近年来，在我国经济快速发展的同时，城市轨道交通也在快速发展，地铁系统作为城市轨道交通的一种取得了长足的进步，客流量越来越大，一旦地铁系统发生火灾，其带来的损失是不可估量的，因此在设计时火灾自动报警系统就必须考虑在内。

地铁火灾自动报警系统消防联动与一般民用建筑不同，它是通过多个系统相互配合构成地铁的防火体系，保证地铁的顺利运行以及乘客安全。

本文以某市在建地铁为背景进行火灾自动报警系统消防联动分析。

1 火灾自动报警系统原理分析

火灾自动报警系统由火灾探测器、火灾报警控制器、火灾报警装置以及辅助设备构成。当监测区域发生火灾时，会有大量的烟和热产生，但是此类信号是模拟信号，需要转换为数字信号才能被火灾报警控制器识别。

火灾探测器实现将烟和热等模拟信号转换为数字信号的功能。火灾报警控制器收到火灾信号后联动报警设备，并由辅助性设备将火灾报警信息直观地传递给值班人员。火灾自动报警系统的原理图如图1所示。

2 火灾自动报警系统的组成

火灾自动报警系统主要用于探测站厅层、站台层、办公区域、设备用房、通道区域及区间隧道的火灾情况。通过回路线将火灾探测器、输入模块、输出模块、隔离模块、消火栓按钮以及手动报警按钮等连接起来，并组成环状网络接入到火灾自动报警控制器。

火灾探测器用于监测并传输火灾信号。输入和输出模块用于监控外部设备。当现场人员发现火灾时可以手动按下手动报警按钮，报告火灾信号。手动报警按钮有两种：带电话插孔与不带电话插孔。带电话插孔的手报需要与带电话地址的电话模块相连接，以实现通话的功能。

消火栓按钮一般放置于消火栓箱内，当发生火灾时可直接按下消火栓按钮向火灾报警控制器发送报警信息。隔离模块是保护装置，当通过它的电流超过某个安全设定值一定时间后，它能够自动切断电流。

图1 火灾自动报警系统原理图

火灾报警控制器需要将监测到的火灾探测器、手动报警按钮、消火栓按钮以及输入输出模块监控的外部设备状态传输到显示终端以及综合监控系统平台，供值班人员查看操作；并且火灾报警控制器将相应的火灾模式信息传输到环境与设备监控系统，该系统接收到火灾模式信息后联动监控的设备，配合火灾自动报警系统完成火灾联动，达到指导人员快速疏散，保证乘客安全的目的。火灾自动报警系统组成图如图2所示。

图2 火灾自动报警系统组成图

3 火灾自动报警消防联动

当车站发生火灾时，火灾自动报警系统发出报警信号并与综合监控系统、环境与设备监控系统、通风空调系统、消防水系统、消防电源、应急照明、垂直电梯、门禁系统（access control system, ACS）、自动售检票系统（automatic fare collection system, AFC）、消防广播、闭路电视（closed circuit television, CCTV）及乘客信息系统（passenger information system, PIS）等系统联动，达到发出火灾报警信息、及时灭火、指导人员疏散的目的。

3.1 联动流程分析

火灾自动报警系统是通过检测布置在现场的智能感烟探测器、智能感温探测器以及手动报警按钮的状态来判断火灾的。为了检修维护方便，在联动逻辑中，增加了手自动的功能，即在自动状态下，火灾自动报警系统检测到火灾报警信息后，会自动发出联动命令，控制联动设备动作。

但是在手动状态时，火灾自动报警系统在火灾状况下不主动下发联动命令，只控制声光报警器动作，需要现场人员确认是否发生火灾，待确认后发出联动命令。

判断车站火灾的条件有4种：①任意一个防烟分区中两个及以上独立的报警信号；②任意一个防火分区中两个及以上手动报警按钮的报警信号；③气体灭火系统确认发生火灾；④人工确认发生火灾。若满足以上条件，并且火灾自动报警系统处于自动状态，则其会发出火灾信号及联动命令，达到火灾报警、及时灭火、指导疏散的目的。火灾联动流程如图3所示。

图3 火灾联动流程图

3.2 联动接口设计

在火灾联动过程中，接口是至关重要的。火灾自动报警系统与综合监控系统、环境与设备监控系统是通过通信方式实现的。MODBUS TCP/IP是火灾自动报警系统与综合监控系统的通信协议，而MODBUS RTU是火灾自动报警系统和环境与设备监控系统的通信协议。

这两个接口的通信都是双机冗余的，在一定程度上提高了通信的可靠性，提高了容错率。火灾自动报警系统与气体灭火系统之间通过光纤连接实现通信。

3.3 联动功能设计

车站级联动控制是地铁火灾联动控制的主要形式，当车站发生火灾时，火灾自动报警系统联动相关区域的消防设备，同时火灾自动报警系统将相应的火灾模式号发送给综合监控系统及环境与设备监控系统，由综合监控系统联动车站广播、CCTV和PIS，由环境与设备监控系统联动启动环控防排烟模式、关闭智能照明、打开导向照明。

当由火灾自动报警系统下发的联动命令在特殊情况下不能执行时，可以通过设置在车控室紧急后备盘上的消防设备按钮直接起动相对应的设备，主要包括消防专用风机、消防泵、门禁及闸机等。火灾自动报警系统与联动设备的联动逻辑主要从以下几方面分析：

1）火灾自动报警系统与消防水系统联动。消防水系统由消火栓系统、水喷淋系统和消防泵系统组成。

起泵条件有3种：

①自动起泵方式。在经过确认发生火灾后，火灾自动报警系统通过输出模块控制消防泵起泵，并由输入模块监视起泵状态，同时火灾自动报警系统通过输出模块点亮消火栓的起泵指示灯，当消防人员看到起泵指示灯亮时，就可以使用消火栓灭火，并实时在图形工作站上显示消防泵状态；

②手动起泵方式。当发生火灾时，可以通过按下设置于车站控制室的综合后备盘（integrated backup panel, IBP）上的起泵按钮直接起泵，并于图形工作站显示消防泵的状态；

③消火栓按钮起泵方式。在IBP上设置有“手动/自动”转换开关，当置于“自动”位置时，可以通过按下消火栓按钮起泵，当置于“手动”位置时，则由车站值班人员通过设置在IBP上的手动起泵按钮起动消防泵。

2）火灾自动报警系统与通风空调系统联动。在通风空调设计时，火灾自动报警系统监控消防专用风机，而环境与设备监控系统监控普通风机，因此通风空调系统的联动需要火灾自动报警系统及环境与设备监控系统相互配合完成。

当发生火灾时，火灾自动报警系统联动消防专用风机，并将由通风空调系统分配的火灾模式号发送至环境与设备监控系统，在环境与设备监控系统收到火灾模式后，按照通风空调专业控制工艺的防排烟模式设计要求，联动普通风机及防排烟设备，实现指导车站人员疏散、送风、防排烟的功能。

3）火灾自动报警系统与其他系统联动。

当发生火灾时，火灾自动报警系统与其他系统存在联动关系：①火灾自动报警系统联动ACS和AFC，打开门禁和闸机，以保证疏散通道的畅通；②火灾自动报警系统联动起动应急照明，切断非消防电源，为疏散人员提供指导标识；③火灾自动报警系统联动控制所有垂直电梯归置首位，并切断电源，只保留消防电梯正常工作；④火灾自动报警系统联动打开防火卷帘门，以防火势窜入银行区域；⑤声光报警器和消防应急广播交替报警。

火灾自动报警系统将火灾信息发送至综合监控系统，由综合监控系统发送火灾联动指令至广播系统，在广播系统收到火灾联动指令后关闭背景音乐广播，打开消防应急广播，并由火灾自动报警系统联动控制打开声光报警器，火灾自动报警系统、综合监控系统及广播系统相互配合使声光报警器和消防应急广播交替报警。

另外，综合监控系统需要联动CCTV及PIS等系统，在相对应的界面上弹出火灾报警信息以达到指导人员有序疏散的目的。

在本条地铁线设计时，考虑到垂直电梯内部人员的安全，因此增加了火灾自动报警系统与垂直电梯的消防联动功能，使垂直电梯在火灾时强制归置首位；另考虑到火灾时报警声音的清晰度，因此使声光报警器和消防应急广播交替报警，设计时为了比较简单便捷地实现该功能，不再新增火灾自动报警系统与广播系统的接口，通过火灾自动报警系统与综合监控系统的通信接口及综合监控系统与广播系统的通信接口，由综合监控系统转发火灾联动指令至广播系统完成该联动功能。

4）换乘站之间消防联动。换乘站之间的消防联动分为火灾自动报警系统分设及火灾自动报警系统合设两种情况。

（1）换乘站火灾自动报警系统分设时，不同线路火灾自动报警系统之间存在硬线或者通信接口，如图4所示。

正常状况下，通过本线路与各系统接口监控本线路设备的运行状态和报警信息，并通过换乘线路互联接口监视相邻线路设备的运行状态和报警信息。当某线路发生火灾时，该线路火灾自动报警系统通过硬接点或者通信的方式将火灾信息传送给其他线路，由各条线路火灾自动报警系统根据联动逻辑联动相关设备，以达到各条线路火灾联动的目的。

该方式比较简单，实施难度较小，但是需要增加各线路硬线连接所需的输入输出模块或者通信连接所需的通信协议。硬线连接方式只能传递各线路之间的火灾信息，而通信连接方式能传递较多的信息，更便于消防联动。本条地铁线在设计时，考虑到换乘站较大，需要接入报警回路的设备较多，因此采用分设火灾自动报警系统的方式。

图4 换乘站分设火灾自动报警系统

（2）换乘站火灾自动报警系统合设时，相当于对先开通线路火灾自动报警系统的扩容，由先开通线路设置火灾自动报警系统主控制器，并且先开通线路的车控制作为所有线路的消防控制室，后开通线路设置火灾自动报警区域控制器，并以通信方式接入主控制器，或者增加主控制器报警回路以完成对各线路的监控。

各线路需要根据本线路设计的接口监控本线路的设备，并向主控制器传送火灾报警信息，由主控制器完成各线路的消防联动。如图5所示。此方式清晰明了，便于实现各线路之间的消防联动，但是在设计时需要考虑一定的预留，实施存在一定的局限性。

图5 换乘站合设火灾自动报警系统

4 火灾自动报警系统的发展

目前，由于地铁站内部设备较多，设备之间存在一定的电磁干扰，致使地铁火灾自动报警系统或多或少存在误报和漏报的现象，因此火灾自动报警系统智能化及火灾探测器多样化是发展趋势。

火灾自动报警系统智能化是指使其模仿人的思维，主动对烟雾密度、环境温湿度及光波等数据进行采集，并采用容错控制、模糊控制及人工神经网络等算法对采集到的各项环境数据进行分析处理，区别真假信号，以达到避免误报和漏报的目的。

现阶段，智能光电感烟探测器、红外对射感烟探测器、智能感温探测器、线型感温电缆等火灾探测器是在地铁火灾自动报警系统设计过程中使用较为普遍的探测器，这类探测器是被动检测信号，因此主动检测信号的可视化烟雾探测器是发展趋势和研究方向，通过对光波及烟雾数据的变化来判断火灾，并对火的蔓延趋势做出详细的描述，有效地避免传统探测器误报和漏报的现象。

综上所述，火灾自动报警系统能自动收集现场的设备状态，判断地铁内是否发生火灾。火灾自动报警系统与其他系统的联动则能在发生火灾时，起动或关闭该系统，将各个系统的功能充分发挥出来，有效避免火灾的扩大，为人员的疏散争取更多的时间。

在本条地铁线增加了火灾自动报警系统与垂直电梯的联动，并增加了声光报警器和消防应急广播交替报警的功能，换乘站之间的消防联动采用分设火灾自动报警系统的方式，充分保证乘客人员的生命财产安全。