0 引言 

随着城市轨道交通工程的不断发展，其各类建筑不断建设改造，不同类型的建筑有着不同的空间结构特点。为了尽早发现火灾，避免火灾蔓延确保减少人员伤亡和财产损失，在进行火灾自动报警系统设计时有些建筑全部区域可以采用点型感烟探测器、红外对射火灾探测器作为火灾探测的末端点位; 有些建筑区域需采用空气采样式烟雾探测系统,本文依托于某城市轨道交通车辆段工程中火灾自动报警系统的应用实例，阐述空气采样式烟雾探测系统在城市轨道交通高大开放式建筑中的应用。

1 城市轨道交通车辆段火灾报警系统存在的问题

某城市轨道交通车辆段盖下区域内原有98台红外对射探测器，安装于各梁柱 10 米左右高度，现场无检修梯。根据既有线设备长期运营情况来看，随着建筑结构局部下沉，会造成红外对射探测器的对位偏差，继而产生成像器的视场未与发射器正确对准故障。维护工作需等供电运营在不影响行车的前提下，将车辆段主变电所进行停电，这使得故障处理等待时间较长。同时设备安装高达 10米，且位于车辆段各铁轨股道中间，现场登高车行进范围有限，无法利用其进行高空作业，需要通过人工搭设脚手架的形式进行高空作业，一方面施工准备时间较长，占用了城市轨道交通的正常运行时间，另一方面传统脚手架搭设成本高，灵活性差，且部分复杂地段无法稳定使用脚手架，人员安全受到影响。基于以上故障率较高、维护时间过长、维护成本较高、安全系数较低等因素的考虑，需要通过改造加以解决。

2 火灾探测器的对比选型

为了比选出最优的改造方案，对目前在城市轨道交通工程中普遍使用的点型感烟火灾探测器、红外对射火灾探测器、空气采样式烟雾探测系统三种火灾探测器进行从前期施工调试到发生火灾情况下响应情况的全过程的各类影响因素的分析。

1)施工、调试问题。点型感烟火灾探测器和红外对射火灾探测器的施工较为复杂，红外对射火灾探测器需要精准定位，而感烟火灾探测器点位繁多，需要逐个安装管道、敷设电缆并接线，但空气采样式烟雾探测系统的吸气点位为均匀分布于采样管上的采样孔，可在采样管网组装期间直接安装，一次成型。

2）烟雾稀释的影响。高大开放式强气流的空间会使烟雾在流动过程中被高大空间稀释。传统探测器在单一点位进行烟雾探测，需要大量烟雾进入探测区域，若此处的烟雾浓度不够高，将导致报警延误甚至漏报。而空气采样式烟雾探测系统是通过采样管上均匀分布的采样点进行空气采样，即使采样管安装在车辆段各区域的顶板上，被稀释的微量烟雾粒子也可被迅速捕捉到，探测器对各采样点提供的烟雾总量进行检测，从而提供极早期火灾探测

3）维护问题。空气采样早期烟雾探测器能够较好的解决维护困难、对现场影响大的问题，同时后期维护成本较低，相较其他类型的火灾探测器来说，空气采样早期烟雾探测器通过吸气泵主动抽气取样，特别适合在强气流的场所使用，空气流通性强处取样，更适合车辆段盖下区域和大型库这种高大、空气流通性较强的建筑的火灾预警。

4）系统误报问题。宣传品、展品、货物等会阻挡射线，土层和建筑物沉降会导致点位高度偏差，且城市轨道交通车辆段中列车运行频繁，易产生振动，随着运营时间的增长，将导致红外对射设备的螺栓松动，从而对红外对射设备的射线角度产生影响，导致对射式探测器的误报或故障，而空气采样式烟雾探测系统可有效避免干扰，误报率几乎为零，探测器对各采样点提供的烟雾总量进行检测，对系统采用经过二级过滤的滤网装置，非烟雾的污染颗粒在进入吸气式感烟报警系统主机内部前就可以被过滤掉。烟气颗粒的直径一般为 0.1μm至100μm ，而空气中非烟雾的污染颗粒的直径往往大得多，过滤器可以有效地将非烟雾的污染颗粒过滤掉。

3 空气采样式烟雾探测系统简介

空气采样式烟雾探测系统又称极早期吸气式感烟火灾探测器， 由吸气泵、过滤器、探测腔、采样主机、控制电路显示电路等组成，配置空气采样管网使用。其系统构成如下图所示。

吸气泵通过采样管，从被保护区内连续采集空气样品，经过滤器组件滤去灰尘颗粒后送入激光探测腔，探测腔有一个稳定的激光光源和阵列式光接收器。烟雾粒子使激光发生散射，烟雾浓度越高，接收器接收到的散射光越强，接收器根据散射光的强弱将光信号转换成相应电信号后输入控制电路，电信号经处理转换成烟雾浓度显示，并 与设定的报警阈值比对后发出报警信号。

空气采样式烟雾探测系统的功能有四项：预警、火警、故障、复位控制。

采样管规格要求：

1.内径应为21mm，外径应为25mm（管壁应保证为2mm）。材质为阻燃级ABS管道。

2.接到一个FMST-FXV-11E和22E探测主机上的管道总长（双U）不超过 320m（4*80）。不采用双U每根管长度不超过 110m。FMST-FXV-33E 和 44E 管道总长（双U）不超过640m（8*80）。不采用双U每根管长度不超过 110m。每根管的长度应该争取尽可能相等。

3.空气采样管在安装进主机进气口之前，末端应封上，避免灰尘和其他碎屑进入。

4.采样管为6m一根，每隔6米采用一个采样管接头进行连接。

4 现场施工

在现场施工作业前，先向供电工班申请停电施工点，由于高度较高，由施工方现场搭 设脚手架，在确保不触及接触网安全界限、以及自身安全前提下，允许脚手架在施工期间短暂保留，首先拆除原红外对射感烟探测器及既有管线材料，并移交给建设方；其次施工方按照改造图纸对现场进行调查，发现车辆段空气采样管通常敷设于轨行区上方，轨行区内普通曲臂车无法驶入进行登高作业。传统脚手架搭设成本高，灵活性差，且部分复杂地段无法使用脚手架。

采样管通常安装于有顶建筑的顶部，安装高度要高于接触网2米以上，无法使用接触网梯车施工。

通过对现场盖下轨行区调查，研究出一种可以搭载曲臂车进行高空作业的轨道平板车，可有效解决车辆段轨行区空气采样管的安装难题，使每条股道上的工作内容可以贯穿整条股道进行，在每条股道上放置两台轨道平板车加曲臂车作业，大大减少了机具运输路径和运转时间。有效提高了工效和降低了成本，具有一定的可行性。

针对车辆段的复杂施工环境，通过现场实际试验，研究出第一代辅助平板车，第一代平板车为一种采用常闭式液压盘式刹车系统的自制动防溜平板车，曲臂车放置于平板车上后进行高空作业，大大减少了复杂路段的曲臂车运输路径和运转时间，有效提高了工效和降低了成本，同时它集自制动液压盘式刹车器、 脚轮刹车、铁鞋、安全绳、车边护栏多种防护措施于一体，其制动及防护系统平稳定、可靠，可有效避免平板车因无法制动、溜车、停不稳等因素造成意外事故的发生。

但此车有一定的弊端，因其是无动力车，所以在一处施工点施工完毕后，需要人工将车沿轨道推至下一个施工点，行进速度慢，且占用了一定的人工。

经研究，在第一代平板车基础上改进，取消了部分车架区域做成贯穿孔，以使曲臂车车轮可与轨道直接接触，并加设用于使车架能够沿铁路轨道长度方向固定移动的导向组件，导向组件包括若干个安装在车架下端的转轴，转轴上对称套设有两个受外力驱使时在铁路轨道上滚动行走的钢轮。还包括有转动连接在转轴两端的固定板，固定板的上端连接在车架的下端面上，两个钢轮位于两个固定板之间。转轴两端的直径从内侧到外侧呈阶梯状减小。贯穿孔包括有两个用于固定高空作业平台车从动轮的第一贯穿孔，贯穿孔还包括有两个供高空作业平台车主动轮穿过后抵在铁路轨道上的第二贯穿孔。第一贯穿孔和第二贯穿孔均为矩形孔。车架的两端安装有卡在铁路轨道上用于使车架位置固定的卡轨器，车架上还安装有与卡轨器一一匹配用于收紧卡轨器的紧绳器。

两个钢轮呈对称布设，当车架受外力驱使时钢轮在铁路轨道上滚动行走，转轴的两端转动连接有上端连接在车架底部的固定板，两个钢轮位于两个固定板之间，同侧的钢轮与固定板之间留有空隙，防止钢轮与固定板接触摩擦，影响行走效率。

将高空作业平台车放置在本施工作业辅助平台车上，可满足2-3人同时高空安装作业，下方至多1人进行机械安全防护即可，大大降低了人工成本；一处作业点施工完毕后，作业人员启动作业平台车，借用平台车驱动动力，即可随意移动至下一处作业点，以作业平台车为圆心，车臂为半径的范围内均可一次性作业完成，大大节约了施工时间，提高了作业效率。

曲/直臂式高空作业平台车的主动轮穿过第二贯贯穿孔抵在铁路轨道上，从动轮卡在第一贯贯穿孔上，通过主动轮启动工作在铁路轨道上行走，带动本施工作业辅助平台车在铁路轨道上行走，钢轮始终在铁路轨道上导向，在轨道上行驶使用如履平地，不受任何影响外在因素影响，操作简单，使用方便，机械化施工，大大提升作业效率。

此项技术已完成发明实用新型专利：一种铁路轨道高处施工作业辅助平板车。

完成该项目所有管线的安装后，对系统主机及电源进行安装。探测器主机和和UPS电源安装在梁柱底边距地1.4米的位置上，并确保设备周围150毫米范围内为干净空间，最后将其与管线连接，另车辆段盖下区域空气流通较快，易产生潮湿，需对采样管道进行排水处理。

下一步在内部有预留位置的就近FAS模块箱处增加对应的模块、继电器，将每个吸气式感烟火灾探测器的预警、火警、故障、复位控制的信号输给 FAS 系统，并将既有 FAS 系统中 FAS 主机、FAS 图形工作站等设备有关内容进行重新编程及修改，使其具备相应功能，实现FAS主机及控制中心、工作站FAS主机及图形工作站吸气式报警系统对应信号的显示，并通过单机调试和联动调试验证接口的完整和功能的全部实现。

 现场施工、调试全部完成后，施工单位申报验收，业主和第三方验收单位现场依据验收规范对工程量、安装质量进行分批核定后，分别用冷烟、热烟模拟火灾模式，吸气式感烟火灾探测器及时发出报警，并引起各系统联动，改造工程顺利通过验收。

5 结语

通过运用轨道高处施工作业辅助平板车技术，将空气采样式烟雾探测系统施工难度降低，施工工效提高，同时探测器主机和UPS电源安装在梁柱底边距地1.4米的位置上，顺利完成系统的施工调试工作后，维护工作可在主机处进行日常巡检和吹扫作业，即可实现日常检修和故障处理，无需等待车辆段主变电所和轨行区停电，极大地保护了人员维修安全，降低了维保维护成本，另外吸气式感烟火灾探测器无需频繁检查及维护，减少了维保的工作量，也降低了系统在生命周期内的维护成本，本次城市轨道交通车辆段的火灾自动报警系统改造工程完全达到了预期效果。