发生由于灰尘而导致的误报。在上海正线运营时曾发生过由于火灾报警误报，汽笛一直鸣响，引起乘客恐慌全部跑到站台的事件。
地铁车结束当天运营回到停车库后，也发生过灰尘而导致的误报，由于停车库停的车辆很多，检修人员一时无法准确找到误报车辆确认故障，导致汽笛一直鸣响，遭到停车库周围居民的投诉。
1.4.3 将监控的位置都放在车上，忽视了对车下的各个电气箱、接线箱等的监控。
2 新加坡DTL火灾报警系统
新加坡DTL火灾报警系统是由CPU302、FDCU、烟雾传感器和感温电缆组成。
2.1 FDCU
FDCU（火灾报警控制中心）用于监测和控制整个火灾报警系统。通过CAN网络与各个烟雾传感器进行通讯。
2.2 CPU3002
CPU3002作为一个网关，将FDCU的火灾信息发送给列车控制中心。CPU3002与FDCU之间使用CAN网络通讯，CPU3002与列车控制中心使用MVB网络通讯。
2.3 烟雾传感器
每个单独的烟雾传感器都具备从客室内检测烟雾的能力，具备检测室和独立的CPU。烟雾传感器的工作原理与上海九号线所使用的基本相同，不同的是受光元件被烟尘颗粒折射的光照射到时，受光元件的阻抗发生变化，产生光电流。光电流的大小与颗粒的大小和数量有关，CPU可以通过光电流的大小来估算出烟雾的浓度。并通过CAN网络发送给FDCU。传感器测量到的温度数值和烟雾浓度数值会持续的发送给FDCU，FDCU会根据数据来分析是否超过报警阀值来判断火灾。极大可能的避免了由于灰尘引起的误报。
2.4 感温电缆
感温电缆内部是两根弹性钢丝，每根钢丝外面都包有一层感温且绝缘的材料，正常状态下，两根钢丝都处于绝缘状态，当周边环境温度上升到预定动作温度的时候，温度敏感材料将破裂，两根钢丝会短路。
此系统在电气柜和车下电气箱中安装感温电缆用来检测箱体内的火灾。感温电缆环绕箱体内部一周后连接到烟雾传感器上。当某一感温电缆受热短路后，烟雾传感器会将此信号发送给FDCU，告之此处发生火灾。
2.5 系统分析
2.5.1 火灾报警系统在每节车的客室内区域安装了4个烟雾传感器，用来监测车厢内部。如果客室内发生火灾，FDCU会把“fire inside”信号通过CPU3002发送给列车控制系统，将空调的回风门关闭，新风门打开，防止烟尘在客室内循环。列车车顶外部还安装了2个烟雾传感器，用来监控隧道内是否发生火灾。当检测到隧道内发生火灾时，FDCU会把“fire outside”信号通过CPU3002发给列车控制系统，将空调的新风门关闭，回风门打开，防止将隧道内的烟尘吸入到客室内。这个功能很好的保护了车内的乘客。
2.5.2 电气柜和电气箱内线缆很多，发生火灾初期不易发现，而该火灾报警系统通过感温电缆来监控各个电气柜和电气箱，基本上做到了全方位监控，在火灾发生初期就可以及时报警。
2.5.3 不同于上海九号线火灾报警系统的串联方式，新加坡DTL项目每个烟雾传感器都拥有自己的地址和CAN通讯模块，任一位置发出报警信号，都可以通过显示屏快速定位位置，降低了排查难度。图1为显示屏火灾报警界面。
3 結束语
火灾报警系统的作用十分重要。随着地铁运营时间的增长，地铁车辆会面临设备故障率增长和线路老化等问题，这些都有可能导致火灾的发生。配备火灾报警系统虽然不会阻止火灾的发生，但是会在火灾发生的初期尽早发现，减少火灾造成的损失。
参考文献：
[1]GB50116-2008.火灾自动报警系统设计规范[S].
[2]GB4717-2005.火灾报警控制器[S].
[3]徐惠钢，张晓明.列车火灾报警系统的设计与实现[J].传感器技术，2004（2）：65.
[4]王珏.地铁火灾的预防及疏散措施[J].科技创新与应用，2013（29）：295-296.
上海九号线火灾报警系统前半组（TC1 MP1 M1）和后半组（TC2 MP2 M2）为单独的系统。TC车安装3个温度传感器和4个烟雾传感器，MP车和M车各安装4个烟雾传感器，火灾报警控制板安装在MP车。温度传感器和烟雾传感器的信号线串联在一起连接到火灾报警控制板。
1.1 温度传感器
安装在司机室电气柜和电子柜中，用于监测环境温度，当发生火灾引起温度上升超过某个定值时启动报警。
1.2 烟雾传感器
烟雾传感器安装在侧罩板内，包含一个检测室，检测室由一个发射元件和一个受光元件构成，发射元件和受光元件不在一条直线上。发射元件发射短周期的闪烁光，当空气中不存在烟尘颗粒时，光就不会被受光元件接收到。当有烟尘颗粒进入到检测室里时，发射元件发出的光会被烟尘颗粒折射到受光元件上，激活受光元件，第一次触发10秒后，受光元件如若再次被激活，则此烟雾传感器内部短路，视为发出火灾报警。
1.3 火警控制板
控制板通过内部触点控制4个继电器的电源，2个继电器为故障检测，功能是检测烟雾传感器是否安装好；2个继电器为火灾检测，功能是检测是否有火灾报警。这4个继电器通过常开触点给列车控制系统信号。正常状态下，火警控制板未检测到烟雾传感器和温度传感器的异常状态，内部触点闭合， 4个继电器处于吸合状态。如果有烟雾传感器或温度传感器检测到火灾报警，相应线路短路，控制板内部触点断开，使相应的继电器断开，控制系统接收到信号后，会在显示屏上显示火灾信息，并且地铁会鸣汽笛，仅当司机在显示屏上点击确认火灾报警信息后，汽笛才会停止。
1.4 系统分析
1.4.1 烟雾传感器和温度传感器串联在一起，当触发火灾报警后，通过显示屏的故障信息，无法判断准确的起火位置。
1.4.2 由于烟雾传感器的监测工作机制，经常会发生由于灰尘而导致的误报。在上海正线运营时曾发生过由于火灾报警误报，汽笛一直鸣响，引起乘客恐慌全部跑到站台的事件。
地铁车结束当天运营回到停车库后，也发生过灰尘而导致的误报，由于停车库停的车辆很多，检修人员一时无法准确找到误报车辆确认故障，导致汽笛一直鸣响，遭到停车库周围居民的投诉。
1.4.3 将监控的位置都放在车上，忽视了对车下的各个电气箱、接线箱等的监控。
2 新加坡DTL火灾报警系统
新加坡DTL火灾报警系统是由CPU302、FDCU、烟雾传感器和感温电缆组成。
2.1 FDCU
FDCU（火灾报警控制中心）用于监测和控制整个火灾报警系统。通过CAN网络与各个烟雾传感器进行通讯。
2.2 CPU3002
CPU3002作为一个网关，将FDCU的火灾信息发送给列车控制中心。CPU3002与FDCU之间使用CAN网络通讯，CPU3002与列车控制中心使用MVB网络通讯。
2.3 烟雾传感器
每个单独的烟雾传感器都具备从客室内检测烟雾的能力，具备检测室和独立的CPU。烟雾传感器的工作原理与上海九号线所使用的基本相同，不同的是受光元件被烟尘颗粒折射的光照射到时，受光元件的阻抗发生变化，产生光电流。光电流的大小与颗粒的大小和数量有关，CPU可以通过光电流的大小来估算出烟雾的浓度。并通过CAN网络发送给FDCU。传感器测量到的温度数值和烟雾浓度数值会持续的发送给FDCU，FDCU会根据数据来分析是否超过报警阀值来判断火灾。极大可能的避免了由于灰尘引起的误报。
2.4 感温电缆
感温电缆内部是两根弹性钢丝，每根钢丝外面都包有一层感温且绝缘的材料，正常状态下，两根钢丝都处于绝缘状态，当周边环境温度上升到预定动作温度的时候，温度敏感材料将破裂，两根钢丝会短路。
此系统在电气柜和车下电气箱中安装感温电缆用来检测箱体内的火灾。感温电缆环绕箱体内部一周后连接到烟雾传感器上。当某一感温电缆受热短路后，烟雾传感器会将此信号发送给FDCU，告之此处发生火灾。
2.5 系统分析
2.5.1 火灾报警系统在每节车的客室内区域安装了4个烟雾传感器，用来监测车厢内部。如果客室内发生火灾，FDCU会把“fire inside”信号通过CPU3002发送给列车控制系统，将空调的回风门关闭，新风门打开，防止烟尘在客室内循环。列车车顶外部还安装了2个烟雾传感器，用来监控隧道内是否发生火灾。当检测到隧道内发生火灾时，FDCU会把“fire outside”信号通过CPU3002发给列车控制系统，将空调的新风门关闭，回风门打开，防止将隧道内的烟尘吸入到客室内。这个功能很好的保护了车内的乘客。
2.5.2 电气柜和电气箱内线缆很多，发生火灾初期不易发现，而该火灾报警系统通过感温电缆来监控各个电气柜和电气箱，基本上做到了全方位监控，在火灾发生初期就可以及时报警。
2.5.3 不同于上海九号线火灾报警系统的串联方式，新加坡DTL项目每个烟雾传感器都拥有自己的地址和CAN通讯模块，任一位置发出报警信号，都可以通过显示屏快速定位位置，降低了排查难度。图1为显示屏火灾报警界面。
3 結束语
火灾报警系统的作用十分重要。随着地铁运营时间的增长，地铁车辆会面临设备故障率增长和线路老化等问题，这些都有可能导致火灾的发生。配备火灾报警系统虽然不会阻止火灾的发生，但是会在火灾发生的初期尽早发现，减少火灾造成的损失。
参考文献：
[1]GB50116-2008.火灾自动报警系统设计规范[S].
[2]GB4717-2005.火灾报警控制器[S].
[3]徐惠钢，张晓明.列车火灾报警系统的设计与实现[J].传感器技术，2004（2）：65.
[4]王珏.地铁火灾的预防及疏散措施[J].科技创新与应用，2013（29）：295-296.
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