地鐵環(huán)控系統(tǒng)概述

李小庚

【摘 要】當(dāng)前地鐵行業(yè)蓬勃發(fā)展，其以快速、準(zhǔn)時(shí)、便捷的特點(diǎn)深受市民的歡迎。當(dāng)前軌道交通多采用地下方式，其環(huán)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行可以為乘客及車(chē)站工作人員提供一個(gè)安全舒適的生活環(huán)境。本文詳述了軌道交通環(huán)控系統(tǒng)的構(gòu)成。

【關(guān)鍵詞】軌道交通環(huán)控；地鐵；發(fā)展

一、地鐵環(huán)控系統(tǒng)功能

地鐵環(huán)控系統(tǒng)旨在通過(guò)控制風(fēng)機(jī)、空調(diào)、給排水及照明等子系統(tǒng)的有機(jī)運(yùn)行，為乘客和工作人員提供一個(gè)舒適的乘車(chē)和工作環(huán)境，為地鐵相關(guān)設(shè)備提供一個(gè)溫濕度適宜的運(yùn)行環(huán)境。在地鐵運(yùn)行期間，環(huán)控系統(tǒng)可以排除工作空間內(nèi)的濕熱，保證人員設(shè)備的舒適環(huán)境；當(dāng)列車(chē)因?yàn)樽枞Ａ粼谒淼绤^(qū)間時(shí)，環(huán)控系統(tǒng)可以向隧道提供新風(fēng)，維持乘客短時(shí)間內(nèi)的必要的環(huán)境條件；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)、有毒氣體泄露時(shí)，環(huán)控系統(tǒng)可以通過(guò)排煙及時(shí)將有毒有害物質(zhì)排出，最大限度避免乘客受到傷害。環(huán)控系統(tǒng)的功能可以概括為：“提供舒適環(huán)境、供水排污、提供用電、防災(zāi)救災(zāi)”等。

二、地鐵環(huán)控系統(tǒng)的組成

地鐵環(huán)控系統(tǒng)多采用“三級(jí)控制”的方式組成控制系統(tǒng)。主要包括中央級(jí)、車(chē)站級(jí)以及就地級(jí)控制。

1.中央級(jí)系統(tǒng)的構(gòu)成

地鐵環(huán)控系統(tǒng)的中央級(jí)系統(tǒng)一般由中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、服務(wù)器及相應(yīng)的中央級(jí)交換機(jī)組成.當(dāng)前地鐵的綜合監(jiān)控系統(tǒng)逐步進(jìn)入集成化的大監(jiān)控時(shí)代，目前主流方式的環(huán)控系統(tǒng)不單獨(dú)組建全線網(wǎng)絡(luò)，在車(chē)站級(jí)由綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成，車(chē)站級(jí)環(huán)控系統(tǒng)通過(guò)冗余以太網(wǎng)通信接口與綜合監(jiān)控系統(tǒng)連接，將車(chē)站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及信息集中上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)控系統(tǒng)在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的集成。

2.車(chē)站級(jí)環(huán)控系統(tǒng)

環(huán)控系統(tǒng)車(chē)站級(jí)為工業(yè)PLC組成的控制系統(tǒng)，主要由PLC控制器組成，一般在地鐵車(chē)站的環(huán)控電控室（高架車(chē)站為綜合監(jiān)控設(shè)備室）設(shè)置PLC控制器，在IBP盤(pán)設(shè)置遠(yuǎn)程I/O，在各被控設(shè)備附近設(shè)置遠(yuǎn)程I/O或接口模塊，環(huán)控系統(tǒng)局域網(wǎng)采用工業(yè)自愈環(huán)形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3.就地級(jí)環(huán)控系統(tǒng)

就地級(jí)設(shè)備主要提供信號(hào)接入的功能。PLC通過(guò)環(huán)控系統(tǒng)就地級(jí)網(wǎng)絡(luò)將各類(lèi)RI/O、具有智能通信口的就地設(shè)備和就地小型控制器等設(shè)備統(tǒng)一接入。例如接入傳感器需采用模擬量輸入信號(hào)，對(duì)于遠(yuǎn)距離的可采用485通訊；接入智能照明等控制系統(tǒng)一般采用485、以太網(wǎng)等主流通訊方式。

三、地鐵環(huán)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象

地鐵環(huán)控系統(tǒng)主要通過(guò)對(duì)終端設(shè)備的監(jiān)視控制來(lái)保證舒適良好的環(huán)境，一般情況下環(huán)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象主要包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站公共區(qū)環(huán)控系統(tǒng)、設(shè)備及管理用房環(huán)控系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明導(dǎo)向系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、以及其他必要的系統(tǒng)。

1.環(huán)控系統(tǒng)對(duì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控

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。區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行、阻塞運(yùn)行、火災(zāi)事故運(yùn)行模式。

（1）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)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）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1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。此時(shí)車(chē)站通風(fēng)系統(tǒng)隔站送排，區(qū)間隧道的中間風(fēng)井關(guān)閉。

b）正常運(yùn)行：列車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，車(chē)站公共區(qū)環(huán)控系統(tǒng)投入運(yùn)行而區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)行。

（2）阻塞運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)列車(chē)因故障或其他原因而停在區(qū)間并確定短時(shí)間內(nèi)無(wú)法繼續(xù)行駛時(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)行隧道阻塞通風(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)。

（3）火災(zāi)事故運(yùn)行狀態(tài)

控制中心根據(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)站環(huán)控系統(tǒng)，相關(guān)車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)采取相應(yīng)的火災(zāi)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。

2.車(chē)站公共區(qū)及設(shè)備用房環(huán)控系統(tǒng)監(jiān)控

根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，車(chē)站公共區(qū)系統(tǒng)包含車(chē)站送風(fēng)機(jī)、車(chē)站排熱風(fēng)機(jī)、組合空調(diào)、相關(guān)風(fēng)閥、防火閥、聯(lián)鎖風(fēng)閥（監(jiān)視）、回排風(fēng)機(jī)等。設(shè)備管理用房系統(tǒng)包含空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、回/排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、排煙/排風(fēng)機(jī)、相關(guān)風(fēng)閥、防火閥等。其控制策略一般分為空調(diào)季節(jié)小新風(fēng)、空調(diào)季節(jié)全新風(fēng)、過(guò)渡季節(jié)、冬季運(yùn)行、火災(zāi)工況運(yùn)行等。

3.環(huán)控系統(tǒng)對(duì)車(chē)站空調(diào)水系統(tǒng)的監(jiān)控

環(huán)控系統(tǒng)通過(guò)冷水機(jī)組、定壓補(bǔ)水裝置、全程水處理器、消毒滅菌裝置、電動(dòng)蝶閥、水泵、電動(dòng)兩通閥實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)站空調(diào)水系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。

對(duì)于地下兩層的典型車(chē)站，每個(gè)車(chē)站站廳、站臺(tái)兩端及公共區(qū)設(shè)置溫濕度傳感器，環(huán)控系統(tǒng)根據(jù)溫濕度參數(shù)控制空調(diào)水系統(tǒng)末端二通流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，以達(dá)到控制公共區(qū)及設(shè)備管理用房環(huán)境溫度的目標(biāo)。

4.環(huán)控系統(tǒng)對(duì)車(chē)站給排水系統(tǒng)的監(jiān)控

給排水系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象包括廢水泵、污水泵、局部排水泵、電保溫等。對(duì)于車(chē)站水泵（含廢水泵、污水泵、局部排水泵）、電保溫，環(huán)控系統(tǒng)監(jiān)視其相關(guān)狀態(tài)信息；對(duì)于區(qū)間水泵，除需監(jiān)視其相關(guān)狀態(tài)信息外，還要實(shí)現(xiàn)緊急情況下對(duì)其遠(yuǎn)程控制。

5.環(huán)控系統(tǒng)對(duì)車(chē)站電扶梯系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)視對(duì)象包括車(chē)站內(nèi)的自動(dòng)扶梯與直升電梯。一般情況下，環(huán)控系統(tǒng)對(duì)電梯只監(jiān)視不控制。電梯或扶梯發(fā)生故障、急停等非正常工作現(xiàn)象，綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)此做出一級(jí)報(bào)警，報(bào)警時(shí)有報(bào)警推圖提示與報(bào)警音。

6.環(huán)控系統(tǒng)對(duì)車(chē)站照明導(dǎo)向系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)控對(duì)象包括工作照明、節(jié)電照明、出入口照明、導(dǎo)向照明、地徽照明、光帶照明、廣告照明、景觀照明等。對(duì)于公共區(qū)照明、非公共區(qū)照明等，環(huán)控系統(tǒng)可以根據(jù)需求編制時(shí)間表進(jìn)行模式控制和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制。對(duì)于車(chē)站應(yīng)急照明電源裝置，一般僅監(jiān)視其狀態(tài)信息。

7.環(huán)控系統(tǒng)對(duì)車(chē)站其他系統(tǒng)的監(jiān)控

環(huán)控系統(tǒng)具有強(qiáng)大的監(jiān)控功能，根據(jù)功能需求可實(shí)現(xiàn)對(duì)其他必要系統(tǒng)的監(jiān)控。

四、總結(jié)

綜上，地鐵環(huán)控系統(tǒng)通過(guò)三級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)組成的冗余可靠控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站公共區(qū)環(huán)控系統(tǒng)、設(shè)備及管理用房環(huán)控系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明導(dǎo)向系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、以及其他必要系統(tǒng)的監(jiān)視與控制，為乘客、工作人員及關(guān)鍵設(shè)備提供舒適的環(huán)境，保證地鐵安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王菁.地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)于實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué)，2011.

[2]地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50157-2013，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2013年8月8日第119號(hào)