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城市轨道交通工程BAS系统组成结构研究

作者 :刘冰峰更新时间:2012-11-29

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摘  要:设备监控系统(BAS)是当前轨道交通工程中对环境进行控制的综合决策支持系统,它极大地提高了城市轨道交通运营的智能化和安全性。文章对其中的中央级监控系统、车站级BAS系统、现场控制级系统、车辆段/停车场BAS系统、控制中心大楼BAS系统的设备组成结构进行了分析。


   关键词:轨道交通;交通工程;城市轨道;BAS;系统结构


   中图分类号:U29            文献标识码:A





   城市轨道交通首期工程BAS系统组成两级(中央级和车站级)管理体系,实现三级(控制中心、车站、就地)控制功能。全线系统包括车站及区间、车辆段、停车场以及控制中心大楼的车站级BAS系统。具体由设置在车站环控电控室的BAS系统设备、控制中心大楼内的BAS系统设备、车辆段以及停车场综合楼内的BAS系统设备及现场BAS系统设备等组成。


1  中央级监控系统


   中央级监控系统对各个车站的区间隧道通风设备、给排水设备进行监控,对各个车站通风、给排水等设备进行监视或控制,由综合监控系统实现。BAS中央级功能由综合监控系统实现,主要内容应包括如下:其一,根据地铁运行环境及车站其它系统的监控要求,把相关的运行模式通过网络下载给车站,使车站设备按设定的模式运行;根据通风系统提供的环控工艺要求,对区间隧道通风系统设备进行正常模式控制及事故灾害模式控制。其二,监视、记录各车站站厅、站台和管理设备用房的温度等环境参数;监视、记录全线区间隧道环境温度;监视、记录全线TVF风机及排热风机的振动状态报警信号。其三,具有彩色动态显示和多级显示功能,车站综合显示、车站系统的显示、分类画面的显示、环控模式等显示;记录各车站主要设备的运行状态,统计设备累计运行时间,实现设备运行时间的均衡,根据运营人员的要求,实现维修及检修的预警。其四,对各种信息进行实时记录、历史记录,自行编辑报表,生成日、周、月报表。其五,利用不同的操作密码,实现不同级别的操作权限。其六,与信号系统进行通讯,实时接收灾害列车的具体地理位置、发生时间和灾害具体部位(车头、中部、车尾),启动相关的灾害运行模式。


2  车站级BAS系统设备组成


2.1  车站BAS总线网络


   根据被控对象的重要程度和信息量的大小,采用部分单网、部分冗余网络的组网方式。对地铁中与消防有关的被控设备,如IBP盘设备等,现场总线采用冗余总线网络,其余系统从主控制器到R I/O模块之间的总线采用单一网络。在靠近车控室一端的环控电控室设一组冗余的BAS主控制器。主控制器经双以太网与综合监控系统相连,通过RS485或RS232总线与FAS相连、通过冗余现场总线与IBP盘中R I/O相连、主控制器通过双总线与车站另一端的冗余BAS从控制器相连。BAS主控制器主要负责设备大头端的隧道及车站通风系统、照明系统、导向系统以及其它车站机电设备的自动化管理;BAS从控制器主要负责设备小头端的隧道及车站的通风与空调系统、照明系统、导向系统以及其它车站机电设备的自动化管理。


2.2  车站级BAS工程师站


   在车站环控电控室(或车辆段、停车场以及控制中心大楼BAS设备室)设置的BAS工程师站应具有车站级BAS维护检修管理的功能,同时具有对整个车站级BAS系统监控对象进行监控操作管理的功能,可作为车站综合监控系统监控工作站的后备。在正常及事故情况下,BAS工程师站对车站级BAS系统的设备进行监视、控制和管理。BAS工程师站为触摸屏式一体化工控机,安装在环控电控室(或车辆段、停车场以及控制中心大楼BAS设备室)内的BAS控制柜上,通过以太网接口或总线接口连接到车站级BAS主控制器,同时接收、处理和存储各个现场设备的状态数据。所有车站级设备的状态、模式控制均应在车站级BAS工程师站上显示。可以在工程师站上实现车站级所有软件功能的操作、系统的组态、参数的设定、数据库的生成等;在车站级工程师站上还可以监视该站级BAS系统向综合监控系统发送数据的情况;同时可以实现各类故障及报警信息的声光报警功能。


2.3  综合后备盘(IBP)


   在车站控制室设有综合后备盘(IBP),盘面布置由综合监控系统集成,盘内R I/O由BAS系统提供。IBP盘上设置手动按钮装置,其发出的控制信号输入BAS系统IBP盘R I/O。R I/O将信号传送到BAS冗余控制器,从而运行相应的火灾模式。当出现紧急情况时,可以利用IBP盘进行火灾或列车阻塞情况下相关系统设备的模式控制。


2.4  车站级设备


   一是由BAS控制器(冗余PLC)、R I/O、现场总线以及各类传感器等组成。环控电控室内智能低压模块(由低压配电专业提供)通过现场总线连接到BAS冗余控制器。BAS控制器通过现场总线可以对TVF风机、射流风机、相关风阀、电动蝶阀、送风机、排风机、排热风机等设备进行监控。变频器通过现场总线连接到控制器,实现对隧道风机等使用变频器设备的监控。其他部分通过R I/O,然后经过现场总线连接到控制器。该部分主要负责各种传感器(含温度、二氧化碳等)等设备的监控。


   二是UPS通过现场总线连接到BAS控制器,从而实现BAS系统对UPS的状态监视和故障报警。照明系统、导向系统设备以及设备用房等处的温度传感器通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到BAS控制器,从而实现对照明设备的监视、管理和对环境参数的采集。应急照明电源蓄电池充电柜经现场总线连接到BAS控制器,实现BAS对蓄电池的状态监视和故障报警。智能照明系统主机经通信端口连接到BAS控制器,实现BAS对智能照明设备的状态监视、故障报警和模式控制。智能照明设置范围主要为车站公共区照明。隧道温度监测系统主机经通信端口连接到BAS控制器,实现BAS对区间隧道环境温度的状态监视和异常温升报警。


   三是风机振动保护监测模块通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到BAS控制器,实现BAS对风机振动状态的监视及报警。风机温度监测模块通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到BAS控制器,实现BAS对风机轴承及绕组温度的监视及报警。多联空调机组集中控制器经通信端口连接到BAS控制器,实现BAS对多联空调机组设备的状态监控和故障报警。自动扶梯、电梯控制器采用硬线方式与R I/O连接,经现场总线连接到控制器,从而实现对自动扶梯的运行状态监视和故障、防盗报警,以及对电梯紧急情况下运行至安全层的控制。给排水水泵状态点通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到控制器,从而实现对水泵的运行状态监视、设备故障和水位报警。


2.5  不间断电源(UPS)


   BAS在车辆段、停车场及控制中心大楼BAS设备室设置不间断电源(UPS),为车辆段、停车场以及控制中心大楼的BAS系统设备提供稳定可靠的电源。各车站UPS电源由通信专业提供,BAS不单独设置UPS。


3  现场控制级设备组成


   一是环控电控室的低压开关柜内设置智能模块监控通风与空调系统的电机设备。该智能模块通过现场总线和BAS控制器连接。智能低压模块由低压配电专业负责提供;在各水泵房附近设置R I/O控制箱,监视水泵的运行状态、故障信号及水位报警信号。


   二是在照明配电室设置R I/O控制箱,监视车站设备区照明、广告照明、区间照明、应急照明EPS电源、导向系统等设备状态;在自动扶梯附近设置R I/O控制箱,从而监视自动扶梯的运行状态、故障和防盗信号;在电梯附近设置R I/O控制箱,在火灾情况下,控制电梯运行至安全层;在环控机房设置R I/O控制箱,监视风机的振动状态信息、报警信息以及风机的温度状态信息、报警信息。


   三是室内温度传感器分别设置在站厅和站台墙壁或天花板、设备管理用房墙壁上,用于测量各位置的环境温度;车站设置二氧化碳传感器,根据空调通风专业设计位置分别安装在站厅和站台墙壁、柱子或天花板、设备管理用房墙壁、隧道壁等处,用于测量地下车站及隧道区间的二氧化碳浓度。


4  车辆段/停车场BAS系统的组成


   一是给排水系统水泵的状态点通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到综合楼的BAS控制器,从而实现对水泵的运行状态监视和设备故障、水位报警。车辆段出入段线水泵监控点通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到综合楼的BAS控制器,从而实现对水泵的运行状态监视和设备故障、水位报警和远程控制。


   二是应急照明电源蓄电池充电柜通过现场总线连接到综合楼的BAS控制器,实现对蓄电池的状态监视和故障报警。室外照明系统设备通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到BAS控制器,从而实现对段场室外照明设备的监控。


   三是离心风机设备通过硬线方式,经R I/O及现场总线连接到BAS控制器,从而实现对室内离心风机设备的监控。多联空调机组集中控制器经通信端口连接到BAS控制器,实现BAS对多联空调机组设备的状态监控和故障报警。


   四是车辆段/停车场综合楼的BAS控制器通过以太网接口连接到综合监控系统的网络。


5  控制中心大楼BAS系统的组成


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