摘要：本文阐述了感温光纤的功能、光纤探测器的工作原理和轨道交通光纤探测系统的设计方案，并根据轨道交通具体情况和施工特点，提出了感温光纤施工优化方案。
关键词：轨道交通；感温光纤；方案设计；施工优化
火灾预防是轨道交通系统中不可缺少的、重要的组成部分，它可以预防火灾，防患于未来。火灾探测器是预防火灾的重要载体之一。成都地铁7号线全长38.61km，全为地下线，共设车站31座，换乘站18座，另设1座车辆段，1停车场，1控制中心。成都地铁7号线综合监控工程感温光纤火灾探测系统采用ZD-4A设备，区间对半分割由2端站点分别敷设感温光纤控制。全线感温光纤共敷设110km，感温光纤主机33台。
1.感温光纤火灾探测器工作原理
感温光纤采用线径62.5/125μm多模光纤，内心包Kevlar套管，外护套采用不锈钢螺纹铠装外层加PVC护套，保证了感温光纤感温探测光缆具备良好的抗啮咬、抗震特性、防护特性，同时具备良好的温度传导性能，以保证快速的火灾探测。光纤探测器属线型感温式系统，系统以光纤作为感温探测器，布设在隧道侧位或者拱顶位置，与中央控制室中的火灾控制器和火灾管理计算机连接，构成一个探测回路并与火灾管理计算机连成手动报警回路。火灾探测系统区间感温光纤是一种利用OTDR（光时域反射法）对光纤中的传输的脉冲信号进行测量，同时散布后向拉曼散射信号(对于温度具有极高的敏感度)，连带快速傅立叶变换(FFT)对信息进行处理，将微小的时空差别以频率方式体现出来，实现精确定位，从而构成一条精密的光纤线性感温探测系统，中央控制室内的火灾报警控制器即时发出警报。通过设置正常区间温度值、预警温度、火警温度可达到实时探测区间火灾目的。
2.感温光纤火灾探测系统方案设计
2.1系统功能
感温光纤火灾探测系统能实时监测隧道温度情况，实现分区显示隧道温度及分区报警，提供声音、颜色、文字等信息提示；采用电子地图和温度曲线两种形式的互相切换显示温度，并将实时数据信息上传到综合监控系统ISCS，将分区火灾报警信息上传给火灾报警系统FAS。
2.2TFDS系统方案设计
感温光纤火灾探测系统分别使用单通道最大测量距离为2.5km/4通道、4km/4通道和6km/4通道三种规格的光纤测温主机，每个站设置一台，每站火灾检测范围为本站与上站，以及本站与下站上、下行区间的一半。感温光纤火灾探测系统实时监测整个隧道的环境温度，一旦探测到隧道温度异常，将立即通过继电器输出报警信息至火灾报警控制器（FAS），并可通过两路RJ45口输出温度信息至综合监控系统（ISCS），感温光纤火灾探测全线系统如图1所示。对地铁区间内环境温度进行在线监测及报警，第一时间定位火灾异常位置，一旦发生火灾，可向火灾报警控制器以及综合监控系统发出报警信息，系统测量速度快，可精确地定位事故点，同时系统报警方式更加灵活，可多重报警叠加，提高报警效率。
图1 感温光纤火灾探测系统方案设计图
2.3系统接口
各站的光纤感温探测系统通过测温主机自带的2路RJ45口直接接入车站综合监控系统，各站IP地址通过MODBUSTCP/IP协议实现综合监控对感温光纤火灾探测系统深度集成，将测温主机的实时温度信息上传至综合监控系统；火灾报警时，综合监控系统同时通过继电器接口接入FAS输入模块，将火灾信息上传给火灾警系统FAS。
3.施工优化
3.1原设计施工方案
成都地铁7号线采用多模铠装测温光缆探测区间火灾，光纤置于地铁隧道顶部两侧，作为温度传感器，实时感应环境温度变化情况。感温光纤为62.5/125微米(芯线/包层/丙烯酸酯涂层)渐变折射通讯多模光纤，衰减3.0分贝/公里，整个系统衰减小于10分贝。光缆具有良好的热传导特性和抗腐蚀特性，且护套的机械物理性能满足相关标准的要求。光纤沿钢丝自然平行敷设，每米用一个不锈钢线扣来固定探测光纤和钢丝，特殊隧道地段可适当增加；探测光纤固定在钢丝的正下方。地铁隧道直线段区，每隔30m安装一个支撑主支架，两个主支架中每隔10m、20m处安装一个辅助支撑支架。铁隧道转弯段区，每隔15m安装一个支撑主支架，两支撑主支架中间点安装一个辅助支撑支架。钢丝、光纤与隧道壁之间的垂直距离为100mm。光纤沿钢丝自然平行敷设，每米一个固定夹，特殊隧道地段适当增加，固定夹与光缆和钢丝完全匹配。
3.2优化设计施工方案
原来的隧道感温光纤探测施工时，因感温光纤直接放置在挂钩上，列车行驶过程中因行驶速度较快，会产生风压，长久容易造成挂钩上感温光纤脱落引起行车事故。因此，需对原设计的方案进行优化。为保证良好的通风与快速响应时间，避开供列车运行的高压接触网和受电弓影响，将光缆安装在隧道一侧、强电部分的上方，同时需避开照明灯发热，距墙壁的距离为100mm。这样可以正确感知隧道及隧道内电缆桥架的温度变化情况。优化方案如下：地铁隧道区间中，每隔1.5m安装一个不锈钢Z型支架（使用M6膨胀螺栓固定）。保证Z型支架安装于隧道侧上方，基本处于同一高度，朝向同一方向，且尽量沿直线均匀分布，以保证光缆能够平直安装。如隧道弯曲或光缆需要转弯，可视实际情况适量增加1-2个于转弯处以便固定（需保证光缆安装后的弯曲半径大于60mm）。在安装时，让Z型支架的挂钩开口风向均朝向斜上方，可保证万一光缆意外脱出挂钩也不会滑落。将光缆拉直后从某一方向开始，逐个将光缆放入卡扣内，扣在Z型支架上，然后使用老虎钳将卡扣下面的耳朵旋转45度，即可完成安装。如图2所示。在回路的始终端以及每间隔200m的为主按照要求预留有足够并适当长度的光缆。感温光缆安装完毕，记录好每个分区、转弯处、光缆头尾端对应的光缆标记，以便工程后续进行区间划分配置和定位。相对于原来的施工方案，改进隧道感温光纤探测系统施工方案后，隧道区间内采用自主研发带卡扣的Z字型感温光纤支架敷设感温光纤，节省了3mm不锈钢丝、不锈钢线扣、不锈钢电缆挂钩等辅助材料成本投入，同时节省了大量的人工费用。
图2 感温光纤安装示意图
4.总结
改进的区间感温光纤敷设方法，保证了施工人员和设备的安全，无返工现象，每道工序一次验收合格，提高了劳动效率，节省了施工材料，减少了施工工序，缩短了施工工期，保证了工程质量，感温光纤固定相比以前更加牢固，杜绝了因时间过久固定在挂钩上感温光纤脱落的风险，为区间发生火灾预防提供了精准的基础数据，取得了较好的社会经济效益，值得应用推广。
参考文献
[1]王新军.三种火灾探测器性能比较及应用[J].隧道建设.2010,6.
[2]彭辉等.常用隧道火灾探测器的比较[J].公路交通科技.2011.6.
[3]邵勇等.火灾自动探测报警设施在高速公路长隧道中的应用[J].华东公路.2011,6.
论文作者:尤三伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/4
标签：光纤论文; 火灾论文; 感温论文; 隧道论文; 光缆论文; 系统论文; 区间论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;