基于施耐德PLC的軌道交通環(huán)境控制解決方案（1）
1 引言
隨著社會(huì)進(jìn)步、城市規(guī)模不斷擴(kuò)大、人口密度迅速增加，交通擁堵日趨嚴(yán)重已成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大障礙。由于城市軌道交通具有運(yùn)量大、安全正點(diǎn)、快捷舒適及污染小等特點(diǎn)，建立以城市軌道交通為主的城市交通系統(tǒng)是解決城市交通擁堵問(wèn)題的重要途徑。近幾年國(guó)內(nèi)的城市軌道交通建設(shè)正在快速發(fā)展，為了提高運(yùn)輸效率、保證行車(chē)安全及旅客舒適度等，必須建設(shè)一個(gè)滿足調(diào)度運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。
2 軌道交通環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
2.1 軌道交通設(shè)備分類(lèi)
由于軌道交通中機(jī)電設(shè)備種類(lèi)繁多，且分布在沿線車(chē)站和區(qū)間中，許多地方在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)人員根本無(wú)法達(dá)到。而這些設(shè)備的正常運(yùn)行又是軌道交通正常運(yùn)行的基本保障。
(1) 按車(chē)站劃分的軌道交通設(shè)備系統(tǒng)常規(guī)設(shè)備系統(tǒng)：0.4kv低壓配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及電扶梯系統(tǒng)。
(2)按照軌道交通全線劃分的專(zhuān)業(yè)設(shè)備系統(tǒng)：信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票afc系統(tǒng)、屏蔽門(mén)系統(tǒng)、中壓壓供電系統(tǒng)(牽引、降壓供電)。
如何對(duì)這些各自獨(dú)立的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行全面、有效的監(jiān)控和管理，創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適的地下旅行環(huán)境，尤其是在火災(zāi)等災(zāi)害情況下或阻塞事故狀況下，及時(shí)根據(jù)不同運(yùn)行工況更好地協(xié)調(diào)車(chē)站設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)施搶險(xiǎn)救災(zāi)，充分發(fā)揮各種設(shè)備合理有效的作用，以確保乘客生命安全和設(shè)備的正常運(yùn)行，正越來(lái)越引起人們重視。bas環(huán)控(環(huán)境控制)系統(tǒng)的產(chǎn)生，正是滿足了人們對(duì)上述設(shè)備監(jiān)控的功能需求。
2.2 環(huán)控系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象
環(huán)控bas系統(tǒng)主要監(jiān)控對(duì)象包括隧道及車(chē)站的通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、事故照明、給排水系統(tǒng)、人防密閉隔斷門(mén)等，監(jiān)測(cè)公共區(qū)、設(shè)備區(qū)等地點(diǎn)的溫度，并配置與屏蔽門(mén)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯、電梯、fas系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，其具體的監(jiān)控分類(lèi)如圖1所示，主要對(duì)象介紹如下：
(1) 大系統(tǒng)：車(chē)站公共區(qū)(站廳/站臺(tái))通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；
(2) 小系統(tǒng)：車(chē)站設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；
(3) 水系統(tǒng)：包括水泵、水塔、供冷、供暖、排污和排廢等水的處理與監(jiān)控；
(4) 隧道通風(fēng)系統(tǒng)：執(zhí)行隧道區(qū)間正常及緊急情況下通風(fēng)排煙工況的環(huán)控子系統(tǒng)；
(5) 照明系統(tǒng)：根據(jù)時(shí)間表對(duì)照明電源進(jìn)行控制、檢測(cè)照明電源的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、記錄照明電源的使用時(shí)間、根據(jù)用戶需求制定照明系統(tǒng)開(kāi)閉表；
(6) 自動(dòng)扶梯系統(tǒng)：bas對(duì)車(chē)站扶梯采用只監(jiān)控的工作模式，bas將監(jiān)視、記錄扶梯的工作狀態(tài)與故障狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)扶梯的工作時(shí)間、檢修紀(jì)錄等信息。
軌道交通是一類(lèi)特殊的建筑，是由多個(gè)車(chē)站通過(guò)隧道連接成的一個(gè)整體。軌道交通系統(tǒng)大部分位于地下，是一個(gè)相對(duì)封閉的場(chǎng)所。內(nèi)部空間較大，但與外界連通的開(kāi)口相對(duì)較少，在車(chē)站和隧道內(nèi)有大量的人流和車(chē)流。而且流量在不斷地變化。從環(huán)控的角度具有以下特點(diǎn)：
(1) 受陽(yáng)光，雨雪等外界氣象條件的影響較小。
(2) 有顯著的內(nèi)熱源。包括各設(shè)備系統(tǒng)散熱、列車(chē)牽引、剎車(chē)系統(tǒng)散熱，列車(chē)空調(diào)散熱，人員散熱等，是影響隧道及站臺(tái)的熱環(huán)境的主要因素。因此，南京軌道交通環(huán)境的主要問(wèn)題是過(guò)熱，而不是過(guò)冷，局部范圍內(nèi)設(shè)備散熱量相當(dāng)大，導(dǎo)致空調(diào)制冷效果受較大影響。
(3) 由于客流量的變化，內(nèi)熱源的強(qiáng)度也隨之變化。其中既有以天，星期，年為周期的周期性變化，也有不規(guī)則的變動(dòng)。
(4) 由于被厚土層覆蓋，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱量很大，熱惰性明顯。因此，熱環(huán)境要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期的變化過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定。
(5) 列車(chē)在隧道內(nèi)的高速運(yùn)動(dòng)會(huì)引起“活塞風(fēng)”。活塞風(fēng)的風(fēng)量很大。在無(wú)屏蔽門(mén)系統(tǒng)，活塞風(fēng)是車(chē)站通風(fēng)換氣的主要?jiǎng)恿χ弧５钊L(fēng)帶來(lái)的負(fù)面影響也是明顯的，由于活塞風(fēng)將大量隧道空氣及室外空氣帶人車(chē)站，車(chē)站空調(diào)負(fù)荷將比較大。
(6) 軌道交通內(nèi)部的空間和發(fā)熱量大，為了維持其熱環(huán)境，環(huán)控系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、制冷機(jī)、空調(diào)機(jī)容量大，由此引起設(shè)備初投資大和運(yùn)行后能耗費(fèi)用高等諸多問(wèn)題。在軌道交通運(yùn)營(yíng)初期，環(huán)控系統(tǒng)能耗甚至超過(guò)軌道交通建筑物總能耗的30％，嚴(yán)重影響軌道交通的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)陛。因此，節(jié)能是軌道交通環(huán)控系統(tǒng)必須重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
(7) 軌道交通的各種發(fā)熱量及活塞風(fēng)量與客流量、車(chē)流量直接相關(guān)，始終處于變化之中。環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)對(duì)出入口的風(fēng)量造成影響，因此，軌道交通的實(shí)際熱負(fù)荷很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
(8) 由于軌道交通內(nèi)部空間相對(duì)封閉，隧道內(nèi)就更為狹窄。對(duì)于謀些單線隧道，列車(chē)與隧道間隙很小，人員難以通過(guò)。而目軌道交通客流量大，高峰時(shí)車(chē)內(nèi)都相當(dāng)擁擠，因此軌道交通一旦發(fā)生阻塞或火災(zāi)，人員難以疏散，必須在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)隧道通風(fēng)事故予以充分的考慮。既要保證風(fēng)向在不同地域的火災(zāi)時(shí)有利于人員疏散，又要保證排煙效果。
軌道交通環(huán)境的這些特點(diǎn)，使得軌道交通的環(huán)境控制不同于常規(guī)的建筑。其中既有有利的因素，也有不利條件。因此，在軌道交通環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，要針對(duì)軌道交通的特點(diǎn)，在滿足設(shè)備及人員對(duì)環(huán)境要求的基礎(chǔ)上，采用合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)最小的初期投資和最低的運(yùn)行費(fèi)用。
2.4 bas環(huán)控系統(tǒng)主要功能
(1) 監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線各車(chē)站及occ大樓通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、冷水系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行；
(2) 監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行；
(3) 對(duì)車(chē)站機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警，統(tǒng)計(jì)設(shè)備累積運(yùn)行時(shí)間；
(4) 對(duì)全線環(huán)境參數(shù)(溫、濕度)及水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、分析及報(bào)警；
(5) 接收軌道交通防災(zāi)系統(tǒng)(fas系統(tǒng))火災(zāi)報(bào)警信息并觸發(fā)bas系統(tǒng)的災(zāi)害運(yùn)行模式，控制環(huán)控設(shè)備按災(zāi)害模式運(yùn)行；
(6) 通過(guò)與信號(hào)ats接口接收區(qū)間堵車(chē)信息，控制相關(guān)環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)命令；
(7) 緊急狀況下，可通過(guò)車(chē)站模擬屏控制環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相關(guān)命令；
(8) 監(jiān)視全線各站及隧道區(qū)間給排水、自動(dòng)扶梯等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；
(9) 管理資料并定期打印報(bào)表；
(10) 與主時(shí)鐘接口，保證bas系統(tǒng)時(shí)鐘同步。
3 環(huán)控系統(tǒng)需求分析
3.1 典型環(huán)控項(xiàng)目簡(jiǎn)介
以南京軌道交通二號(hào)線一期工程為例，南京軌道交通二號(hào)線一期工程的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)bas或環(huán)控)包括0cc控制中心、維修中心及19個(gè)車(chē)站的站級(jí)bas。其中l(wèi)7個(gè)地下站、1個(gè)地面車(chē)站、1座高架車(chē)站。該系統(tǒng)對(duì)南京軌道交通二號(hào)線一期工程19個(gè)車(chē)站的車(chē)站設(shè)備進(jìn)行全面、有效地進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控及管理，確保設(shè)備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而給乘客提供一個(gè)舒適的乘車(chē)環(huán)境，并能在火災(zāi)或阻塞等災(zāi)害狀態(tài)下，更好地協(xié)調(diào)車(chē)站設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。設(shè)置bas系統(tǒng)的目的、是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)站各類(lèi)機(jī)電設(shè)備的智能化控制，使得系統(tǒng)更安全、可靠、節(jié)省人力、物力、降低運(yùn)營(yíng)成本。bas應(yīng)本著技術(shù)先進(jìn)，投資合理，功能完善，組網(wǎng)靈活，運(yùn)營(yíng)管理方便和節(jié)能降耗的原則進(jìn)行實(shí)施。
南京軌道交通二號(hào)線的bas系統(tǒng)組成中央級(jí)和車(chē)站級(jí)的兩級(jí)管理體系，實(shí)現(xiàn)控制中心、車(chē)站、就地的三級(jí)控制功能。全線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由19個(gè)車(chē)站及維修中心、occ控制中心組成。具體由設(shè)置在occ中央控制室bas設(shè)備、各車(chē)站綜控室的bas設(shè)備、配電室、變電所等地的bas設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)bas設(shè)備組成。車(chē)站級(jí)的bas信息通過(guò)軌道交通通信系統(tǒng)的全線雙冗余的骨干網(wǎng)傳輸至occ中央控制室，實(shí)現(xiàn)中央級(jí)功能。bas系統(tǒng)監(jiān)視全線各類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)人防門(mén)的控制工藝要求，對(duì)各隧道區(qū)間的水位報(bào)警，監(jiān)視人防門(mén)的狀態(tài)。
3.2 網(wǎng)絡(luò)通用需求分析
bas設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要由中央級(jí)、車(chē)站級(jí)和就地級(jí)的設(shè)備構(gòu)成。bas中央系統(tǒng)位于行車(chē)調(diào)度指揮中心occ(operation control center)內(nèi)，具有良好和靈活的人機(jī)界面。由雙機(jī)熱備的操作員工作站、冗余服務(wù)器及一些外圍設(shè)備組成。工作人員可監(jiān)視全線各車(chē)站的通風(fēng)空調(diào)、給排水、電扶梯、照明、屏蔽門(mén)、人防隔斷門(mén)、fas系統(tǒng)、ats系統(tǒng)、occ控制中心大樓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及火災(zāi)等災(zāi)害情況或阻塞事故狀態(tài)，并及時(shí)控制和處理。
在車(chē)站綜合控制室內(nèi)，由車(chē)站局域網(wǎng)構(gòu)成。局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)有控制器、主要監(jiān)控隧道及車(chē)站的通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、事故照明、給排水系統(tǒng)、人防密閉隔斷門(mén)等，監(jiān)測(cè)公共區(qū)、設(shè)備區(qū)等地點(diǎn)的溫度，并配置與屏蔽門(mén)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯、fas系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，同時(shí)在車(chē)站控制室設(shè)置緊急后備盤(pán)ibp(integrated backup panel)，其典型的車(chē)站bas系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
對(duì)于車(chē)站的服務(wù)器、工作站及其網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)不是本文探討的重點(diǎn)，其具體需求和選型在這里就不加多以詳述，下面，我們來(lái)分析車(chē)站級(jí)的冗余plc、ibp盤(pán)的plc及其遠(yuǎn)程i/o的具體需求描述。但總的要求就是所有的硬件設(shè)備要求具有防塵、防腐蝕、防潮、防霉、防震、抗電磁干擾和靜電干擾的能力，保證在軌道交通環(huán)境中安全、可靠地運(yùn)行。
隨著社會(huì)進(jìn)步、城市規(guī)模不斷擴(kuò)大、人口密度迅速增加，交通擁堵日趨嚴(yán)重已成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大障礙。由于城市軌道交通具有運(yùn)量大、安全正點(diǎn)、快捷舒適及污染小等特點(diǎn)，建立以城市軌道交通為主的城市交通系統(tǒng)是解決城市交通擁堵問(wèn)題的重要途徑。近幾年國(guó)內(nèi)的城市軌道交通建設(shè)正在快速發(fā)展，為了提高運(yùn)輸效率、保證行車(chē)安全及旅客舒適度等，必須建設(shè)一個(gè)滿足調(diào)度運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。
2 軌道交通環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
2.1 軌道交通設(shè)備分類(lèi)
由于軌道交通中機(jī)電設(shè)備種類(lèi)繁多，且分布在沿線車(chē)站和區(qū)間中，許多地方在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)人員根本無(wú)法達(dá)到。而這些設(shè)備的正常運(yùn)行又是軌道交通正常運(yùn)行的基本保障。
(1) 按車(chē)站劃分的軌道交通設(shè)備系統(tǒng)常規(guī)設(shè)備系統(tǒng)：0.4kv低壓配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及電扶梯系統(tǒng)。
(2)按照軌道交通全線劃分的專(zhuān)業(yè)設(shè)備系統(tǒng)：信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票afc系統(tǒng)、屏蔽門(mén)系統(tǒng)、中壓壓供電系統(tǒng)(牽引、降壓供電)。
如何對(duì)這些各自獨(dú)立的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行全面、有效的監(jiān)控和管理，創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適的地下旅行環(huán)境，尤其是在火災(zāi)等災(zāi)害情況下或阻塞事故狀況下，及時(shí)根據(jù)不同運(yùn)行工況更好地協(xié)調(diào)車(chē)站設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)施搶險(xiǎn)救災(zāi)，充分發(fā)揮各種設(shè)備合理有效的作用，以確保乘客生命安全和設(shè)備的正常運(yùn)行，正越來(lái)越引起人們重視。bas環(huán)控(環(huán)境控制)系統(tǒng)的產(chǎn)生，正是滿足了人們對(duì)上述設(shè)備監(jiān)控的功能需求。
2.2 環(huán)控系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象
環(huán)控bas系統(tǒng)主要監(jiān)控對(duì)象包括隧道及車(chē)站的通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、事故照明、給排水系統(tǒng)、人防密閉隔斷門(mén)等，監(jiān)測(cè)公共區(qū)、設(shè)備區(qū)等地點(diǎn)的溫度，并配置與屏蔽門(mén)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯、電梯、fas系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，其具體的監(jiān)控分類(lèi)如圖1所示，主要對(duì)象介紹如下：
(1) 大系統(tǒng)：車(chē)站公共區(qū)(站廳/站臺(tái))通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；
(2) 小系統(tǒng)：車(chē)站設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；
(3) 水系統(tǒng)：包括水泵、水塔、供冷、供暖、排污和排廢等水的處理與監(jiān)控；
(4) 隧道通風(fēng)系統(tǒng)：執(zhí)行隧道區(qū)間正常及緊急情況下通風(fēng)排煙工況的環(huán)控子系統(tǒng)；
(5) 照明系統(tǒng)：根據(jù)時(shí)間表對(duì)照明電源進(jìn)行控制、檢測(cè)照明電源的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、記錄照明電源的使用時(shí)間、根據(jù)用戶需求制定照明系統(tǒng)開(kāi)閉表；
(6) 自動(dòng)扶梯系統(tǒng)：bas對(duì)車(chē)站扶梯采用只監(jiān)控的工作模式，bas將監(jiān)視、記錄扶梯的工作狀態(tài)與故障狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)扶梯的工作時(shí)間、檢修紀(jì)錄等信息。
圖1 軌道交通bas系統(tǒng)主要監(jiān)控對(duì)象分類(lèi)
軌道交通是一類(lèi)特殊的建筑，是由多個(gè)車(chē)站通過(guò)隧道連接成的一個(gè)整體。軌道交通系統(tǒng)大部分位于地下，是一個(gè)相對(duì)封閉的場(chǎng)所。內(nèi)部空間較大，但與外界連通的開(kāi)口相對(duì)較少，在車(chē)站和隧道內(nèi)有大量的人流和車(chē)流。而且流量在不斷地變化。從環(huán)控的角度具有以下特點(diǎn)：
(1) 受陽(yáng)光，雨雪等外界氣象條件的影響較小。
(2) 有顯著的內(nèi)熱源。包括各設(shè)備系統(tǒng)散熱、列車(chē)牽引、剎車(chē)系統(tǒng)散熱，列車(chē)空調(diào)散熱，人員散熱等，是影響隧道及站臺(tái)的熱環(huán)境的主要因素。因此，南京軌道交通環(huán)境的主要問(wèn)題是過(guò)熱，而不是過(guò)冷，局部范圍內(nèi)設(shè)備散熱量相當(dāng)大，導(dǎo)致空調(diào)制冷效果受較大影響。
(3) 由于客流量的變化，內(nèi)熱源的強(qiáng)度也隨之變化。其中既有以天，星期，年為周期的周期性變化，也有不規(guī)則的變動(dòng)。
(4) 由于被厚土層覆蓋，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱量很大，熱惰性明顯。因此，熱環(huán)境要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期的變化過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定。
(5) 列車(chē)在隧道內(nèi)的高速運(yùn)動(dòng)會(huì)引起“活塞風(fēng)”。活塞風(fēng)的風(fēng)量很大。在無(wú)屏蔽門(mén)系統(tǒng)，活塞風(fēng)是車(chē)站通風(fēng)換氣的主要?jiǎng)恿χ弧５钊L(fēng)帶來(lái)的負(fù)面影響也是明顯的，由于活塞風(fēng)將大量隧道空氣及室外空氣帶人車(chē)站，車(chē)站空調(diào)負(fù)荷將比較大。
(6) 軌道交通內(nèi)部的空間和發(fā)熱量大，為了維持其熱環(huán)境，環(huán)控系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、制冷機(jī)、空調(diào)機(jī)容量大，由此引起設(shè)備初投資大和運(yùn)行后能耗費(fèi)用高等諸多問(wèn)題。在軌道交通運(yùn)營(yíng)初期，環(huán)控系統(tǒng)能耗甚至超過(guò)軌道交通建筑物總能耗的30％，嚴(yán)重影響軌道交通的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)陛。因此，節(jié)能是軌道交通環(huán)控系統(tǒng)必須重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
(7) 軌道交通的各種發(fā)熱量及活塞風(fēng)量與客流量、車(chē)流量直接相關(guān)，始終處于變化之中。環(huán)控系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)對(duì)出入口的風(fēng)量造成影響，因此，軌道交通的實(shí)際熱負(fù)荷很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
(8) 由于軌道交通內(nèi)部空間相對(duì)封閉，隧道內(nèi)就更為狹窄。對(duì)于謀些單線隧道，列車(chē)與隧道間隙很小，人員難以通過(guò)。而目軌道交通客流量大，高峰時(shí)車(chē)內(nèi)都相當(dāng)擁擠，因此軌道交通一旦發(fā)生阻塞或火災(zāi)，人員難以疏散，必須在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)隧道通風(fēng)事故予以充分的考慮。既要保證風(fēng)向在不同地域的火災(zāi)時(shí)有利于人員疏散，又要保證排煙效果。
軌道交通環(huán)境的這些特點(diǎn)，使得軌道交通的環(huán)境控制不同于常規(guī)的建筑。其中既有有利的因素，也有不利條件。因此，在軌道交通環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，要針對(duì)軌道交通的特點(diǎn)，在滿足設(shè)備及人員對(duì)環(huán)境要求的基礎(chǔ)上，采用合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)最小的初期投資和最低的運(yùn)行費(fèi)用。
2.4 bas環(huán)控系統(tǒng)主要功能
(1) 監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線各車(chē)站及occ大樓通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、冷水系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行；
(2) 監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行；
(3) 對(duì)車(chē)站機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警，統(tǒng)計(jì)設(shè)備累積運(yùn)行時(shí)間；
(4) 對(duì)全線環(huán)境參數(shù)(溫、濕度)及水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、分析及報(bào)警；
(5) 接收軌道交通防災(zāi)系統(tǒng)(fas系統(tǒng))火災(zāi)報(bào)警信息并觸發(fā)bas系統(tǒng)的災(zāi)害運(yùn)行模式，控制環(huán)控設(shè)備按災(zāi)害模式運(yùn)行；
(6) 通過(guò)與信號(hào)ats接口接收區(qū)間堵車(chē)信息，控制相關(guān)環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)命令；
(7) 緊急狀況下，可通過(guò)車(chē)站模擬屏控制環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相關(guān)命令；
(8) 監(jiān)視全線各站及隧道區(qū)間給排水、自動(dòng)扶梯等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；
(9) 管理資料并定期打印報(bào)表；
(10) 與主時(shí)鐘接口，保證bas系統(tǒng)時(shí)鐘同步。
3 環(huán)控系統(tǒng)需求分析
3.1 典型環(huán)控項(xiàng)目簡(jiǎn)介
以南京軌道交通二號(hào)線一期工程為例，南京軌道交通二號(hào)線一期工程的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)bas或環(huán)控)包括0cc控制中心、維修中心及19個(gè)車(chē)站的站級(jí)bas。其中l(wèi)7個(gè)地下站、1個(gè)地面車(chē)站、1座高架車(chē)站。該系統(tǒng)對(duì)南京軌道交通二號(hào)線一期工程19個(gè)車(chē)站的車(chē)站設(shè)備進(jìn)行全面、有效地進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控及管理，確保設(shè)備處于安全、可靠、高效、節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而給乘客提供一個(gè)舒適的乘車(chē)環(huán)境，并能在火災(zāi)或阻塞等災(zāi)害狀態(tài)下，更好地協(xié)調(diào)車(chē)站設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用，保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。設(shè)置bas系統(tǒng)的目的、是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)站各類(lèi)機(jī)電設(shè)備的智能化控制，使得系統(tǒng)更安全、可靠、節(jié)省人力、物力、降低運(yùn)營(yíng)成本。bas應(yīng)本著技術(shù)先進(jìn)，投資合理，功能完善，組網(wǎng)靈活，運(yùn)營(yíng)管理方便和節(jié)能降耗的原則進(jìn)行實(shí)施。
南京軌道交通二號(hào)線的bas系統(tǒng)組成中央級(jí)和車(chē)站級(jí)的兩級(jí)管理體系，實(shí)現(xiàn)控制中心、車(chē)站、就地的三級(jí)控制功能。全線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由19個(gè)車(chē)站及維修中心、occ控制中心組成。具體由設(shè)置在occ中央控制室bas設(shè)備、各車(chē)站綜控室的bas設(shè)備、配電室、變電所等地的bas設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)bas設(shè)備組成。車(chē)站級(jí)的bas信息通過(guò)軌道交通通信系統(tǒng)的全線雙冗余的骨干網(wǎng)傳輸至occ中央控制室，實(shí)現(xiàn)中央級(jí)功能。bas系統(tǒng)監(jiān)視全線各類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)人防門(mén)的控制工藝要求，對(duì)各隧道區(qū)間的水位報(bào)警，監(jiān)視人防門(mén)的狀態(tài)。
3.2 網(wǎng)絡(luò)通用需求分析
bas設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要由中央級(jí)、車(chē)站級(jí)和就地級(jí)的設(shè)備構(gòu)成。bas中央系統(tǒng)位于行車(chē)調(diào)度指揮中心occ(operation control center)內(nèi)，具有良好和靈活的人機(jī)界面。由雙機(jī)熱備的操作員工作站、冗余服務(wù)器及一些外圍設(shè)備組成。工作人員可監(jiān)視全線各車(chē)站的通風(fēng)空調(diào)、給排水、電扶梯、照明、屏蔽門(mén)、人防隔斷門(mén)、fas系統(tǒng)、ats系統(tǒng)、occ控制中心大樓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及火災(zāi)等災(zāi)害情況或阻塞事故狀態(tài)，并及時(shí)控制和處理。
在車(chē)站綜合控制室內(nèi)，由車(chē)站局域網(wǎng)構(gòu)成。局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)有控制器、主要監(jiān)控隧道及車(chē)站的通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、事故照明、給排水系統(tǒng)、人防密閉隔斷門(mén)等，監(jiān)測(cè)公共區(qū)、設(shè)備區(qū)等地點(diǎn)的溫度，并配置與屏蔽門(mén)、照明系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯、fas系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，同時(shí)在車(chē)站控制室設(shè)置緊急后備盤(pán)ibp(integrated backup panel)，其典型的車(chē)站bas系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 軌道交通車(chē)站環(huán)控bas系統(tǒng)設(shè)備的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
對(duì)于車(chē)站的服務(wù)器、工作站及其網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)不是本文探討的重點(diǎn)，其具體需求和選型在這里就不加多以詳述，下面，我們來(lái)分析車(chē)站級(jí)的冗余plc、ibp盤(pán)的plc及其遠(yuǎn)程i/o的具體需求描述。但總的要求就是所有的硬件設(shè)備要求具有防塵、防腐蝕、防潮、防霉、防震、抗電磁干擾和靜電干擾的能力，保證在軌道交通環(huán)境中安全、可靠地運(yùn)行。
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