摘要：极早期烟雾探测报警系统近期在地铁列车上得到了广泛使用，本文介绍了极早期烟雾探测报警系统相对于传统点式烟雾探测报警系统的优势，以及该系统的原理、功能实现、管网布置和电气接口。
关键词：地铁列车 极早期 烟雾探测
1 概述
火灾对于地铁列车来说是一个巨大的安全隐患。由于地铁列车多数时候身处地下，并且处于不断的高速运动中，因此对于列车的火灾探测远比固定建筑物内的火灾探测更具挑战性。尽早发现、早期预防、有序疏散，是避免由于火灾所引起的运营中断、或由于火灾引起的伤亡事故的关键。
2 地铁列车用火灾报警系统分类
在地铁列车上应用的火灾预警系统主要有两大类，一类是传统烟雾探测报警系统，另一类是极早期烟雾探测报警系统。传统的烟雾探测报警系统基于点式烟感探测器技术，为被动式探测，安装位置也只车厢的顶部。传统点式探测器不能提供极早期烟雾报警，直至烟雾浓度较大、火灾发生时，这些点式探测器才能检测到。极早期烟雾探测报警系统基于激光散射探测原理和微处理器控制技术，采用主动吸气式烟雾探测技术，能提供极早期的烟雾报警。
3 两种火灾报警系统的比较
与传统烟雾探测报警系统相比，极早期烟雾探测报警系统可以在火灾发生的最初期探测到火灾隐患，从而做到防患于未然，不仅大大降低了火灾的危险，在一定程度上阻止火灾的发展，同时能够有效地防止误报警的发生，因而对于地铁列车的火灾早期预警探测来说是一个高效可靠的系统。
极早期烟雾探测报警系统探测器的设计思想是在火灾发生的初期(过热、闷烧、或气溶胶初步生成等无可见烟雾产生阶段)即发出火灾预警，报警时间比传统的烟雾探测器可提早数小时以上，从而可以作到极早探测、极早处置，将火灾的损失降到最小。
同时，极早期烟雾探测报警系统采用4级烟雾报警（报警、行动、火警1、火警2）及四级气流报警（紧急低气流、低气流、高气流、紧急高气流）的模式，可以做到对低烟雾浓度的火灾初级阶段(例如列车的开关柜中所发生的电气火灾)以及烟雾快速增长的火灾(例如蓄意纵火)都提供早期预警。且各级烟雾及气流的报警阈值可根据不同的要求和环境进行手动或自动设定。
4 极早期烟雾探测报警系统原理
极早期烟雾探测报警系统是通过一个内置的吸气泵及分布在被保护区域内的采样管网，不间断地主动采集空气样品，滤掉灰尘后送至一个特制的激光探测器，对空气样品中包含的燃烧产生的微粒进行测定，由此给出准确的烟雾浓度值，并根据事先设定的报警浓度值发出警报。
5 极早期烟雾探测报警系统功能的实现
5.1 探测器功能。探测器通过针对地铁车厢而专门设计的采样管网进行空气采样。在空气样品通过激光探测腔之前，利用探测器的两级高效过滤器将灰尘和污物过滤掉。烟雾进入探测腔后，发生光散射现象，采用高灵敏度激光接收器对散射光进行探测分析，经过对信号进行处理，显示出当前烟雾的绝对浓度值。在烟雾浓度达到设置的报警阈值时，发出相对应的不同级别的报警。利用位于探测器顶部的一个排气口排出采样空气。
探测器的所有部件都被安装在一个聚碳酸酯机壳内，探测器放置在一个标准的安装支架上进行安装。探测器通过在该设备内的螺丝端子接入电源，预警、报警和故障信号通过三个可编程继电器和一个RS232异步通信端口传递到其他联动设备（高压细水雾控制盘）及系统，如空调或TMS。探测器前面板包括一个先进友好的用户界面，可显示探测器的运行状态、报警状态以及故障状态。
探测器的激光探测腔连接了两个吸气泵。采样空气通过可更换的内置过滤器滤去较大的灰尘粒子，部分经第一级过滤后的空气进入激光腔进行烟雾探测，少量过滤空气再经过第二级过滤，产生高洁净空气，用于吹洗激光腔内部的光学表面，以保持激光探测腔的灵敏度的长期稳定。
5.2 采样管网的布置。
5.2.1 客室采样管网的布置。①一根主采样管安装于客室顶板内部，居于整个车厢的中央位置，通过下拉的毛细管对开放区域进行保护，同时为了保护顶板内部空间，主管道上也可设置几个采样孔；对于顶板层面的探测，可在开放区域使用金属网遮盖隐蔽采样点。这种布置方式能提供优雅的外观，而且设备不会遭到破坏。②另有一根短管（或为毛细管）通往空调系统的回风（RA）格栅，一根短管（或为毛细管）深入开关柜内部。③一根支路采样管被布置于列车底部区域，通过毛细采样管伸入相关电气箱并对线缆密集区域布置采样孔，从而实现对该区域的火灾早期主动探测。
5.2.2 司机室采样管网的布置。从主管道上也可以引出一根短管（或为毛细管）对司机室进行采样探测。
6 极早期烟雾探测报警系统的运行和火警响应程序
6.1 将司机室的列车监控系统设定为当某台探测器发生警告后，立即弹出报警探测器所在车厢的烟雾实时曲线，并提供声光报警提示；若设有CCTV监控系统，则立即将画面锁定为报警车厢。
6.2 在火警发生时，立即自动关闭报警车厢的空调系统，并立即停车进行疏散，列车内如有灭火系统，将在人为确认火情后启动相关灭火系统。
在“警告”发生时，为防止影响乘客的舒适感，将不会关闭空调系统。
在“火警”发生时，空调系统将会被关闭。
6.3 一旦确认发生了火灾，将对探测器采取下述操作：①切断电源，停用正在报警的探测器。②若火灾已被扑灭，手动重新开启空调系统，用来帮助清除车中的烟雾。③启动探测器。探测器前面板或远程显示器（若使用）将显示烟雾浓度和报警状态。④在严重火灾事件之后，应更换车上的过滤器，检查探测器状态，并测试探测器的报警功能。
7 电气接口与TCMS接口
7.1 使用串行数据接口。在探测器与列车控制管理系统（TCMS）之间采用一个串行数据接口进行连接。探测器具备开放的应用编程接口，这种接口可以实现将探测器的内部数据及报警状态输出给第三方系统。该接口为嵌入式TCMS或PLC装置提供完全开放的协议及字节级编程。
通过这种接口可对探测器进行更先进的监控与维护（例如确定实时烟雾浓度、报警及故障状态、气流等级和过滤器状态等）。
7.2 使用继电器接口。探测器也可以通过自身带有的可编程继电器发出联动信号给列车管理系统TCMS和其他系统，如空调系统、灭火系统等进行联动控制。
控制和显示设备能够锁定所有上述这些报警和故障信息，使司机能够对火情进行排查和清除。
这种基于继电器的接口尽管不具备通过串行数据接口进行通讯的先进特性，但仍可通过探测器的用户界面进行很多先进的操作。
8 结论
随着科技的日新月异和人类对自身生存环境安全重视程度的提高，火灾报警系统得到了非常广泛的的应用。极早期烟雾探测报警系统能够在火灾的初级阶段探测烟雾粒子的存在，对烟雾粒子的浓度进行分析，从而对潜在的火情提供尽可能早的预警，使人们能够及时排查烟雾来源，在火情升级之前，安排人员安全撤离，避免人们生命安全的损失。