浅谈隧道火灾报警系统改造设计

摘要：隧道机电工程改造设计要遵循“整合现有资源，改造老旧系统，完善功能设施，更换损坏设备，保障安全运营，提高系统智能化水平”的设计原则。贯彻和执行最新有关规范标准，合理采用新技术、新材料、新工艺。既要确保隧道交通安全，又要不断提高隧道运营管理的自动化水平，还要合理控制工程造价及后期维护成本。本文以吉莲高速隧道火灾报警系统改造工程为依托，对隧道火灾报警系统改造设计要点及方法进行探讨。

关键词：机电工程改造；交通安全；智能化；工程造价；后期维护成本

吉安至莲花高速公路（以下简称：吉莲高速）是G72 泉州至南宁国家高速公路江西省境内的一段，路线全长约106.6 公里，于2012 年12 月31 日建成通车。

全线分布有敖城隧道、高桥楼隧道、石橋隧道、永莲隧道；隧道管理站分别有永新隧道管理站和界化垄隧道管理站2处。其中永新隧道管理站负责敖城隧道、高桥楼-石桥隧道日常运营和管理；界化垄隧道管理站负责永莲隧道日常运营和管理。

目前吉莲高速隧道机电设备已投入使用近六年，隧道机电管理养护单位虽然进行了必要的设备维护及保养，但仍然存在部分设备故障、系统功能不能正常使用等一系列问题，部分问题特别是隧道消防救援系统、火灾报警系统故障已严重影响到路段的正常运营，迫切需要改造升级。

一、隧道火灾报警设施现状

根据隧道机电养护单位提供的《隧道机电系统功能性检测报告》，本路段隧道火灾自动报警系统整体处于无法正常工作状态。

（一）敖城隧道

主机硬件暂无功能性故障；5套感温光栅探测器损坏（2套波形不正常、3套探测器分裂）；机房处避雷器损坏；左洞设备有11个手报故障，12个声光模块故障；右洞主机到隧道内第一个综合盘处线路断路，后续回路中有多处断路及短路故障；无法判断右洞具体损坏数量；火灾报警综合盘均生锈严重，且无法添加防雷接地。

（二）石桥-高桥楼隧道群

主机两块回路卡损坏，显示屏及CPU暂无功能性故障；机房处避雷器损坏；2台光栅信号处理器故障、8套感温光栅探测器损坏（4套无信号、2套断纤、2套探测器分裂）；左洞及右洞回路有多处断路及短路故障；火灾报警综合盘均生锈严重，且无法添加防雷接地。

（三）永莲隧道

主机显示屏物理损坏并且花屏，CPU及回路卡暂无功能性故障；机房处避雷器损坏；2台光栅信号处理器故障、6套感温光栅探测器损坏（3套无信号、3套断纤）；左洞设备有25个手报故障，11个声光模块故障；右洞设备有9个手报故障，7个声光模块故障；信号线及电源线老化严重，多处短路 断路； 火灾报警综合盘均生锈严重，且无法添加防雷接地。

二、隧道火灾报警系统改造方案

吉莲高速公路各隧道均处于雷区，雷击为设备损坏的主要原因；火灾报警综合盘未做防雷接地措施，且现有综合盘无法满足防雷接地改造；主机 线路均没有接地，线路极易产生浪涌，主机又属于弱电设备，对电流及其敏感，及易雷击损坏。

隧道内环境潮湿，易导致线路老化，端子锈蚀，线路压降过大，无法保证设备正常工作，从而导致设备损坏。

基于此，本项目的改造方案是：

（一）完善系统的防雷接地功能

检测原有隧道变电所（含消防控制室）的联合接地电阻，接地电阻值不应大于1Ω；此外还需检测原有隧道专用接地干线的接地电阻，接地电阻值不应大于4Ω。若地网的接地电阻值难以满足要求时，可设置辐射形接地体、使用液态降阻剂或使用专用接地棒，以使各接地网接地电阻满足设计要求。

为确保系统各设备的正常运行，要求电气设备外露导电部分及装置外导电部分，如电器的柜、箱的框架，金属架构，以及靠近带电导体的金属门；电缆的金属外皮或屏蔽层，穿导线的钢管和电缆接线盒、终端盒的金属外壳均应接地或保护线。其中机房内的电器和电子设备的外壳、机柜、机架及金属管、槽等，均采用等电位连接。

各箱体（含火灾报警综合盘）的接地线接于电缆沟内的接地干线上，消防主机的接地接在变电所的的联合接地网上。

原系统仅考虑电源线路的电源防雷，未考虑数据总线防雷，本次改造拟在火灾报警主机与隧道洞口第一个手动报警装置之间的总线两端需分别设置总线防雷器。

（二）更换全线的火灾报警综合盘，包括故障的手动报警按钮与声光报警器；

隧道内环境潮湿，本次更换的火灾报警综合盘，其防护等级提高为IP65，电缆沟内管线通过加强防水型可挠金属保护管与火灾报警综合盘连接，穿线后对火灾报警综合盘的管口进行封堵。

更换的手动报警均带防水防尘罩，利旧的手动报警加装防水防尘罩，声光报警器拟采用户外防水型声光报警器。

（三）提升火灾自动报警系统可靠性，改造现有线路；

原有信号线及电源线老化严重，多处短路 断路，本次改造更换所有强、弱电电缆，提高有强、弱电电缆的防火等级，火灾自动报警系统的供电线路采用耐火铜芯电线电缆，报警总线传输线路采用阻燃耐火电线电缆。提高总线传输的可靠性，系统总线设置总线短路隔离器，总线隔离器的作用是当系统局部出现短路故障时，自动将出现断路故障部分从系统中隔离出去的元器件。本次改造每只总线短路隔离器保护的火灾探测器手动火灾报警按钮和模块等消防设备的总数不超过32点，并且总线末端加装终端电阻。

原有的光纤光栅火灾报警系统的传输光缆采用与原有隧道其他监控设施共缆方案，本次改造考虑采用用8芯A护套阻燃光缆专用光缆，并且与光纤光栅探测光缆连接采用防水型光纤接线盒。

光纤光栅探测器的安装利用原有设备洞室和支架等安装条件。

（四）利用现有光纤光栅火灾报警系统，更换故障的火灾报警主机与光纤光栅处理器及光纤光栅探测器。

隧道火灾报警系统目前技术上主要有两种方案，分别是光纤光栅火灾探测器与双波长火灾探测系统，结合本项目路段实际情况，基于技术的先进性和保护原有设备的投资，本次改造拟采用恢复现有光纤光栅火灾报警系统的方案，这样既节约了工程投资，又降低了设备后期维护工作量。

三、结语

隧道机电工程改造设计要遵循“整合现有资源，改造老旧系统，完善功能设施，更换损坏设备，保障安全运营，提高系统智能化水平”的设计原则。贯彻和执行最新有关规范标准，合理采用新技术、新材料、新工艺。既要确保隧道交通安全，又要不断提高隧道运营管理的自动化水平，还要合理控制工程造价及后期维护成本。

参考文献：

张智勇，朱传征，等.《公路机电工程检测技术》.北京：人民交通出版社.

中华人民共和国公安部.《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）.北京：中国计划出版社，1999，（24）：143.

《线型感温火灾探测器》（GB16280-2014）.北京：中国标准出版社.

作者简介：贾传顺（1970—），男，本科学历，高级工程师，研究方向：交通工程。

吴云鹏（1976—），男，工程硕士，高级工程师，研究方向：交通工程。