地铁环境与设备监控系统设计中值得注意的几个问题

地铁环境与设备监控系统设计中值得注意的几个问题

龚曦之

重庆赛迪工程咨询有限公司

摘要：随着网络时代的进展，轨道交通客流日趋扩大，轨道交通给旅客提供的舒适感主要得益于轨道交通环境和设施监测体系，它可以对站台和隧道的通风系统、供水系统、灯光控制系统、升降系统等实施监管，不但可以保证轨道交通有效运营，还可以为旅客平安出行提供保证。保证设施达到高效、节约、安全可靠的良好工作状态，提供一个适宜的地下环境，在火灾或者阻塞事故状况下，配合车站设施的工作，发挥各类设施应有的功能，确保旅客的安全以及设施的顺利工作。如果其遭受他人故意损害，轨道交通经营系统在出现失火和其他事件时，轨道交通经营企业和旅客将遭受巨大的安全危险。

关键词：地铁；BAS设计；安全防护体系；环境与设备监控系统

当前轨道交通已经作为中国一级城市的代表性设施，并逐步向二、三级普及开来，地铁轨道交通不但车速快、时间准、环保好，同时技术含量高、设施安全高，可以给民众提供更为快捷、舒心的出行环境，继而得到了城市民众的一致赞誉。但是因为轨道交通客流量很大、周边环境相对闭塞，如果出现突发事件带来的危害和后果也是不可估量的，因此也要求轨道交通环境和设施监测对轨道交通在内的有关设施实施有效的监督管理，使得民众的出行更为的安全、舒心。BAS主要对地下铁路内的通风系统、采光系统、供水系统、安全窗等实施监视，并对自动扶梯和电梯系统等实施监控，使得受控系统可以根据规定的工作程式和规范来操作，且还能够保障整个体系的工作状态更加的安全稳定、节能有效，这同时也可以给旅客创造更为适宜的旅行条件。而BAS在当地下铁路发生大火、水灾、地震等突发事件时便会把相关控制系统转化为灾害运作模块，不但可以对灾情实施及时处理，而且还能将突发事件所造成的危害减少到最少。

一、系统主要功能

（一）中心级功能

BAS控制系统采取了分层分布式的总线结构，利用现场总线与RI/O与被控设施的连接，监控通风及中央空调系统、灯光系统、手动扶梯及电梯、供水系统等，并配备了与综合监控中心、FAS等的网络系统数据通信端口。

（二）车站级功能

BAS管理系统主要是对地铁站台和区间通风空调系统机械设备、供水系统机械设备、手扶梯控制系统机械设备、动力照明控制系统机械设备、安全窗、人防门系统等车站设施实施全方位、有效地智能化监测和管理，并进行全程序自动、实时、定量、现场就地监测基础设施工作状况，通过控制系统的启动与暂停，监测环境参数，以控制环境舒适度和节能管理水平。收集、管理相关信息，做好历史资料归档和基础设施维护管理工作。确保服务设施达到安全、可靠性、有效、节约的良好状态，以便创造一种适宜的乘坐环境，并能在火车阻塞事故状况下，良好地配合车站基础设施的工作，发挥各类服务设施应有的功能，确保旅客的安全和服务设施的顺利工作。

二、BAS控制器配置的进一步优化

BAS的对车站级设施分配进行了大幅精简，整个系统的性价比也获得了提高。但经笔者深入考察，上述单端设定一组冗余主控制器的方法不但适合于站场规模较小、通风空调系统采取单端送风形式的轨道交通工程，同时也适合于站场规模较大、通风空调系统采取双端送风形式的轨道交通工程，其数据处理能力与通信传送能力也完全可适应于后者的要求。

但是，单端设有一个主机控制台的方法，在控制系统的抗风险方面也具有一定的缺点，主要体现在：由于互为二个主、备控制台同时设定在同端的环控电控室，因此如果出现因大火或其他自然灾害而发生物理上的损坏时，极有可能造成这二个控制台同时失效，从而导致整个站点的BAS控制系统全部崩溃，从而大大降低了控制系统管理工作的可信度和安全系数。所以，需要对该方法进行优化，以尽快解决该问题。为此，笔者建议第三种方法：在全站台设有一套控制台，同时，为了增强控制系统的抗灾能力和工作安全性，将二台互为的主、备控制台分开设有于站台二端的环控电控室，其车站由BAS的网络所构成。

在本方法中，将分别设定在二端环控电控室的控制器与A和B间为完全相同设备配置（包含硬件和软件）的热备关联，并利用二个控制器中间的热冗余性光纤来实现控制功能。平时，有一个控制机器人投入工作，负责监视并管理本站区域内的一切相应机电设备。当该控制器出现故障时，立即转移至另一台控制器。

控制台A和B均使用以太网端口与ISCS相连，将信号集中传递至ISCS，从而完成了BAS在ISCS中的实施。而IBP盘RI/O、现场RI/O、智能低压供电系统、冷水发电机组、智能化变频器、紧急供电设备等，使用了实际线路与BAS控制器相连。为分流总线网络上的通讯负载，通信线路上采取了分端设计的方法，分别建立了A端和B端监控网络，将二端的受控设备分别连接至其所在端的监控网络上，完成对相应设备的监控。而灯光、导向、排水泵、电梯、手扶梯等设备信号，以及车站环境参数信号则采取当场或远程的I/O收集并传输至控制台，而且场内的I/O控制柜也在环控电控间、照明变配电间等处恰当地集中设定。FAS的通讯端口经过协议转换装置，直接连接BAS的现场总线上。在现场火灾事故情形下，同样向二端控制器发送救援命令。

三、地铁环境下监控设备的BAS方案

车站的BAS控制系统设计，主要是利用在站台二端安装的冗余PLC控制器与网络配置方式相结合，其中包括了PLC控制器与工业总线网络控制层、PLC控制器与工业以太网等两种BAS方法。BAS系统在地铁情况下的控制范围包括许多，具体控制范围包括：

（一） PLC控制器与总线网络控制层的配置方案

该实施方案的设计要求分别在站场二端的综合环控电控室内均设有冗余处理PLC控件，将站场二端的PLC控件分为一主一从，即位于综合调控室内一侧的作为主控制器，另一端的当作从控件。该实施方案的实施原则是利用总线通道，将站场二端的PLC控件的所有远部I/O以及智能通讯装置，和到站点附近一些较小型的监控装置、控制器等装置，统一接到站点现场交换器中。如通风空调设备、电力自动扶梯系统、供水装置、水冷装置、安全照明装置，以及与火灾报警有关以及在火灾状况下使用的机电装置。在站点内监控管理系统中所使用的FAS控制系统和BAS控制器之间都具有接口，以实现当站点内出现火灾的情形下，由FAS控制系统将火灾模式指令直接下达至BAS控制器上，在此情形下BAS控制器将运行模式变成了火灾模式，并同时开启了相应的机电设备等。

（二） PLC控制器与工业以太网的配置方案

该方法的关键是通过把工业以太网技术运用于地铁站BAS系统建设中，完成了BAS控制系统的地城网络建设。该方法的重要基本原理是将站台二端的环控电控室、站内车控房和其余的设备设施在周围建立工业以太网的交流机，从而形成了一种通过光纤互连的工业以太网通信体系。在地铁站内监控系统中普遍使用的FAS控制系统和BAS控制器之间都具有接口，可以实现当站点内出现着火的情形下，由FAS控制系统直接将火灾模拟指令下达至BAS控制器上，在此情形下BAS控制器将运行模拟变成了火灾模式，并同时开启了相应的机电设备等功能。该控制系统在轨道交通中普遍地使用，是中国地铁车站内BAS控制系统开发的重要标志。

综上所述，随着中国地铁建设越来越快的进展，环境及基础设施监测系统关注于设备的工作状况监测，以提升地铁的乘车环境、改善防灾救援能力和节约减排。其安全性也更加重要，因为环境及设施监测系统是地铁的关键部分，可以给旅客创造舒适的出行环境以及在发生故障时会让各设施进入灾难运作模式，并以此保障设施和人员的安全性。

参考文献

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