摘要： 地鐵車站深埋地下，屬于封閉性的地下空間， 一旦遭受毒氣襲擊將會造成重大人員傷亡和社會影響。通過調研國內外城 市軌道交通行業現狀和氣體探測技術水平，研讀政策法規，合理地確定了地鐵車站氣體探測系統的探測氣體類型、數據傳輸技 術、設備聯動、車站應急管理等，對提升地鐵安全技術防范水平具有重要的理論意義和工程實用價值。

0前言

1995年3月20日，邪教奧姆真理教在東京地鐵釋放沙林毒氣，共造成13人死亡，約6300人受傷；2005年7月7日，倫敦地鐵遭自殺式爆炸 襲擊，死亡56人；2011年4月11日白俄羅斯明斯克市地鐵爆炸，12人死亡，地鐵遭襲給全球軌道交通行業敲響了警鐘。城市軌道交通系統人群高度密集，安全防范困難、遇襲后社會影響大，地鐵車站健全安防措施已經迫在眉睫。

2009年，由公安部科技局、公安部第三研究所等部門制定的《城市軌道交通安全防范系統技術要求》(GB/T 26718-2011)(以下稱<技術要求 >),《技術要求》對軌道交通安裝毒氣探測系統的必要性和技術要求進行了明確"。上海、廣州等城 市也已分別頒布了地方性安防技術標準《重點單位重要部位安全技術防范系統要求》、《城市軌道交通安全技術防范標準》等，提倡將地鐵安防范系統實現常態化建設。各種信息表明國家和地方政府已整體提高了城市軌道交通安全形勢關注度，未來階段城市軌道交通行業安全防范要求將逐步完善和提高，氣體探測系統在地鐵線路籌建階段即被列入 “三同時”安全設備建設項目中將是發展趨勢。

1現狀分析

1.1地鐵環境分析

(1)內部因素

2014年，國內已有36個城市正在建設地鐵，

地鐵建設過程中因地質條件特殊，結構自身內部 存在有毒要害氣體。2009年某城市地鐵建設期曾 發生因地層有害氣體逸出造成傷亡事故，事后查明為地質中CO泄露。盡管工程建設期間采取了一定的預防措施，這些氣體仍不可避免通過隧道的盾構管片間的拼縫、車站局部漏水點等途徑滲透進入車站。有害氣體通過上述途徑進入地鐵隧道及車站，在低洼或空氣不流通的部位積聚，將可能引起中毒或爆炸的危險。

(2)外部因素

地鐵作為重要的城市公共交通設施，被列為受恐怖襲擊的高風險目標之一。從地鐵安全威脅的角度，可能遭受爆炸、毒氣恐怖襲擊，不法分子蓄意在地鐵制造傷害，形成社會影響，給有關方面施壓。中國總體治安環境雖好，但國內還是 存在恐怖勢力，以及部分人員厭世報復社會、以引起重視為目的，蓄意投放有毒危險物的行為。

地鐵車站通風換氣口及隧道區間風亭分布廣泛，且較多地處偏僻地塊和城鄉結合部等區域，日常管理中難以實時進行監控，此類風亭周邊環境復雜，易被選作蓄意投毒地點，存在一定的安全風險，是目前安全管理中的難點。同時城市燃氣管網和地下軌道交通網絡縱橫交錯，一旦燃氣管道破裂泄露擴散進入地鐵內部，將會造成嚴重公共安全事件。

關于氣體探測系統在軌道交通方面應用國外較為成熟，據相關可查數據顯示，捷克布拉格地鐵，美國洛杉磯地鐵，日本東京地鐵，英國倫敦地鐵，德國柏林、慕尼黑地鐵等均已安裝此類探測毒氣的設備，但目前國內城市軌道交通行業應用還是空白。

1.2技術狀況分析

目前氣體探測技術正處成熟發展階段，探測 機理較多，已在石油化工方面廣泛應用，這些產品成熟可靠，并有其行業相應技術規范和標準， 1999年石油化工行業就已制定頒發了《石油化工 企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》2, 2009年國家發布了《工作場所有毒氣體檢測報警 裝置設置規范》(GBZT 223-2009),氣體探測系統從技術、設備上基本可以滿足城市軌道交通 行業的氣體探測要求。

氣體探測系統核心部件是傳感器，一般每一 種傳感器只能檢測一種氣體。傳感器種類較多：有利用物理性質的熱傳導式、光干涉式、紅外吸  收式；有利用電化學性質的定電位電解式、迦伐尼電池式；有利用物理化學性質的催化燃燒式、半導體式。目前已有一款技術成熟的探測范圍廣、靈敏度高、使用壽命長的光離子PID探測器，能夠同時探測多種氣體，更適合城市軌道交通行業使用。

1.3法規要求分析

2010年，公安部科技局、公安部第三研究所等部門制定和發布的《技術要求》,關于毒氣探測系統有強制要求，第10條明確了“系統應進行24小時連續探測；應能同時探測神經性毒氣、糜爛性毒氣、全身中毒性、窒息性毒氣”等?！都夹g要求》主要技術內容涵蓋了地鐵車站應設置相關安防系統種類和技術參數，對城市軌道交通區域毒氣探測、放射性物質探測等安全防范系統的技術條件做出了要求和規定，是軌道交通安全防范系統產品規劃設計、建設安裝和驗收的基本依據。

2解決方案

為系統性解決車站風亭、出入口等位置的外 來有害氣體侵入車站、隧道區間的問題，防止乘客攜帶易燃易爆有毒危險品進站乘車，應在地鐵風亭、車站出入口、站內公共區安裝在線式氣體探測系統，對車站環境進行實時監測，及時發現異常情況，快速報警和響應。

2.1設備選型

(1)探測氣體類型：《技術要求》10.3條要 求，地鐵車站安裝的氣體探測儀應能同時探測神經性毒氣、糜爛性毒氣、全身中毒性、窒息性毒氣、可燃氣體等地鐵車站可能出現的易燃易爆有 毒要害氣體。在實際運營過程中，經常發生乘客 攜帶常見的H?S、CO、CO2、可燃性氣體等進站 乘車，以及地鐵車站還飽受周邊外環境產生的垃圾、塑料燃燒產生的煙氣侵擾。因此，結合法規要求和日常常見有毒有害氣體，地鐵車站探測氣 體需求應包括：生化類毒氣(沙林、VX、芥子 氣、氫氰酸、光氣等),日常常接觸的可燃性氣 體、HS、CO 、NO以及塑料制品燃燒產生的 HCN、HF、HCl等有毒和可燃性氣體。

(2)檢測限要求：由于在軌道交通等大型公共場所使用，人身上的香水、酒精、糖等物質和 各種地鐵內建筑材料等無毒物質都會干擾設備的 檢測，干擾物是一種既可引起檢測器誤報，也會使檢測器不報警的化合物。設備精準度及誤報率 等檢測限應滿足《技術要求》要求；適合地鐵車 站及隧道的通風環境，方便維護、維修。

(3)數據傳輸方式：氣體在線探測系統，無論它是以何種方式產生報警，最終的目的均是要準確反映現場情況，以便及時查看處理險情。按通信網絡數據傳輸方式不同，數據信息可分為有線信號傳輸和無線信號傳輸。即探測器在檢測到氣體在線探測系統后，能以兩種方式將報警信號等傳輸給系統主機：無線網絡發一定頻率的電磁波傳輸信號，有線網絡通過線纜傳輸信號。

方案一 ：采用無線方式傳輸數據，優點： (1)安裝方便、靈活，不需要布線；(2)擴展性 較強，只需要增加微波發射機與接收機及前端設 備就完成。缺點：(1)傳輸質量差，易受外界多種因素干擾(如手機信號等),容易誤報；(2)傳輸距離短，信號隨傳輸距離衰減；(3)無線信號易受監聽與入侵，安全保密性差；(4)存在同頻、 鄰頻等各類干擾問題。

方案二：采用有線方式傳輸數據，優點： (1)通訊可靠，抗干擾能力強；(2)專線專用，能有效保證網絡安全；(3)傳輸質量好；(4)傳輸距離遠。缺點：(1)靈活性差，對線纜的安裝、維護及更換難度高、費用大；(2)布線煩瑣，施工難度高，需要大量人力物力。

由于地鐵內部電磁波環境復雜，存在手機信 號、常規對講機信號、數字集群對講機無線信 號、PIDS無線信號、信號系統無線信號等，基于系統信號傳輸的穩定性要求，應盡量避免因外界干擾造成誤報，及避免因無線信號被監聽或非法 入侵。有線傳輸方式因其專線專用，信號數據傳輸穩定，且不易受到外界因素干擾或入侵，更能 保證系統工作的安全可靠性。綜上所述，確定數據傳輸方式為有線傳輸。

(4)系統拓展：地鐵整個氣體探測系統可采用分級設置、統一管理。系統結構為指揮中心、控制中心級、車站級、就地級四級監控，三級管理。整個系統與地鐵現有的FAS、BAS、CCTV等安防系統集成整合，利用遠程控制軟件將各種現場信息通過已有的計算機網絡系統和軌道交通安  防總系統專用服務器、安防集成管理控制平臺等交換數據，從而實現氣體檢測子系統和安防總系統的集成。安裝位置除了地鐵風亭，還應該設置于乘客 進站必經之處，如出入口通道、樓梯口、閘機等位置，一旦乘客攜帶易燃危險品，經過時其揮發 物散溢出即可得到快速探測。同時根據各種氣體與空氣之間的比重差異，在站廳、站臺、區間風 亭等區域進行分層設置。

氣體探測系統兼容到地鐵車站已普及的BAS/ EMCS系統的可行性：輸出信號：氣體探測器輸 出信號為模擬量(4～20 mA)、數字量RS485、開 關量(無源觸點)三種類型(或其中1～3種類 型)。其中模擬量輸出可以顯示氣體探測器的濃度 值，氣體探測器生產商和BAS/EMCS生產商對模 擬量輸出值與探測器濃度值換算曲線進行比對和 編程調試，可與現有的BAS/EMCS模塊兼容連接 傳輸信號；開關量(無源觸點)輸出氣體探測器的報警信號與BAS/EMCS模塊兼容連接傳輸信號，顯示故障、報警信號；升級BAS/EMCS系統，可使數字量RS485與BAS/EMCS兼容連接。 因而如需與BAS/EMCS兼容可選取有模擬量或開關量輸出的氣體探測器，另外需加裝BAS/EMCS模塊和對系統軟件進行修改和更新升級。

綜上所述，通過改造、加裝相應的BAS/ EMCS模塊、選取有模擬量或開關量輸出的氣體探測器，和對系統軟件進行修改和更新升級，可以實現系統兼容。最佳方案則是氣體探測系統與火災探測報警系統進行合并設計，當氣體探測系 統與生產過程控制系統(包括BAS、EMCS等)合并設計時，I/O卡件應獨立設置。同時氣體探測系統采用不間斷電源或雙電源供電，確保事故情況下正常工作。

2.2應急響應與處置研究

為了確保準確區分誤報和真實報警，以便正 確決策，可采取“3取2”的方式進行安裝和應用，即同一位置安裝3個探頭，僅1個探頭報警時 則可視為誤報，當2個及以上探頭報警時確認為真實報警，應及時采取應急措施。弊端則是投入成本高，因部分氣體探測探頭具有單一性，一種 探頭只能檢測一種或一類氣體，因此安裝需求較大而增加了設備成本，目前石化行業均采用此種 方法。

(1)基本流程，接收到可燃氣體報警信息后 (2個以上探測器動作),車站人員立即攜帶便攜 式氣體探測儀到報警點確認。 一旦發現可疑氣體 或物質，應馬上報告給控制中心，并采取措施對可燃氣體進行抽排，進行先期的外圍警戒和疏散工作。

啟動通風裝置，需要對地鐵系統、所泄露 (或釋放)可燃氣體的類型和濃度進行評估之后才能做出正確決定。根據實驗室計算機模型仿真的 結果，在所有情況下，在最初時候都應采用更加保守的控制策略，即維持原有環控模式不便，只有在氣體濃度得到控制后才能開啟全排通風模式。

(2)安裝前后管理流程對比及風險，氣體系 統報警處置與火警處置相比，兩者應急處置流程基本相同，但可燃氣體無色、無直觀特征，難以直觀判斷，且確認過程中危及工作人員生命安全，因此氣體探測報警現場確認較火警更為復雜。

因可燃氣體易燃易爆， 一定濃度下遇火星或產生后果嚴重，相應處置對策等級較高，社會影響較大，如果處置過度將引起負面影響，存在一定的決策風險，因此要求探測設備的穩定性及準確率非常高。通過上面對安全形勢、地鐵行業特點和法規 要求分析，目前國家法規有要求，地鐵運營有需求，開展車站有毒有害氣體探測、拓展地鐵安全技防措施已是發展必選趨勢。目前氣體探測技術已具備條件，但在地鐵推廣應用還需政府政策支持、法規規范配套、技術研發融合等多舉措并行。通過地鐵車站及隧道安裝有毒要害氣體在線監測系統，增加運營安全管理手段，威懾不法分子妄為，及時發現、快速響應，將強有力的保障乘客安全。

3結論

由于氣體探測不同于火災探測，對于系統報警難以有直觀的判斷，同時氣體探測設備在地鐵中的應用國內尚無借鑒學習的案例，系統在人員密集區域應用的匹配性和抗干擾性存在不可預測性，若受干擾報警(誤報)而采取了相應應急措施。

4結論

通過更改在數據庫中所保存的數據信息，輸入正確的數據內存地址與通道長度，可實現對溫控箱內部任意數據的采集，使得系統的擴展性和 靈活性得到增強。同時建立異常處理機制和使用軟件看門狗5,對整個監測系統各功能模塊可能會出現的異常采取自恢復處理或者錯誤消息保存方案，極大的提高了整個系統的穩定性與安全性。 本軟件經過長期現場測試，結果表明系統各項功能運行正常，較好的滿足了數據采集系統對上位機軟件的要求。