地鐵BAS對(duì)通風(fēng)空調(diào)的監(jiān)控要求

郭建偉

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院通信信號(hào)處，陜西 西安 710043）

1 引言

地鐵具有高速、安全、準(zhǔn)時(shí)和載客量大的特點(diǎn)，是現(xiàn)代城市解決交通擁塞最有效的手段。地鐵車(chē)站及沿線(xiàn)分布著眾多各類(lèi)機(jī)電設(shè)備，他們?yōu)榈罔F的安全運(yùn)營(yíng)和營(yíng)造舒適的乘車(chē)環(huán)境提供了保證，但由于機(jī)電設(shè)備種類(lèi)和數(shù)量眾多，分布廣，控制要求復(fù)雜，加之地下環(huán)境惡劣，因此需要用軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS），采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)地鐵車(chē)站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管理和控制，且可通過(guò)優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)地鐵的安全高效運(yùn)行，對(duì)地鐵的服務(wù)質(zhì)量起著重要作用。本文主要研究BAS對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的控制要求。

2 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的分類(lèi)

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（也稱(chēng)大系統(tǒng)）、設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（也稱(chēng)小系統(tǒng)）、空調(diào)水系統(tǒng)。

3 隧道通風(fēng)系統(tǒng)

3.1 對(duì)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行中央級(jí)、車(chē)站級(jí)控制。中央級(jí)下達(dá)運(yùn)行模式指令到車(chē)站級(jí)，由車(chē)站級(jí)實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的模式控制，控制操作以中央級(jí)為主。

3.2 區(qū)間和車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行、阻塞運(yùn)行和火災(zāi)事故運(yùn)行。由系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表或具體事故情況來(lái)執(zhí)行不同的運(yùn)行模式，同時(shí)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)?？稍O(shè)定每個(gè)通風(fēng)單元，包括風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥的運(yùn)行，也可以隨時(shí)改變風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥的運(yùn)行狀態(tài)并由各現(xiàn)場(chǎng)控制單元立即執(zhí)行。人工操作必須通過(guò)一定的操作權(quán)限認(rèn)可才能進(jìn)行。

控制模式如下：

A.正常運(yùn)行狀態(tài)

隧道通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行模式是根據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)的時(shí)間，由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表來(lái)控制不同的運(yùn)行模式。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，具體分為：

a.早間運(yùn)行：早間運(yùn)營(yíng)前，根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)間表功能，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行半小時(shí)（可調(diào)整）的縱向機(jī)械通風(fēng)，目的在于利用室外日夜溫差進(jìn)行蓄冷降溫，抑制區(qū)間溫度上升。此時(shí)，車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，通風(fēng)完畢后進(jìn)入正常運(yùn)行。

b.夜間運(yùn)行：夜間收車(chē)后，根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)間表功能，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行半小時(shí)（可調(diào)整）的縱向機(jī)械通風(fēng)，排除隧道中的廢氣和余熱余濕，同時(shí)利用室外日夜溫差進(jìn)行蓄冷降溫，抑制區(qū)間溫度上升。此時(shí)，車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，通風(fēng)完畢后打開(kāi)所有風(fēng)道內(nèi)風(fēng)閥，利用自然通風(fēng)的方式進(jìn)行通風(fēng)換氣。

c.正常運(yùn)行：列車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)投入運(yùn)行而區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)行。對(duì)于車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)初、近、遠(yuǎn)期列車(chē)行車(chē)密度和客流的不同采用變頻運(yùn)行。對(duì)于區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)，利用列車(chē)活塞作用，在一般區(qū)間隧道內(nèi)通過(guò)車(chē)站兩端的活塞風(fēng)井進(jìn)行通風(fēng)換氣，排除區(qū)間隧道內(nèi)的余熱余濕；在設(shè)有中間風(fēng)井的區(qū)間隧道內(nèi)開(kāi)啟區(qū)間隧道中間風(fēng)井，通過(guò)車(chē)站兩端的活塞風(fēng)井和區(qū)間隧道中間風(fēng)井進(jìn)行通風(fēng)換氣，排除區(qū)間隧道的余熱余濕。

B.阻塞運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)列車(chē)因故障或其它原因而停在區(qū)間隧道內(nèi)超過(guò)4分鐘時(shí)，中央級(jí)下達(dá)運(yùn)行模式指令到車(chē)站級(jí)，車(chē)站級(jí)控制通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行隧道通風(fēng)模式控制，從而控制隧道內(nèi)溫度，保證列車(chē)空調(diào)冷凝器在正常的工作范圍內(nèi)。

C.火災(zāi)事故運(yùn)行狀態(tài)

根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)傳來(lái)的停車(chē)位置信息和司機(jī)報(bào)告的火災(zāi)情況下達(dá)相關(guān)指令給相關(guān)的車(chē)站BAS，相關(guān)車(chē)站BAS采取相應(yīng)的運(yùn)行模式，保證旅客的安全疏散。當(dāng)著火列車(chē)駛?cè)肭胺杰?chē)站時(shí)，利用前方車(chē)站的隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行排煙；當(dāng)著火列車(chē)停在區(qū)間隧道時(shí)，按預(yù)定的隧道內(nèi)火災(zāi)模式運(yùn)行。

4 車(chē)站大系統(tǒng)、小系統(tǒng)

車(chē)站大系統(tǒng)包括站廳、站臺(tái)公共區(qū)的通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)。車(chē)站小系統(tǒng)包括車(chē)站內(nèi)設(shè)備及管理用房的通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)。

車(chē)站通風(fēng)空調(diào)及防排煙系統(tǒng)運(yùn)行工況分為空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)工況、空調(diào)季節(jié)全新風(fēng)工況、非空調(diào)季節(jié)全通風(fēng)工況、夜間運(yùn)行工況、火災(zāi)事故運(yùn)行工況等。

4.1 車(chē)站大系統(tǒng)運(yùn)行要求

A.空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)工況

a.當(dāng)in＜iw時(shí)，進(jìn)入空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)運(yùn)行工況。

b.采用小新風(fēng)空調(diào)運(yùn)行時(shí)，用小新風(fēng)加一次回風(fēng)運(yùn)行。

B.空調(diào)季節(jié)全新風(fēng)工況

a當(dāng)in≥iw且tw＞to時(shí)，進(jìn)入空調(diào)季節(jié)全新風(fēng)運(yùn)行工況。

b采用全新風(fēng)空調(diào)運(yùn)行時(shí)，空調(diào)器處理室外新風(fēng)后送至空調(diào)區(qū)域，回/排風(fēng)則全部排至車(chē)站外。

C.非空調(diào)季節(jié)全通風(fēng)工況

a.當(dāng)tw≤to時(shí)，進(jìn)入非空調(diào)季節(jié)全通風(fēng)運(yùn)行工況。

b.當(dāng)外界空氣溫度小于空調(diào)送風(fēng)溫度時(shí)，冷水機(jī)組停止運(yùn)行，外界空氣不經(jīng)冷卻處理直接送至空調(diào)區(qū)域，回/排風(fēng)則全部排出車(chē)站。

D.夜間運(yùn)行工況

夜間收車(chē)后停止車(chē)站空調(diào)大系統(tǒng)的運(yùn)行，關(guān)閉其相應(yīng)冷凍水管路。

E.冬季運(yùn)行工況

冬季室外氣溫低，車(chē)站大系統(tǒng)通風(fēng)采用間歇式機(jī)械通風(fēng)方式。BAS監(jiān)視車(chē)站站廳、站臺(tái)溫濕度情況以及CO2濃度情況，必要時(shí)人工開(kāi)啟車(chē)站一端的送風(fēng)機(jī)和另一端的排風(fēng)機(jī)通風(fēng)換氣。

F.車(chē)站乘客過(guò)度擁擠工況

當(dāng)突發(fā)性客流、區(qū)間阻塞、線(xiàn)路故障及其它原因引起車(chē)站乘客過(guò)度擁擠時(shí)，大系統(tǒng)的相關(guān)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備根據(jù)實(shí)際情況按當(dāng)時(shí)季節(jié)正常運(yùn)行的滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。

G.火災(zāi)事故運(yùn)行工況

a.車(chē)站公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，立即停止車(chē)站空調(diào)水系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換到車(chē)站火災(zāi)通風(fēng)運(yùn)行模式。

b.當(dāng)站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，站臺(tái)排煙系統(tǒng)和車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行排煙。

c.當(dāng)站廳層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，站廳排煙系統(tǒng)進(jìn)行排煙，同時(shí)站臺(tái)內(nèi)送風(fēng)。

4.2 車(chē)站小系統(tǒng)運(yùn)行要求

A.正常運(yùn)行工況

設(shè)有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備管理用房，當(dāng)采用全空氣系統(tǒng)方式空調(diào)時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)采用大系統(tǒng)正常運(yùn)行情況的A、B、C種方式進(jìn)行控制；對(duì)只設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備、管理用房，全年按設(shè)定的通風(fēng)模式進(jìn)行。

B.火災(zāi)事故運(yùn)行工況

當(dāng)車(chē)站設(shè)備管理用房發(fā)生火災(zāi)時(shí)，對(duì)應(yīng)區(qū)的小系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)入到設(shè)定的火災(zāi)模式運(yùn)行。即根據(jù)小系統(tǒng)的形式立即排除煙氣或隔斷火源和煙氣。

4.3 對(duì)大系統(tǒng)，在車(chē)站兩端設(shè)有組合空調(diào)器。通過(guò)測(cè)量各類(lèi)相關(guān)溫度、濕度和其他相關(guān)的參數(shù)，使用適宜的控制策略和算法，通過(guò)對(duì)大系統(tǒng)水系統(tǒng)二通調(diào)節(jié)閥的控制來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)站臺(tái)和站廳的溫濕度要求。

4.4 對(duì)小系統(tǒng)，在車(chē)站設(shè)有柜式空調(diào)器或風(fēng)機(jī)盤(pán)管。柜式空調(diào)器通過(guò)測(cè)量各類(lèi)相關(guān)房間溫度、濕度和其他相關(guān)的參數(shù)，用適宜的控制策略和算法，通過(guò)對(duì)小系統(tǒng)水系統(tǒng)二通調(diào)節(jié)閥的控制來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)各類(lèi)相關(guān)房間溫度和濕度的要求。

4.5 每個(gè)空調(diào)器設(shè)置一個(gè)電動(dòng)二通閥，根據(jù)站內(nèi)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的比較對(duì)進(jìn)入空調(diào)器的冷凍水流量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到調(diào)節(jié)站內(nèi)溫度的效果。

4.6 車(chē)站通風(fēng)空調(diào)設(shè)備分別設(shè)于車(chē)站的A、B端，與此對(duì)應(yīng)在A端和B端均設(shè)有通風(fēng)空調(diào)電控室。車(chē)站控制室一端的BAS控制器將兩端的監(jiān)視量與控制量匯總，在車(chē)站控制室的監(jiān)控工作站上實(shí)現(xiàn)車(chē)站級(jí)BAS的監(jiān)控管理。

注釋?zhuān)?/p>

（1）iw——車(chē)站室外新風(fēng)空氣焓值，由設(shè)在車(chē)站進(jìn)風(fēng)道的溫濕度變送器進(jìn)行監(jiān)測(cè)后計(jì)算得到。

in——車(chē)站室內(nèi)回風(fēng)空氣焓值，由設(shè)在車(chē)站通風(fēng)空調(diào)機(jī)房回排風(fēng)的溫濕度變送器進(jìn)行監(jiān)測(cè)后計(jì)算得到。

tw——車(chē)站室外空氣溫度，由設(shè)在車(chē)站進(jìn)風(fēng)道的溫度變送器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

to——車(chē)站室內(nèi)空調(diào)送風(fēng)溫度，由設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算確定。

空氣的焓值是由空氣溫濕度決定的。而溫濕度每時(shí)每刻都在變化。因此焓值也隨之變化。為了防止工況在一天內(nèi)頻繁轉(zhuǎn)換，要求對(duì)0.5～1小時(shí)內(nèi)焓值的平均值計(jì)算，定期進(jìn)行模式的控制和工況的轉(zhuǎn)換控制。

（2）站廳干球溫度：30±1℃ 相對(duì)濕度：40-65%

站臺(tái)干球溫度：28±1℃ 相對(duì)濕度：40-65%

5 車(chē)站水系統(tǒng)

每個(gè)車(chē)站站廳、站臺(tái)設(shè)置溫濕度探頭，其采樣參數(shù)和其它相關(guān)參數(shù)(新風(fēng)室、回風(fēng)室、送風(fēng)室溫濕度)經(jīng)PLC計(jì)算來(lái)控制二通調(diào)節(jié)閥的閥門(mén)開(kāi)度，以此控制空調(diào)表冷器的冷凍水量。

正常情況下，BAS僅監(jiān)視水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)信息及向冷水機(jī)組群控系統(tǒng)傳送必要的環(huán)境參數(shù)和閥門(mén)開(kāi)度信息?；馂?zāi)情況下，BAS向冷水機(jī)組群控系統(tǒng)發(fā)送停機(jī)指令，冷水機(jī)組群控系統(tǒng)執(zhí)行指令并向BAS反饋執(zhí)行信息。

[1].GB 50157-2003.《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》.

[2]曲立東.城市軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社 2008.3.