地鐵BAS對通風空調的監控要求

郭建偉

（中鐵第一勘察設計院通信信號處，陜西 西安 710043）

1 引言

地鐵具有高速、安全、準時和載客量大的特點，是現代城市解決交通擁塞最有效的手段。地鐵車站及沿線分布著眾多各類機電設備，他們為地鐵的安全運營和營造舒適的乘車環境提供了保證，但由于機電設備種類和數量眾多，分布廣，控制要求復雜，加之地下環境惡劣，因此需要用軌道交通環境與設備監控系統（BAS），采用現代計算機控制和網絡技術對地鐵車站的通風空調系統、給排水系統、照明系統、電扶梯系統等機電設備進行自動化管理和控制，且可通過優化控制實現地鐵的安全高效運行，對地鐵的服務質量起著重要作用。本文主要研究BAS對通風空調系統的控制要求。

2 通風空調系統的分類

通風空調系統主要包括區間隧道通風系統、車站隧道通風系統、車站公共區通風空調系統（也稱大系統）、設備用房通風空調系統（也稱小系統）、空調水系統。

3 隧道通風系統

3.1 對區間隧道通風系統進行中央級、車站級控制。中央級下達運行模式指令到車站級，由車站級實現對區間隧道通風系統設備的模式控制，控制操作以中央級為主。

3.2 區間和車站隧道通風系統運行分為正常運行、阻塞運行和火災事故運行。由系統根據預先設定的時間表或具體事故情況來執行不同的運行模式，同時可以通過計算機進行人工干預。可設定每個通風單元，包括風機和風閥的運行，也可以隨時改變風機和風閥的運行狀態并由各現場控制單元立即執行。人工操作必須通過一定的操作權限認可才能進行。

控制模式如下：

A.正常運行狀態

隧道通風系統的正常運行模式是根據地鐵運營的時間，由系統預先設定的時間表來控制不同的運行模式。模式的啟停時間主要依據地鐵運營開始及停止的時間和日期，具體分為：

a.早間運行：早間運營前，根據系統的時間表功能，區間隧道通風系統進行半小時（可調整）的縱向機械通風，目的在于利用室外日夜溫差進行蓄冷降溫，抑制區間溫度上升。此時，車站隧道通風系統關閉，通風完畢后進入正常運行。

b.夜間運行：夜間收車后，根據系統的時間表功能，區間隧道通風系統進行半小時（可調整）的縱向機械通風，排除隧道中的廢氣和余熱余濕，同時利用室外日夜溫差進行蓄冷降溫，抑制區間溫度上升。此時，車站隧道通風系統關閉，通風完畢后打開所有風道內風閥，利用自然通風的方式進行通風換氣。

c.正常運行：列車正常運行時，車站隧道通風系統投入運行而區間隧道通風系統停止運行。對于車站隧道通風系統，根據初、近、遠期列車行車密度和客流的不同采用變頻運行。對于區間隧道通風系統，利用列車活塞作用，在一般區間隧道內通過車站兩端的活塞風井進行通風換氣，排除區間隧道內的余熱余濕；在設有中間風井的區間隧道內開啟區間隧道中間風井，通過車站兩端的活塞風井和區間隧道中間風井進行通風換氣，排除區間隧道的余熱余濕。

B.阻塞運行狀態

當列車因故障或其它原因而停在區間隧道內超過4分鐘時，中央級下達運行模式指令到車站級，車站級控制通風系統設備進行隧道通風模式控制，從而控制隧道內溫度，保證列車空調冷凝器在正常的工作范圍內。

C.火災事故運行狀態

根據信號系統傳來的停車位置信息和司機報告的火災情況下達相關指令給相關的車站BAS，相關車站BAS采取相應的運行模式，保證旅客的安全疏散。當著火列車駛入前方車站時，利用前方車站的隧道通風系統進行排煙；當著火列車停在區間隧道時，按預定的隧道內火災模式運行。

4 車站大系統、小系統

車站大系統包括站廳、站臺公共區的通風空調及防排煙系統。車站小系統包括車站內設備及管理用房的通風空調及防排煙系統。

車站通風空調及防排煙系統運行工況分為空調季節小新風工況、空調季節全新風工況、非空調季節全通風工況、夜間運行工況、火災事故運行工況等。

4.1 車站大系統運行要求

A.空調季節小新風工況

a.當in＜iw時，進入空調季節小新風運行工況。

b.采用小新風空調運行時，用小新風加一次回風運行。

B.空調季節全新風工況

a當in≥iw且tw＞to時，進入空調季節全新風運行工況。

b采用全新風空調運行時，空調器處理室外新風后送至空調區域，回/排風則全部排至車站外。

C.非空調季節全通風工況

a.當tw≤to時，進入非空調季節全通風運行工況。

b.當外界空氣溫度小于空調送風溫度時，冷水機組停止運行，外界空氣不經冷卻處理直接送至空調區域，回/排風則全部排出車站。

D.夜間運行工況

夜間收車后停止車站空調大系統的運行，關閉其相應冷凍水管路。

E.冬季運行工況

冬季室外氣溫低，車站大系統通風采用間歇式機械通風方式。BAS監視車站站廳、站臺溫濕度情況以及CO2濃度情況，必要時人工開啟車站一端的送風機和另一端的排風機通風換氣。

F.車站乘客過度擁擠工況

當突發性客流、區間阻塞、線路故障及其它原因引起車站乘客過度擁擠時，大系統的相關通風空調設備根據實際情況按當時季節正常運行的滿負荷狀態運行。

G.火災事故運行工況

a.車站公共區發生火災時，立即停止車站空調水系統，轉換到車站火災通風運行模式。

b.當站臺層發生火災時，站臺排煙系統和車站隧道通風系統進行排煙。

c.當站廳層發生火災時，站廳排煙系統進行排煙，同時站臺內送風。

4.2 車站小系統運行要求

A.正常運行工況

設有通風空調系統的設備管理用房，當采用全空氣系統方式空調時，空調系統采用大系統正常運行情況的A、B、C種方式進行控制；對只設通風系統的設備、管理用房，全年按設定的通風模式進行。

B.火災事故運行工況

當車站設備管理用房發生火災時，對應區的小系統立即轉入到設定的火災模式運行。即根據小系統的形式立即排除煙氣或隔斷火源和煙氣。

4.3 對大系統，在車站兩端設有組合空調器。通過測量各類相關溫度、濕度和其他相關的參數，使用適宜的控制策略和算法，通過對大系統水系統二通調節閥的控制來滿足系統站臺和站廳的溫濕度要求。

4.4 對小系統，在車站設有柜式空調器或風機盤管。柜式空調器通過測量各類相關房間溫度、濕度和其他相關的參數，用適宜的控制策略和算法，通過對小系統水系統二通調節閥的控制來滿足系統各類相關房間溫度和濕度的要求。

4.5 每個空調器設置一個電動二通閥，根據站內實際溫度與設定溫度的比較對進入空調器的冷凍水流量大小進行調節，以達到調節站內溫度的效果。

4.6 車站通風空調設備分別設于車站的A、B端，與此對應在A端和B端均設有通風空調電控室。車站控制室一端的BAS控制器將兩端的監視量與控制量匯總，在車站控制室的監控工作站上實現車站級BAS的監控管理。

注釋：

（1）iw——車站室外新風空氣焓值，由設在車站進風道的溫濕度變送器進行監測后計算得到。

in——車站室內回風空氣焓值，由設在車站通風空調機房回排風的溫濕度變送器進行監測后計算得到。

tw——車站室外空氣溫度，由設在車站進風道的溫度變送器進行監測。

to——車站室內空調送風溫度，由設計負荷計算確定。

空氣的焓值是由空氣溫濕度決定的。而溫濕度每時每刻都在變化。因此焓值也隨之變化。為了防止工況在一天內頻繁轉換，要求對0.5～1小時內焓值的平均值計算，定期進行模式的控制和工況的轉換控制。

（2）站廳干球溫度：30±1℃ 相對濕度：40-65%

站臺干球溫度：28±1℃ 相對濕度：40-65%

5 車站水系統

每個車站站廳、站臺設置溫濕度探頭，其采樣參數和其它相關參數(新風室、回風室、送風室溫濕度)經PLC計算來控制二通調節閥的閥門開度，以此控制空調表冷器的冷凍水量。

正常情況下，BAS僅監視水系統相關設備的狀態信息及向冷水機組群控系統傳送必要的環境參數和閥門開度信息。火災情況下，BAS向冷水機組群控系統發送停機指令，冷水機組群控系統執行指令并向BAS反饋執行信息。

[1].GB 50157-2003.《地鐵設計規范》.

[2]曲立東.城市軌道交通環境與設備監控系統設計與應用.電子工業出版社 2008.3.