何 強(qiáng)

（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司，天津300222）

城市軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)研究

何 強(qiáng)

（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司，天津300222）

本文對(duì)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況，及其與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)之間的相互作用等方面作了較詳盡的分析。

地鐵；環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

1 概述

為了滿足城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)要求，對(duì)地下車站及地下區(qū)間暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水系統(tǒng)設(shè)備、電梯系統(tǒng)設(shè)備、安全門系統(tǒng)、低壓配電與動(dòng)力照明系統(tǒng)設(shè)備等車站設(shè)備進(jìn)行全面、有效地自動(dòng)化監(jiān)控及管理，進(jìn)行程序自動(dòng)、實(shí)時(shí)、定時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，控制開(kāi)啟和關(guān)停，檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，調(diào)控環(huán)境舒適度及節(jié)能管理。采集、處理有關(guān)信息，進(jìn)行歷史資料檔案和設(shè)備維修管理。同時(shí)，為滿足在緊急狀態(tài)的報(bào)警、乘客疏散、救災(zāi)等要求，在軌道交通車站還設(shè)置了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、水消防系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、防煙設(shè)備等機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)。為了實(shí)施對(duì)這些系統(tǒng)和設(shè)備相互間的有序聯(lián)動(dòng)控制和監(jiān)視，在軌道交通線上設(shè)置了稱之為 “環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)”（Electrical and Mechanical Control System——EMCS或Building Automatic System---BAS）的自動(dòng)控制系統(tǒng)，形成了一個(gè)強(qiáng)大的軌道交通運(yùn)營(yíng)保障系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

以天津地鐵1號(hào)線為例，此線路于2006年6 月12日試運(yùn)營(yíng)。該線路EMCS系統(tǒng)由ECS（環(huán)境控制）和BS（樓宇控制）兩大部分組成。ECS功能主要承擔(dān)車站火災(zāi)情況下排煙功能、正常運(yùn)營(yíng)情況下通排風(fēng)以及在空調(diào)季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)；BS系統(tǒng)完成車站的照明、給排水、蓄電池、電扶梯等監(jiān)視和控制功能。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)按照功能分散、信息集中的原則，以相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域?yàn)楸O(jiān)控對(duì)象，以車站為基本單位，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以分層分布式方式構(gòu)成，就地級(jí)、車站級(jí)、中央級(jí)三級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)車站級(jí)、中央級(jí)兩級(jí)管理。

2.1 車站級(jí)EMCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

車站網(wǎng)絡(luò)分為2層，上層采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通訊協(xié)議為AB公司提供的工業(yè)以太網(wǎng)，同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口用于監(jiān)控工作站，傳輸速率為100Mbps，傳輸介質(zhì)為光纜或雙絞線?？刂茖硬捎肁B公司提供的ControlNet實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線?？刂破髦g采用光纖連接。遠(yuǎn)程I/O與控制器之間采用ControlNet連接。傳輸介質(zhì)為冗余總線結(jié)構(gòu)。根據(jù)地上/地面站和地下站以及OCC的不同安全要求情況以及設(shè)備種類及數(shù)量的不同分別構(gòu)建了不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

地下站EMCS由車站EMCS局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、車站監(jiān)控工作站、ECS和BS系統(tǒng)構(gòu)成。同時(shí)在車站綜合控制室設(shè)有由主控系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的應(yīng)急后備盤（IBP），作為隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站大系統(tǒng)、小系統(tǒng)在火災(zāi)模式或列車阻塞模式下設(shè)備運(yùn)行控制的緊急后備操作盤。

2.2 中央EMCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

中央EMCS由系統(tǒng)服務(wù)器、車站EMCS局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、車站監(jiān)控工作站、地鐵控制中心大樓的BS系統(tǒng)構(gòu)成。BS系統(tǒng)主要監(jiān)控冷水機(jī)組、電梯、與消防無(wú)關(guān)的新風(fēng)機(jī)、給排水系統(tǒng)等。

3 系統(tǒng)的運(yùn)行工況

EMCS系統(tǒng)的運(yùn)行工況主要分為正常運(yùn)行和事故運(yùn)行兩種運(yùn)行狀態(tài)，其中隧道系統(tǒng)和大系統(tǒng)的正常運(yùn)行是根據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)的時(shí)間，由環(huán)控專業(yè)人員預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表來(lái)控制不同的運(yùn)行模式；事故運(yùn)行是針對(duì)不同的事故類型來(lái)控制不同的運(yùn)行模式。車站內(nèi)任一設(shè)備房間或區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，值班人員確認(rèn)火災(zāi)后，啟動(dòng)相應(yīng)火災(zāi)模式，則其他系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行停機(jī)模式，關(guān)閉所有風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)，防止竄煙，達(dá)到最好的防排煙效果。

EMCS系統(tǒng)所管理的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的控制方式分為點(diǎn)控和模控兩種。在人機(jī)界面上，將設(shè)備控制方式打到點(diǎn)控位，即可對(duì)該設(shè)備控制單一控制，由其現(xiàn)場(chǎng)控制單元立即執(zhí)行。當(dāng)設(shè)備處于?？匚粫r(shí)，當(dāng)系統(tǒng)下發(fā)相關(guān)模式后，該設(shè)備根據(jù)事先設(shè)定好的啟、停命令進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)設(shè)備處于點(diǎn)控位時(shí)，不參與正常自動(dòng)模式控制。但發(fā)生火災(zāi)或阻塞時(shí)，模式相關(guān)的設(shè)備會(huì)在模式啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)切換到模控位，然后執(zhí)行相應(yīng)的事故模式。

3.1 隧道運(yùn)行工況

正常運(yùn)行主要通過(guò)時(shí)間表的功能來(lái)控制隧道風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，隧道通風(fēng)系統(tǒng)除早間通風(fēng)和晚間通風(fēng)運(yùn)行外，列車正常運(yùn)行時(shí)，區(qū)間隧道采用開(kāi)式運(yùn)行，充分利用列車活塞風(fēng)作用進(jìn)行通風(fēng)換氣排除余熱余濕。在不同的時(shí)間段運(yùn)行不同的模式，運(yùn)行不同模式的啟停時(shí)間主要依據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)開(kāi)始及停止的時(shí)間和日期。

事故運(yùn)行模式主要包括阻塞模式和火災(zāi)模式兩種。當(dāng)列車在隧道區(qū)間發(fā)生阻塞 (即被迫停于隧道內(nèi)且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法移動(dòng))，EMCS系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)軌道信號(hào)判斷阻塞位置，進(jìn)行隧道通風(fēng)模式控制；區(qū)間隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或列車內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，根據(jù)當(dāng)事列車司機(jī)的報(bào)告，防災(zāi)調(diào)度員（即地鐵控制中心調(diào)度員，主要負(fù)責(zé)監(jiān)視本線路各車站的EMCS系統(tǒng)及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下發(fā)相應(yīng)火災(zāi)模式，組織并指揮相關(guān)人員搶險(xiǎn)救災(zāi)等工作）或車站值班員手動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)區(qū)間的火災(zāi)模式。在中心選擇火災(zāi)模式時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)軌道信號(hào)和人工輸入的列車著火位置，產(chǎn)生一個(gè)推薦的火災(zāi)模式供防災(zāi)調(diào)度員選用，運(yùn)行不同的火災(zāi)模式，保證旅客的安全疏散。

3.2 車站大、小系統(tǒng)運(yùn)行工況

車站大系統(tǒng)以車站級(jí)監(jiān)控為主。通過(guò)對(duì)車站大系統(tǒng)的組合式空調(diào)器或風(fēng)機(jī)盤管、空調(diào)新風(fēng)機(jī)、回/排風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、相關(guān)風(fēng)閥、傳感器、水系統(tǒng)二通閥等設(shè)備的監(jiān)控，達(dá)到環(huán)控工藝提出的工藝要求，保證車站的環(huán)境舒適及火災(zāi)情況下的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。車站大系統(tǒng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行分空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)、空調(diào)季節(jié)全新風(fēng)、通風(fēng)季、冬季、早夜換氣、停機(jī)等幾種模式。通過(guò)運(yùn)行時(shí)間表，自動(dòng)選擇運(yùn)行工況，還可以人工干預(yù)運(yùn)行工況。

車站小系統(tǒng)與車站大系統(tǒng)類似，保證車站各類設(shè)備和管理房間的環(huán)境及在火災(zāi)情況下的模式聯(lián)動(dòng)。車站小系統(tǒng)以車站級(jí)監(jiān)控為主，對(duì)車站內(nèi)設(shè)備及管理用房的空調(diào)器、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)車站小系統(tǒng)通風(fēng)、排煙功能，小系統(tǒng)的排風(fēng)、排煙系統(tǒng)是共用的一套系統(tǒng)，在正常運(yùn)行情況下，小系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，排風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，若排風(fēng)機(jī)為雙速風(fēng)機(jī)，則處于低速運(yùn)行，在災(zāi)害時(shí)，處于高速運(yùn)行。車站小系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)冷源主要來(lái)源于車站內(nèi)的風(fēng)冷機(jī)組或者VPN小系統(tǒng)空調(diào)機(jī)，柜式空調(diào)器和風(fēng)機(jī)盤管負(fù)擔(dān)車站內(nèi)設(shè)備及管理用房的熱濕負(fù)荷。

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，F(xiàn)AS發(fā)出相應(yīng)的火災(zāi)模式信號(hào)，如果這時(shí)系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)（IBP盤切到自動(dòng)狀態(tài)），則通過(guò)人工確認(rèn)后自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的火災(zāi)模式?？梢栽谌藱C(jī)界面上人工干預(yù)啟動(dòng)火災(zāi)模式，如果計(jì)算機(jī)死機(jī)，還可以在IBP應(yīng)急盤上手動(dòng)啟動(dòng)模式。大系統(tǒng)火災(zāi)模式時(shí)，各小系統(tǒng)將自動(dòng)處于停機(jī)狀態(tài)，關(guān)閉風(fēng)閥，減少串煙。火災(zāi)結(jié)束，按人機(jī)界面上火災(zāi)恢復(fù)按鈕，則系統(tǒng)解除火災(zāi)工況。

3.3 換乘站臺(tái)聯(lián)動(dòng)原則

換乘車站任意線路的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行車站公共區(qū)火災(zāi)通風(fēng)模式后會(huì)觸發(fā)另一條線路的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行 “停機(jī)”模式。即，例如A站是1，2號(hào)線的換乘車站，當(dāng)1號(hào)線A站環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行 “站臺(tái)火災(zāi)模式”后會(huì)觸發(fā)2號(hào)線A站的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行 “停機(jī)”模式，反之亦然。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)只觸發(fā)本線路的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)一次火災(zāi)模式，后期觸發(fā)的火災(zāi)模式均無(wú)法執(zhí)行。兩條線路的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)之間沒(méi)有聯(lián)動(dòng)關(guān)系。

4 結(jié)論

綜上所述，環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在為乘客提供舒適的乘車環(huán)境和特殊情況下的送/排風(fēng)方面起著不可替代的作用，最終達(dá)到節(jié)能降耗，最大程度減小火災(zāi)等突發(fā)事件發(fā)生后造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的目的。

［1］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范∶GB 50157-2013［S］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50116-2013［S］．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)：GB 16806-2006［S］．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

On Building Automatic System of Urban Rail Transit

HE Qiang

This article introduces the function,network,and operating conditions of building automation system（BAS）.Meanwhile,the article also analyzes thoroughly the connection between BAS with the fire alarm system（FAS）and signal system.

Metro,building automatic system（BAS）,fire alarm system（FAS）

U29-39

A

1008-3812（2017）01-019-03

版權(quán)聲明

2016-11-19

何強(qiáng)（1983— ），男，天津人，助理工程師。研究方向：城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理。

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