城市軌道交通車(chē)站環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分析＊

吳 璇

（蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215104）

城市軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、智能信號(hào)系統(tǒng)等技術(shù)，對(duì)地鐵車(chē)站內(nèi)的環(huán)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、自動(dòng)電扶梯系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等常用機(jī)電設(shè)備實(shí)施三級(jí)控制管理模式，以確保機(jī)電設(shè)備處于安全、高效和最佳的運(yùn)行狀態(tài)，從而為乘客提供一個(gè)舒適、安全的乘車(chē)環(huán)境。同時(shí)BAS系統(tǒng)在非正常運(yùn)行（如火災(zāi)、列車(chē)故障等）情況下，采集并判斷各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)防災(zāi)和阻塞模式，與各機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，從而保障車(chē)站環(huán)境和乘客人員安全。

1 BAS系統(tǒng)的控制管理模式

BAS系統(tǒng)的三級(jí)控制管理模式包括運(yùn)營(yíng)控制中心（OCC）的中心級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、各車(chē)站的車(chē)站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)以及就地級(jí)監(jiān)控設(shè)備(包括IBP后備盤(pán))[1]，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 BAS系統(tǒng)控制管理結(jié)構(gòu)圖

1.1 控制中心級(jí)BAS系統(tǒng)功能

控制中心級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)所有線路車(chē)站的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)接收上傳數(shù)據(jù)信息，同時(shí)在必要時(shí)向?qū)?yīng)車(chē)站下發(fā)運(yùn)行指令，其主要功能如下：1）實(shí)時(shí)監(jiān)控各車(chē)站級(jí)BAS系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況，必要時(shí)下發(fā)運(yùn)行指令，確保各站系統(tǒng)可聯(lián)動(dòng)；2）根據(jù)運(yùn)營(yíng)工況，合理對(duì)各站下發(fā)隧道區(qū)間通風(fēng)模式信號(hào)，保證隧道區(qū)間的通風(fēng)換氣；3）實(shí)時(shí)監(jiān)控各站上傳的災(zāi)害報(bào)警信息和 OCC傳輸?shù)牧熊?chē)停車(chē)位置信號(hào)，同時(shí)按應(yīng)急預(yù)案對(duì)相應(yīng)車(chē)站下發(fā)對(duì)應(yīng)模式；4）發(fā)生火災(zāi)時(shí)，與FAS系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)進(jìn)入火災(zāi)模式，與環(huán)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)執(zhí)行火災(zāi)模式，實(shí)施火災(zāi)救援，保證車(chē)站和乘客安全；5）發(fā)生火災(zāi)時(shí)，車(chē)站級(jí)BAS系統(tǒng)具有最高權(quán)限，并及時(shí)反饋給中心級(jí)BAS系統(tǒng)。

1.2 車(chē)站級(jí)BAS系統(tǒng)功能

車(chē)站級(jí)BAS系統(tǒng)通常配備一個(gè)車(chē)站級(jí)監(jiān)控工作站[2]，可用來(lái)監(jiān)視整個(gè)車(chē)站范圍內(nèi)機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行狀態(tài)，子系統(tǒng)接口如圖2所示，同時(shí)向控制中心級(jí)BAS系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送信息，接收并執(zhí)行中心級(jí)BAS系統(tǒng)下達(dá)的運(yùn)行模式指令。

在車(chē)站發(fā)生緊急情況時(shí)，工作人員可向環(huán)控調(diào)度員申請(qǐng)執(zhí)行命令，車(chē)站級(jí)工作站應(yīng)作為應(yīng)急指揮中心，根據(jù)實(shí)際情況將環(huán)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等轉(zhuǎn)入緊急運(yùn)行模式。必要時(shí)可由車(chē)控室的工作人員通過(guò)IBP后備盤(pán)操作相應(yīng)的緊急模式運(yùn)行指令，其主要功能如下：1）實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)站各機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警，并執(zhí)行啟/停命令；2）接收中心級(jí)BAS系統(tǒng)的控制指令，并指揮控制器執(zhí)行；3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)站區(qū)域的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，并執(zhí)行相應(yīng)的控制操作；4）在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，接收車(chē)站FAS系統(tǒng)的火災(zāi)信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的消防聯(lián)動(dòng)模式，聯(lián)動(dòng)環(huán)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)等，轉(zhuǎn)入事故災(zāi)害模式運(yùn)行，并將執(zhí)行完畢后的設(shè)備狀態(tài)反饋給FAS系統(tǒng)的報(bào)警主機(jī)；5）緊急情況下可由工作人員通過(guò)設(shè)在車(chē)控室 IBP 盤(pán)上的緊急按鈕（由主控系統(tǒng)提供）控制防排煙系統(tǒng)設(shè)備按災(zāi)害模式運(yùn)行。

圖2 BAS系統(tǒng)的子系統(tǒng)接口圖

1.3 就地級(jí)BAS系統(tǒng)功能

就地控制設(shè)備包括就地控制柜和遍布在車(chē)站內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)備，控制柜主要設(shè)置在各車(chē)站設(shè)備房?jī)?nèi)，具有單臺(tái)設(shè)備就地控制功能，以方便機(jī)電設(shè)備的調(diào)試、檢查和維修。在緊急情況下，就地控制具有優(yōu)先權(quán)。

1.4 車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng) BAS系統(tǒng)功能

車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng) BAS系統(tǒng)由控制中心級(jí)BAS系統(tǒng)監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛段設(shè)備的監(jiān)視和控制功能，其主要功能與車(chē)站級(jí)BAS系統(tǒng)一致。

2 BAS系統(tǒng)與車(chē)站設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)

2.1 與環(huán)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)

環(huán)控系統(tǒng)的組成包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、大小系統(tǒng)和水系統(tǒng)。其主要功能有：在日常運(yùn)營(yíng)時(shí)為整個(gè)車(chē)站提供舒適的環(huán)境；在非正常情況下（如火災(zāi)）能對(duì)車(chē)站進(jìn)行通風(fēng)、排煙、排毒等工作，協(xié)助滅火，保護(hù)乘客安全。環(huán)控系統(tǒng)的區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)主要由控制中心級(jí)BAS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，必要時(shí)可向車(chē)站下達(dá)各種隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行模式指令[3]。車(chē)站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、大系統(tǒng)、小系統(tǒng)和水系統(tǒng)均由車(chē)站級(jí)BAS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控對(duì)象如圖3所示，包括：空調(diào)系統(tǒng)中的溫、濕度采樣與控制，空調(diào)制冷系統(tǒng)的群控系統(tǒng)，空調(diào)供水系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)，以及與消防有關(guān)的空調(diào)送風(fēng)、排風(fēng)、排煙系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)等。

2.2 與FAS系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)

FAS系統(tǒng)主要是對(duì)控制中心、車(chē)站、車(chē)輛段等運(yùn)營(yíng)場(chǎng)所和設(shè)施的火警安全進(jìn)行預(yù)防和保護(hù)，具有火災(zāi)檢測(cè)和報(bào)警功能，一旦確定警情，BAS系統(tǒng)在接收到報(bào)警后將自動(dòng)轉(zhuǎn)入火災(zāi)模式，并通過(guò)消火栓系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)等進(jìn)行滅火，實(shí)現(xiàn)消防聯(lián)動(dòng)。同時(shí)BAS系統(tǒng)對(duì)聯(lián)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，將信息上傳控制中心。

圖3 大系統(tǒng)監(jiān)控界面

圖4為火災(zāi)模式下的消防聯(lián)動(dòng)流程圖。一旦車(chē)站發(fā)生火災(zāi)，傳感器檢測(cè)到信號(hào)自動(dòng)報(bào)警/工作人員發(fā)現(xiàn)后手動(dòng)報(bào)警，當(dāng)報(bào)警信號(hào)被確認(rèn)后，F(xiàn)AS系統(tǒng)會(huì)把相應(yīng)的火災(zāi)位置和消防聯(lián)動(dòng)控制指令通過(guò)串行通訊接口發(fā)送給BAS系統(tǒng)，BAS系統(tǒng)將自動(dòng)轉(zhuǎn)入火災(zāi)運(yùn)行模式。此時(shí)，BAS系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行預(yù)先編制的控制程序，或按照人工操作指令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，將環(huán)控系統(tǒng)的送排風(fēng)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換為防排煙運(yùn)行模式[4]，配合車(chē)站和區(qū)間的防排煙控制和人員疏散。除此之外，F(xiàn)AS系統(tǒng)控制專(zhuān)用消防設(shè)備開(kāi)始滅火工作，如消火栓系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)、防火卷簾門(mén)等。同時(shí)和自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、自動(dòng)電扶梯系統(tǒng)、照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，將閘機(jī)全部打開(kāi)，電扶梯停止工作，并通過(guò)廣播系統(tǒng)提醒乘客按應(yīng)急照明燈指示進(jìn)行安全逃生。當(dāng)火災(zāi)救援結(jié)束后，BAS系統(tǒng)將執(zhí)行完畢后的機(jī)電設(shè)備狀態(tài)反饋給FAS系統(tǒng)的報(bào)警主機(jī)，報(bào)警解除，恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

圖4 火災(zāi)消防聯(lián)動(dòng)流程圖

2.3 車(chē)站緊急后備盤(pán)（IBP盤(pán)）

IBP盤(pán)通常設(shè)置在地鐵車(chē)控室內(nèi)，主要由IBP操作盤(pán)面、監(jiān)控工作臺(tái)、盤(pán)后通訊和接線設(shè)備構(gòu)成。當(dāng)車(chē)站發(fā)生緊急情況時(shí)，工作人員可通過(guò)IBP盤(pán)上相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備按鍵實(shí)施遠(yuǎn)程控制，減少突發(fā)事件所造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失，保證車(chē)站運(yùn)營(yíng)安全。

圖5為IBP盤(pán)操作盤(pán)面圖，包含了環(huán)控系統(tǒng)區(qū)域、FAS系統(tǒng)區(qū)域、自動(dòng)電扶梯系統(tǒng)區(qū)域、閘機(jī)系統(tǒng)區(qū)域、屏蔽門(mén)系統(tǒng)區(qū)域、照明系統(tǒng)區(qū)域等。每個(gè)系統(tǒng)區(qū)域均設(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，以FAS系統(tǒng)區(qū)域?yàn)槔?，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，可將開(kāi)關(guān)設(shè)置為自動(dòng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，F(xiàn)AS系統(tǒng)可通過(guò)IBP盤(pán)自動(dòng)將消防聯(lián)動(dòng)控制指令下發(fā)給BAS系統(tǒng)，BAS系統(tǒng)進(jìn)入火災(zāi)工況模式。若開(kāi)關(guān)設(shè)置為手動(dòng)，IBP盤(pán)則會(huì)隔離FAS系統(tǒng)發(fā)來(lái)的指令，可由工作人員通過(guò)火災(zāi)模式按鈕下發(fā)相應(yīng)的指令送給BAS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)BAS系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的消防聯(lián)動(dòng)。

1）與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：信號(hào)系統(tǒng)向BAS系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋列車(chē)位置、運(yùn)行圖信息等，BAS系統(tǒng)把車(chē)站及區(qū)間的火災(zāi)工況模式信息回傳給信號(hào)系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)在IBP盤(pán)上設(shè)置“扣車(chē)/終止扣車(chē)”“緊急停車(chē)/緊急停車(chē)接觸”等按鈕及各類(lèi)報(bào)警信息。

2）與AFC系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：BAS系統(tǒng)在IBP盤(pán)上設(shè)置一個(gè)緊急釋放裝置和手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置為自動(dòng)時(shí)，AFC系統(tǒng)可自行接收FAS系統(tǒng)的火災(zāi)模式信號(hào)，并執(zhí)行閘機(jī)的緊急放行模式[5]；設(shè)置為手動(dòng)時(shí)，可由工作人員手動(dòng)按下閘機(jī)的緊急釋放按鍵。

3）與屏蔽門(mén)聯(lián)動(dòng)：IBP盤(pán)可實(shí)時(shí)向BAS系統(tǒng)反饋站臺(tái)屏蔽門(mén)的運(yùn)行狀況（如門(mén)開(kāi)/關(guān)狀態(tài)）和故障報(bào)警信息；在火災(zāi)、夾人等緊急情況下可由工作人員通過(guò)按鍵打開(kāi)屏蔽門(mén)。

4）與照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：BAS系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收照明設(shè)備的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、故障報(bào)警、運(yùn)行時(shí)間及故障次數(shù)等信息。并通過(guò)IBP盤(pán)控制照明系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止，以及火災(zāi)時(shí)切除非消防電源。

圖5 IBP盤(pán)盤(pán)面

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)城市軌道交通BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，明確了BAS系統(tǒng)對(duì)于車(chē)站運(yùn)營(yíng)安全的重要性。并通過(guò)研究BAS系統(tǒng)在火災(zāi)工況模式下與其他子系統(tǒng)的消防聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步明確BAS系統(tǒng)的復(fù)雜性，為后續(xù)BAS系統(tǒng)工程的優(yōu)化和智能化研究提供了一定的幫助。