動車組火災報警系統(tǒng)安全性設計

中車唐山機車車輛有限公司 樊永梅 孫景輝

?

動車組火災報警系統(tǒng)安全性設計

中車唐山機車車輛有限公司 樊永梅 孫景輝

【摘要】從火警系統(tǒng)的安全環(huán)路設計，HMI監(jiān)控功能，CAN BUS冗余設計及火警系統(tǒng)的檢測方面介紹了動車組火警系統(tǒng)的安全性。

【關鍵詞】動車組；火警系統(tǒng)；安全性

動車組火災報警系統(tǒng)從系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)、安全環(huán)路設計、HMI監(jiān)控功能及火災報警系統(tǒng)測試功能等方面進行考慮，滿足標準和列車安全運營的要求。

1　系統(tǒng)概述

火災報警系統(tǒng)的功能是在列車發(fā)生火災的情況下，采集相關的火災信息，并做出及時報警，以便有效采取滅火、疏散等措施，以保證乘客及列車工作人員的安全。

1.1火災報警系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

火災報警系統(tǒng)對動車組的火災危險區(qū)域進行監(jiān)控。火災報警系統(tǒng)包括一個火災報警主機（簡稱SDCU）及多個火災探頭（簡稱SD），其安裝于列車中須進行監(jiān)控的區(qū)域。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1　火災報警系統(tǒng)示意圖

SDCU：接收來自SD的信息，并對系統(tǒng)故障進行監(jiān)控。根據(jù)所檢測的系統(tǒng)狀態(tài)，激活信號線，并發(fā)出警告、公共警告、故障 及準備就緒信號。此外SDCU對測試指令做出響應，檢測情況報告給列車網(wǎng)絡，通過人機界面提示司機。

SD：探測煙霧濃度，并將此信息通過信號回路傳送至SDCU。此外，SD還可以檢測自身所在區(qū)域的溫度，作為火災探測的輔助手段。SD的參考煙氣極限按照標準GB 4715確定。此外，此SD還有一個溫度傳感器。此可用于補償溫度靈敏性的效果。

LHD（線性熱探測器）：線性熱探測器被連接到煙霧探測器的一個接口上，測量值通過信號回路傳送到煙霧探測控制單元。每個車廂中的煙氣探測器及線性熱探測器歸在一起集中送至六個信號線上。

1.2煙氣探測控制單元的接口

列車的每節(jié)車廂均安裝了一個SDCU。包括：顯示屏、存儲板、CAN板、CPU板、IO板、電源板等。

圖2　SDCU前視圖

其中：

電源板由兩部分組成，一部分為DC110V輸入，一部分為DC24V輸出。

IO板為數(shù)字量的輸入輸出端口，接觸器的狀態(tài)信號通過端口傳遞。

CPU板為MVB網(wǎng)絡的輸入輸出端口，火警主機與CCU的協(xié)議數(shù)據(jù)通過此端口傳遞。

CAN 板為CAN 總線的輸入輸出端口，探頭檢測的火警信息通過CAN BUS 冗余網(wǎng)絡進行傳輸。

存儲板使用標準USB接口。能夠記錄整個各個區(qū)域的火災探測器的報警信息，故障信息等。能夠通過USB接口下載故障信息。

顯示屏采用4.3英寸，彩色LCD液晶屏，分辨率480×272像素，用來顯示火警信息，也可通過該顯示屏對探頭進行配置。

2　火警控制安全性設計

（1）安全環(huán)路設計。單車發(fā)生火警時，發(fā)生火警的單車有聲光報警，其它車的火警蜂鳴器通過安全環(huán)路繼電器觸發(fā)并發(fā)出警報，同時司機室內(nèi)火警指示燈亮起?？褪覂?nèi)火災確認按鈕指示燈點亮。單車空調(diào)系統(tǒng)停止工作，HMI將輸出聽得見的報警并顯示正在觸發(fā)的報警線路。

（2）CAN BUS 冗余設計。SDCU與SD之間采用兩組CAN總線構(gòu)成的環(huán)形網(wǎng)絡互聯(lián)，因而具有自愈功能，兩組CAN總線中的任意一組的任意一點短路或者開路后，均不影響系統(tǒng)正常的火災報警功能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

（3）人機界面（HMI）實時監(jiān)控功能。HMI可以實時監(jiān)控火警系統(tǒng)的狀態(tài)，如果發(fā)生火警，HMI將輸出聽得見的報警并顯示正在觸發(fā)的報警線路。

（4）火災系統(tǒng)旁路功能。當火災報警發(fā)生后，司乘人員需要到發(fā)生報警的車輛進行火災確認，如果故障暫時無法排除，為了維持運行，需按下火災旁路按鈕，火災系統(tǒng)主機通過KLIP的輸入接口把旁路信號傳輸給網(wǎng)絡，同時火災旁路繼電器得電。網(wǎng)絡發(fā)出火災報警解除指令，司機室及列車長室聲光報警解除。斷開的火災報警安全環(huán)路恢復正常，火災確認按鈕指示燈熄滅，客室內(nèi)的蜂鳴器停止報警。PIS（旅客信息系統(tǒng)）系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)功能恢復正常。

3　火災報警系統(tǒng)測試功能

火災報警系統(tǒng)具有自檢功能，能夠?qū)鹁鳈C與火災探頭進行自檢和測試。通過按下自檢按鈕可以觸發(fā)火警主機的自檢功能，設置黃色LED自檢指示燈，以2Hz頻率綠燈閃爍表示火災探測器正在進行自檢。

自檢功能主要用于配合列車網(wǎng)絡系統(tǒng)進行火災系統(tǒng)的系統(tǒng)級測試，啟動火災測試后可通過HMI觀察各車輛火災系統(tǒng)（包括系統(tǒng)級火災電路）測試結(jié)果。當火災系統(tǒng)主機監(jiān)測到測試指令后即啟動測試程序，根據(jù)系統(tǒng)需要，測試程序可驅(qū)動“報警”信號用于配合系統(tǒng)級測試。

自檢結(jié)束后，火災主機會使準備就緒信號停止5S后重新發(fā)出，各報警線路根據(jù)準備就緒信號的變化重新上電啟動，恢復到正常工作狀態(tài)。

為確?；馂南到y(tǒng)工作的可靠性，列車網(wǎng)絡需要對每次的火警測試進行記錄，本次測試完成后的第3天如果沒有進行下一次測試，網(wǎng)絡需要在HMI顯示器上做出提示，提示維護人員需要進行火災測試。

如有測試沒有通過則需使用可移動PC機鏈接到火災系統(tǒng)主機，進行故障排查。

4　結(jié)論

動車組火警系統(tǒng)的安全環(huán)路設計，HMI監(jiān)控功能，CAN BUS冗余設計火災報警系統(tǒng)旁路功能及火警系統(tǒng)的檢測方面體現(xiàn)了火警系統(tǒng)的安全性。

參考文獻

［1］沈曉波，廖曉緯，陳帥.基于ZigBee技術的無線自適應火警監(jiān)測系統(tǒng)研究［J］.數(shù)字技術與應用，2011，（8）：73-76.

［2］孫健，宋巍，宋立群.城軌車輛中的火警系統(tǒng)設計［J］.電源技術應用，2013（5）：317-324.

［3］周佩華.上海軌道交通換乘站火警信息交換方式的分析和探討［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2009，（6）：20-23.

作者簡介：

樊永梅（1981—），女，工程師，現(xiàn)供職于中車唐山機車車輛有限公司。

孫景輝（1982—），男，工程師，現(xiàn)供職于中車唐山機車車輛有限公司。