东莞市轨道交通有限公司 广东东莞 523000
摘要：在我国近年的城市轨道交通的建设快速发展，由于地铁隧道封闭环境内存在的火灾风险、信号干扰源多等问题，如何利用光纤感温探测系统进行有效监视，为地铁运营控制中心调度员提供实时准确数据做为应急依据，以快速反应做出相关应急措施。关于分布式光纤感温探测系统（DistributedTemperatureSensing, DTS）是一种新型的线型光纤感温探测器，针对测量距离、测温精度、精确定位、响应速度以及报警方式都能大大地降低地铁隧道火灾的风险，为地铁运营提供安全运营的良好环境。
关键词：地铁隧道；监视功能；安装方式；综合监控系统；
1 引言
我国城市轨道交通大部份都建造在城市地下，地下隧道的防灾监测与设备安全运行监测涉及温度、应变、行车安全等技术指标，对监测手段的安全、防火、防爆要求很高，由于光纤感温系统的探测设备是特种铠装光缆，通过激光信号感测和传输信号，具有本质安全特性，线型光纤感温探测系统可针对此问题进行全天候监视，控制中心调度员通过中央级综合监控系统进行24小时监控，由调度员及时采取相关应急措施。因此，在地铁隧道内安装线型光纤感温探测系统是降低运营安全风险手段之一。 笔者针对东莞地铁二号线一期工程光纤感温探测系统进行探讨。
2 地铁隧道火灾主要特点原因分析
2.1 火灾的原因
地铁隧道火灾产生的原因包括以下几个方面:
(1)电气设备故障、电缆老化温度过高产生自燃；
(2)施工人员违章操作，私自带入火源；
(3)地铁隧道内违规长期存放可燃物发生自燃;
(4)行车隧道施工维修中进行焊接、切割作业
(5)列车运行时弓网关系产生的电弧引燃隧道内的可燃物;
(5)乘客违反安全乘车规定携带易燃易爆物品乘车;
( 6)人为纵火等其他原因。
2.2地铁隧道火灾探测系统的作用
火灾对周围环境温度的影响主要以热辐射为主,而烟气层则以对流为主,隧道内的火灾温度取决于通行隧道车辆的燃料装载、物品的火灾危险性及数量。日本消防研究所进行的模型隧道火灾试验结果表明，隧道内燃料的燃烧速度是敞开空间的３倍，其热释放速率快速增长,温度急剧上升,大部分火灾在起火后5～ 10min即可能使隧道内的温度达到1 000℃以上。因此,及早发现火灾并及时扑灭,对隧道安全非常重要。地铁隧道火灾报警系统显得尤为重要。
3 地铁隧道内安装环境注意要点
以整个隧道空间为火灾探测对象。东莞地铁二号线行车隧道的特点: 隧道分上行线和下行线,站间隧道为一连续空间; 行车隧道剖面内车辆轮廓占去大部分空间,故在车辆运行时行车隧道段内风速较高; 行车隧道内比较潮湿,不确定因素的电磁干扰较大。
在空间狭小的隧道内安装探测系统时,需考虑以下因素: ( 1)行车震动; ( 2)电磁干扰; ( 3)潮湿环境;( 4)隧道内鼠类活动或水淹造成的设备损坏等。
光纤感温探测系统应保证能在地铁消防供电环境下全天候正常工作,且其抗电磁干扰能力和抗污染能力可以满足特定的要求。
4 光纤感温探测系统
4．1 测量原理
原理是光时域反射原理以及背向喇曼散射温度效应。当光脉冲射入光纤时，这个光沿着光纤向前传播，因光纤内壁类似镜子，故光在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反（称为背向）。
这种背向反射光的强度与光纤中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度（该点的光纤的环境温度）越高，反射光的强度也越大；反射光携带着被散射光子运动的热信息。因此，被反射回来光的光谱携带了光纤的温度信息，可以测量沿光纤每一点的温度。
4.1.1分布式光纤测温系统原理示意图（1）
分布式光纤测温系统原理示意图（2）
4.1.3现场安装方式
4.1.3.1
（1）新型线型光纤感温探测系统安装隧道感温光纤安装摆脱了电缆的制约，高度任意调整，因为感温光纤安装高度决定了系统检测火灾的灵敏性和及时性，安装位置过低，系统对地铁隧道环境温度检测不全面，安装位置过高，感温光纤影响列车供电。
（2）主支架为不锈钢主支架是三角形状，在隧道墙壁上，设置两个固定点，另一个点用来拉紧钢丝，每隔30米安装一个主支架，系统受力合理，安装稳定，节约材料。
（3）辅助支架保持光纤弧垂指标，不锈钢辅助支架呈一字型，在隧道墙壁，设置一个固定点，另一端拉紧钢丝，在主支架之间，每隔10米安装一个主支架，主要用来保证钢丝弧垂指标。
（4）感温光纤可靠固定，通过固定到隧道墙壁的金属支架，拉紧钢丝，铠装感温光纤固定在钢丝上，固定方式采用金属绑线，每米一个固定点，整个安装方式美观实用。
（5）安装感温光纤须头中尾端预留30米感温光纤，以便于维护人员的进行数据校对及养。
整体安装感温光纤设计例图如下：
4.2光纤感温系统在地铁隧道的应用
光纤感温系统可完全满足火灾情况下的各种需求，其优点如下：
（1）分布式实时测量,精确定位火灾发生位置。
（2）报警方式灵活, 设定不同的温度报警值,具备火灾早期探测报警和火灾趋势预报功能。
具有火情分析功能(如火灾蔓延趋势和速率等) ,给防灾指挥部门提供实时的现场数据和信息。
（3）完全采用光传输方式, 光纤本身安全防爆防雷, 不受电磁场的干扰。
（4）探测光缆适于高温、高湿、污秽严重的恶劣环境下正常工作。
（5)安装和维护方便,信号传输和探测用一根光纤,在线缆有损伤的地方可像修复普通光纤一样熔接。
（6）系统具有开放式、网络化、单元化以及组网方便等优点，极易实现信息化管理。
（7） 主机与综合监控系统具有互联功能，相关报警信息实时传送综合监控系统，由值班人员及时做好应对措施，减少火灾人员伤亡及设备损失。
光纤感温探测系统构成及功能
东莞地铁2号线光纤感温探测系统集成于综合监合监控系统，通过数据接口直接读取测温主机的实时温度信息，隧道火灾情况下，将由综合监控系统统一协调BAS系统开启隧道火灾模式进行救灾。
光纤感温探测系统的中央级管理和维修功能，均由综合监控系统分别在控制中心/应急控制中心及车辆段机电维修管理工作站实现，控制中心的综合监控能采集处理集成系统的必要设备故障信息，以方便维修调度的管理工作；故障报警维修终端室能采集处理集成系统的系统主要设备故障信息，以便维修人员的维护和管理。
光纤感温探测系统主要功能：
1)集成于综合监控系统具备中央级、车站级监视功能
2)光纤感温探测系统与综合监控系统在车站级相连，通过与测温主机的数据接口，接收隧道不同分区的温度及设备信息。
3)实时测量隧道分区温度，实时发送信息至综合监控系统，由综合监控系统提示控制中心的值班人员开启区间通风排烟模式。
4)各个控制分区可以设定不同的响应灵敏度及报警值，系统具有定温及温升速率报警功能。
5)具备自检功能，对测温主机故障、感温光纤断路故障进行报警。
6)提供完整的历史档案记录，可按分区、距率、时间等因素查看温度历史趋势图。
7)主机能够接收来自综合监控系统的时钟同步信号，统一全线时钟。
8)安装感温光纤电缆时，预留头中尾端检测电缆，便于维护检测及校对。
光纤感温探测系统存在的问题: 一是探测设备长期固定在隧道侧上方，针对固定支架长期维护较为困难;二是系统在地铁工程中虽有应用,但其实用性和可靠性还有待进一步的实践证明。
5 结束语
对于地下隧道的防灾监测与设备安全运行监测涉及温度、应变、行车安全等技术指标，在地铁隧道中安装分布式光纤感温探测系统可满足了上述相关要求，光纤感温探测系统的有效监视隧道内环境，为地铁运营控制中心调度员提供实时准确数据做为应急依据，以快速反应做出相关应急措施。以保障地铁运营人员及设备安全！
参考文献
[1] 刘沙, 杨庆, 陈辉 地铁隧道火灾探测系统设置探讨[期刊论文]-消防科学与技术 2007，26（4）.
论文作者:陈锦焱
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/12
标签：光纤论文; 隧道论文; 火灾论文; 感温论文; 系统论文; 地铁论文; 温度论文; 《基层建设》2016年30期论文;