耿一迪

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 機(jī)械動(dòng)力與環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300308）

0 引言

鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、地方發(fā)展聯(lián)系緊密。我國(guó)繼“四縱四橫”高速鐵路網(wǎng)主骨架基本形成后，國(guó)家發(fā)展改革委、交通運(yùn)輸部、中國(guó)鐵路總公司于2016年聯(lián)合發(fā)布了《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，勾畫了新時(shí)期“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的宏大藍(lán)圖［1］。這一規(guī)劃充分體現(xiàn)我國(guó)在鐵路事業(yè)發(fā)展上的決心和信心。

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，路網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，鐵路車站逐步增多、加大［2］。目前，我國(guó)已成功建成多個(gè)具有世界影響力的超大型高速鐵路樞紐站，取得眾多成果并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)［3］。與普通鐵路車站相比，高速鐵路樞紐站用水量大、消防要求高，在鐵路設(shè)計(jì)中常作為給水站進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著鐵路車站的規(guī)模不斷加大，鐵路給水與消防系統(tǒng)的安全性、可靠性要求不斷提高，如何在兼顧實(shí)用性與安全性的基礎(chǔ)上，提高工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)營(yíng)維管的繁冗度，滿足環(huán)保節(jié)能的要求，也逐漸成為鐵路車站給排水設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素。

1 鐵路車站室外給水及消防設(shè)計(jì)

1.1 室外給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵路車站的給水主要包括車站生活、生產(chǎn)用水以及旅客列車給水。給水系統(tǒng)的選擇應(yīng)通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后綜合考慮確定［4］。隨著民生工程建設(shè)力度加大，推進(jìn)市政給水系統(tǒng)的全面覆蓋，目前鐵路車站大多具備市政自來(lái)水作為水源的條件，無(wú)需自建水源，因此以鐵路車站具備市政水源為基礎(chǔ)展開(kāi)討論。

當(dāng)市政給水能力充足時(shí)，宜優(yōu)先采用市政直供水方式向鐵路車站供水；當(dāng)市政水壓或水量無(wú)法滿足鐵路車站用水要求時(shí)，鐵路車站采用二次加壓給水系統(tǒng)，在站內(nèi)設(shè)置供水設(shè)備及貯配水構(gòu)筑物［5］。

中小型鐵路車站的給水系統(tǒng)設(shè)置相對(duì)簡(jiǎn)單。以濰萊鐵路昌邑站為例，車站最高用水點(diǎn)所需水壓0.30 MPa，站前廣場(chǎng)市政水壓0.35 MPa，市政給水可滿足車站生產(chǎn)、生活用水需求，車站給水采用市政自來(lái)水直供。室外給水干管管徑DN150，支狀布置，不設(shè)加壓設(shè)施，既滿足車站用水要求，又能降低系統(tǒng)繁雜性，節(jié)省工程建設(shè)投資，同時(shí)避免因系統(tǒng)繁冗、管道過(guò)長(zhǎng)、管內(nèi)長(zhǎng)期存水而影響供水水質(zhì)。

1.2 室外消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵路工程應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)消防、給水系統(tǒng)［6］。當(dāng)市政給水管網(wǎng)連續(xù)供水時(shí)，消防給水系統(tǒng)可采用市政給水管網(wǎng)直接供水［7］。當(dāng)市政給水條件不滿足鐵路消防要求時(shí)，鐵路車站通常采用獨(dú)立的消防系統(tǒng)，在站內(nèi)設(shè)置消防泵房及消防水池。鐵路車站室外消防管道環(huán)狀敷設(shè)，以提高消防系統(tǒng)的安全性、可靠性［8］。

鐵路室外消防控制點(diǎn)通常為站房、生活綜合樓、倉(cāng)庫(kù)等體積大于50 000 m3的建構(gòu)筑物，室外消防秒流量40 L/s［7］，室外消防管網(wǎng)應(yīng)環(huán)狀敷設(shè)［6］。同樣以昌邑站為例，站房室外消防秒流量40 L/s，室外消防管道應(yīng)環(huán)狀敷設(shè)。由于市政管道僅可提供1路水源，無(wú)法滿足消防管網(wǎng)環(huán)狀敷設(shè)要求，因此昌邑站采用獨(dú)立消防系統(tǒng)，在站房?jī)?nèi)設(shè)消防泵房及消防水池，消防泵房為站房室內(nèi)外消防共用，其中設(shè)有室外消防泵2套，互為備用，單泵規(guī)格滿足站房室外消防要求，自泵房引出2路揚(yáng)水管道，向室外環(huán)狀消防管網(wǎng)供水。消防泵自消防水池吸水，市政給水作為水源給消防水池補(bǔ)水，水池容積V=800 m3，滿足站房1次室內(nèi)、外消防所需最大消防用水量之和。站房室外消防管道管徑DN150，沿站房四周環(huán)狀敷設(shè)。

鐵路車站設(shè)置的獨(dú)立消防系統(tǒng)不與生活給水系統(tǒng)連通，消防系統(tǒng)水池存水量大，除檢修外水池不排空，管道總長(zhǎng)度較長(zhǎng)，管徑較大，系統(tǒng)內(nèi)長(zhǎng)期大量存水，且流動(dòng)性差，水質(zhì)易發(fā)生變化。

1.3 給水及消防合用管網(wǎng)

對(duì)于有旅客列車給水要求的鐵路車站，以及有客車整備要求的站、段、所等，需要設(shè)置旅客列車給水設(shè)施。為保證旅客列車給水系統(tǒng)的安全及可靠性，管道多為環(huán)狀布置［9］。當(dāng)車站生產(chǎn)生活及旅客列車給水設(shè)備秒流量之和與車站室外最大消防秒流量相近、或大于車站室外最大消防秒流量時(shí)，鐵路車站室外消防給水管道可與客車給水系統(tǒng)合用管網(wǎng)，以減少管道工程量，節(jié)省工程投資。濟(jì)青高鐵濟(jì)南東、紅島等站均采用給水及消防合用管網(wǎng)系統(tǒng)。

采用合用管網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，為保證給水及消防系統(tǒng)能良好運(yùn)行并定期維護(hù)檢修，對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)管理人員需要同時(shí)具備給水及消防設(shè)施檢修技能及專業(yè)資質(zhì)，同時(shí)運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)對(duì)維管人員進(jìn)行合理的權(quán)責(zé)劃分，避免由于分工模糊導(dǎo)致工作疏漏而影響合用系統(tǒng)的安全性及可靠性。

2 鐵路給水站室外給水及消防設(shè)計(jì)

鐵路給水站指設(shè)有為運(yùn)輸、生產(chǎn)、生活、消防等供水的設(shè)備和配套建（構(gòu)）筑物的處所［9］。常見(jiàn)的鐵路給水站包括設(shè)有旅客列車給水設(shè)備和配套設(shè)施的車站、動(dòng)車段（所）、鐵路物流中心等。鐵路給水站給水與消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)車站布置形式、占地規(guī)模、管理模式等因素的不同，可設(shè)計(jì)為合用管網(wǎng)系統(tǒng)或獨(dú)立管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.1 合用管網(wǎng)系統(tǒng)

2.1.1 市政直供水

合用管網(wǎng)系統(tǒng)的鐵路給水站，當(dāng)市政給水壓力、流量可滿足車站用水及室外消防要求，并能提供2路穩(wěn)定給水的水源時(shí)，車站從市政管網(wǎng)接引2路水源，在站內(nèi)形成環(huán)狀給水管網(wǎng)，管網(wǎng)兼具消防給水及生活給水功能。合用管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式見(jiàn)圖1。

圖1 合用管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式（市政直供）

采用市政直供水的鐵路給水站，要求市政給水連續(xù)穩(wěn)定，給水秒流量不小于車站室外最大消防秒流量，給水壓力滿足車站最不利消防點(diǎn)所需的消防水頭。同時(shí)，用作2路消防給水的市政水源，應(yīng)接自市政環(huán)狀給水管網(wǎng)，或2條不同的市政給水干管［7］，不應(yīng)接自同一條支狀市政管道，以此來(lái)保證車站消防的可靠性。

采用市政直供水的合用管網(wǎng)系統(tǒng)，站內(nèi)管網(wǎng)與市政管網(wǎng)充分銜接，條件允許時(shí)，可考慮將站內(nèi)管網(wǎng)的維護(hù)管理工作社會(huì)化，定期引入或委托社會(huì)資源進(jìn)行檢修保養(yǎng)，以減輕運(yùn)營(yíng)單位的管理壓力。

2.1.2 二次加壓給水

多數(shù)情況下，由于鐵路給水站距離市中心較遠(yuǎn)，車站周邊市政配套設(shè)施尚不完善，市政給水無(wú)法滿足鐵路給水站所需的2路水源要求，需要采用二次加壓給水方式，自建給水加壓泵房和消防泵房。當(dāng)采用合用管網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，給水設(shè)備與消防給水設(shè)備向同一套管網(wǎng)供水，管網(wǎng)環(huán)狀敷設(shè)。正常情況下變頻供水設(shè)備啟動(dòng)，滿足用水點(diǎn)生產(chǎn)及生活用水需求；當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防設(shè)備啟動(dòng)，滿足消防秒流量及壓力要求。

設(shè)有旅客列車給水設(shè)施的鐵路給水站，由于給水及消防系統(tǒng)所需的最大流量、壓力相近，車站給水和消防可按合用管網(wǎng)設(shè)計(jì)。合用管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式見(jiàn)圖2。

圖2 合用管網(wǎng)系統(tǒng)布置形式（二次加壓）

采用二次加壓給水的車站，由于車站設(shè)有獨(dú)立的儲(chǔ)水及加壓設(shè)施，當(dāng)市政管網(wǎng)短期停水或市政管網(wǎng)末端壓力不穩(wěn)、不足時(shí)，均不影響車站正常給水。但相比市政直供水，增加了儲(chǔ)配水設(shè)施，工程投資增加，系統(tǒng)繁雜性有所提高，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本增加。

利用合用管網(wǎng)系統(tǒng)給水，能夠有效減少室外給水管道工程量，減少室外不同管線、線纜的交叉，減小綜合管溝截面尺寸，降低施工難度，縮短工期，節(jié)省工程投資，同時(shí)減少后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量。

2.2 獨(dú)立管網(wǎng)系統(tǒng)

獨(dú)立管網(wǎng)系統(tǒng)指生活給水和消防給水分別采用獨(dú)立的管網(wǎng)。

2.2.1 市政直供水

對(duì)于無(wú)需設(shè)置旅客列車上水設(shè)施的鐵路給水站，例如鐵路物流中心，通常站內(nèi)生產(chǎn)、生活用水秒流量小于最大消防秒流量。當(dāng)市政直供水無(wú)法滿足消防要求，但可滿足站內(nèi)用水需求時(shí)，生產(chǎn)、生活用水可由市政管網(wǎng)直供，同時(shí)在站內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的消防系統(tǒng)。獨(dú)立管網(wǎng)布置形式見(jiàn)圖3。

圖3 獨(dú)立管網(wǎng)布置形式（市政直供）

以鐵路物流中心為例，其特點(diǎn)為占地面積較大，各功能區(qū)劃分明顯，作業(yè)區(qū)與生活區(qū)分開(kāi)設(shè)置，生活區(qū)房屋布置相對(duì)集中，作業(yè)區(qū)物流倉(cāng)庫(kù)、堆場(chǎng)等大型建（構(gòu)）筑物無(wú)用水要求或用水量少，無(wú)旅客列車給水等集中用水設(shè)施，但消防要求較高，此類給水站宜采用給水管道與消防管道分系統(tǒng)設(shè)置［10］，生產(chǎn)、生活給水管網(wǎng)可支狀敷設(shè)。

鐵路物流中心的消防控制點(diǎn)一般為倉(cāng)庫(kù)、堆場(chǎng)等建（構(gòu)）筑物，根據(jù)其體積、類型、貨物種類等因素不同，設(shè)置滿足其室外消防要求的消防水池及消防泵房，室外消防管道沿消防車道環(huán)狀敷設(shè)。當(dāng)有室內(nèi)消防需求時(shí)，可將室內(nèi)外消防泵房合設(shè)，以減少泵房數(shù)量；當(dāng)2個(gè)或2個(gè)以上建（構(gòu)）筑物需要室內(nèi)消防，且相互距離較遠(yuǎn)時(shí)，室內(nèi)外消火栓管網(wǎng)可合用［11］，從而有效減少室外埋地管道工程量，此時(shí)室外埋地消防管道管徑需滿足室內(nèi)外消火栓最大秒流量之和，環(huán)狀敷設(shè)。

2.2.2 二次加壓給水

動(dòng)車段（所）、存車場(chǎng)等給水站占地面積較大，一般設(shè)在用地資源不緊張、地價(jià)較便宜的市郊地帶，或位于市政管網(wǎng)末端，市政給水壓力不足，或靠近主供水管道，自市政主干管引水需要大量市政協(xié)調(diào)工作，不易實(shí)現(xiàn)，需鐵路長(zhǎng)距離鋪管至市區(qū)內(nèi)的干管分支接管。因此，此類給水站的市政給水條件通常不理想。

動(dòng)車段（所）、存車場(chǎng)等給水站出于運(yùn)輸組織需求，均設(shè)有旅客列車給水設(shè)施［12］。旅客列車給水設(shè)施最小服務(wù)水頭要求從軌頂算起20 m［9］，此時(shí)市政直供水無(wú)法滿足車站用水需求，車站需自建清水池和給水二次加壓設(shè)施，給水管道在站內(nèi)環(huán)狀敷設(shè)，保證生產(chǎn)生活用水及旅客列車上水所需的給水壓力及流量。

動(dòng)車段（所）、存車場(chǎng)等給水站內(nèi)設(shè)有動(dòng)車存車線、停放線、整備線等，要求每隔2條線在線路間設(shè)置消火栓，消防秒流量20 L/s，水槍充實(shí)水柱10 m（從軌頂算起）［8］。由于存車線數(shù)量多，消防管道沿存車線環(huán)狀敷設(shè)，且每隔2股道設(shè)置1排，消防管道數(shù)量多，管道內(nèi)存水量大。

當(dāng)存車線與生活房屋、客車整備庫(kù)等用水點(diǎn)分區(qū)域布置、存車線附近未設(shè)或少設(shè)有生產(chǎn)生活用水設(shè)施時(shí)，若采用給水與消防合用管網(wǎng)，則存車線區(qū)域管道內(nèi)大量存水，長(zhǎng)期不流動(dòng)，水質(zhì)易發(fā)生變化，會(huì)對(duì)給水水質(zhì)產(chǎn)生影響。此時(shí)，設(shè)置獨(dú)立的消防系統(tǒng)，使消防管道與給水管道相互獨(dú)立，可避免因消防管道中長(zhǎng)期存水引起水質(zhì)變化影響生活給水水質(zhì)。

獨(dú)立管網(wǎng)布置形式見(jiàn)圖4。

圖4 獨(dú)立管網(wǎng)布置形式（二次加壓）

3 結(jié)論

分析鐵路車站給水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)分析了不同給水站的給水及消防系統(tǒng)設(shè)置形式，總結(jié)了適用于不同條件的鐵路車站給水及消防系統(tǒng)，為今后新建鐵路車站的給水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

（1）對(duì)于任何需要用水的鐵路車站，當(dāng)車站周圍市政給水條件可滿足車站生活用水或消防用水需求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇市政直供水方式，減少或取消給水機(jī)械、消防設(shè)備的設(shè)置，在確保系統(tǒng)安全可靠的基礎(chǔ)上，提高工程經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到鐵路建設(shè)節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目的。

（2）對(duì)于最大消防用水量與生活用水量相差較大的鐵路車站，為保證室外給水系統(tǒng)的安全性及消防系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)采用生活與消防獨(dú)立管網(wǎng)設(shè)置。當(dāng)市政直供水可同時(shí)滿足車站生活用水及消防用水要求時(shí)，也可采用生活與消防給水共用管網(wǎng)系統(tǒng)，以提高工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)性，減少運(yùn)營(yíng)過(guò)程中機(jī)械設(shè)備的維護(hù)成本。

（3）對(duì)于鐵路給水站，當(dāng)車站占地面積較大，且消防要求較高并需要全區(qū)域覆蓋，但生活用水量較小或用水點(diǎn)集中時(shí)，如鐵路物流基地、鐵路存車場(chǎng)等，應(yīng)盡量采用生活與消防獨(dú)立管網(wǎng)設(shè)置，以保證生活用水供水水質(zhì)，提高給水安全性。根據(jù)室內(nèi)消防設(shè)置情況，可酌情考慮室內(nèi)外消防合用管網(wǎng)。

（4）對(duì)于鐵路給水站，當(dāng)車站平面布局緊湊，用水點(diǎn)與消防點(diǎn)相互交叉，如設(shè)有旅客列車給水系統(tǒng)的鐵路客運(yùn)站，可采用室外給水及消防系統(tǒng)合用管網(wǎng)，保證給水、消防2套系統(tǒng)安全可靠的同時(shí)，降低工程造價(jià)，縮短工期，降低維管難度。

（5）當(dāng)室外給水及消防系統(tǒng)合用管網(wǎng)供水時(shí)，應(yīng)對(duì)車站給水運(yùn)營(yíng)管理人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，以同時(shí)滿足給水及消防設(shè)施運(yùn)維資質(zhì)條件，或由運(yùn)營(yíng)單位對(duì)維管人員進(jìn)行合理的權(quán)責(zé)劃分，以保證合用管網(wǎng)可得到長(zhǎng)期有效的維護(hù)管理，維持系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，滿足車站生活給水及消防要求。條件允許時(shí)，也可考慮委托社會(huì)資源進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以減輕運(yùn)營(yíng)單位工作壓力。

（6）傳統(tǒng)的室外給水及消防系統(tǒng)相互獨(dú)立的管網(wǎng)可滿足鐵路車站對(duì)于給水、消防的安全性與可靠性要求，而設(shè)計(jì)合理的合用管網(wǎng)，在保證車站給水與消防安全可靠的同時(shí)，能夠有效減少工程消耗，降低成本，從而提高車站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。