“鐵路給排水自動控制及管理系統”設計在京滬高鐵建設中的應用

陳 暢

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 湖北武漢 430063)

“鐵路給排水自動控制及管理系統”設計在京滬高鐵建設中的應用

陳 暢

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 湖北武漢 430063)

介紹“鐵路給排水自動控制及管理系統”的主要結構及功能設計，闡述了如何把鐵路各站點的給排水設備自動控制系統與鐵路局維管單位的調度管理系統通過網絡有效結合起來，并在京滬高鐵建設中加以綜合應用的總體設計思路。

京滬高鐵 給排水 自動控制 管理系統 采集終端 標準化

1 “鐵路給排水自動控制及管理系統”的設計概述

“鐵路給排水自動控制及管理系統”通過將原有鐵路各站點的給排水設備集控系統進行必要的升級改造，再與鐵路局維管單位的調度管理系統利用現代化的網絡手段有效結合而形成。這種新型的控管一體化的“鐵路給排水自動控制及管理系統”既要考慮各站點給排水設備運行的控制需求，還要結合各維管站段的管理結構設計；既要關注各站點的給排水設備自動控制特點，還要聯網統籌全線管理系統的技術標準；同時滿足水質、水量、水壓的給排水運行工藝要求，滿足給排水系統無人值守、自動運行的控制要求，滿足鐵路局及維管站段的縱向運行管理系統要求，滿足給排水運用、檢修、計量、節能的橫向運行管理系統要求[1]。

2 京滬高鐵采用“鐵路給排水自動控制及管理系統”的必要性

京滬高鐵正線全長約1 318 km，設計時速350 km，全線連接了北京與上海這兩座全國最大的政治文化中心和經濟金融中心，同時也把“環渤海經濟圈” 和“長三角經濟圈”這兩個全國經濟最活躍的地區緊密聯系在一起，其項目建設的重要意義為世人矚目[1]。根據當時鐵道部提出的跨越式發展總體思路，京滬高鐵設計中站前及站后各專業均努力采用與國際接軌的一流技術標準。京滬高鐵全線各站點分布在北京、濟南、上海三個鐵路局，以及北京供電段、天津供電段、濟南供電段、徐州供電段、合肥給水公司、南京給水公司和上海給水公司等七個維管站段的管理范圍內，點多、線長、維護管理區域大、運行維護定員少。因此，給排水專業順應潮流提出了“樹立高鐵給排水設計全路典范、展現高鐵給排水設計國際水平”的新要求，首次嘗試性采用了更能體現當代科技水平發展的“鐵路給排水自動控制及管理系統”。

3 “鐵路給排水自動控制及管理系統”設計在京滬高鐵建設中的應用

3.1 主要設計原則

京滬高鐵“給排水自動控制及管理系統”以把高鐵各站點的給排水設備自動控制系統與鐵路局維管單位的調度管理系統通過網絡有效結合起來做為總體設計原則，其主要思路是以標準化、具備上網功能的泵閥遠控箱、液位/壓力采集終端、遠傳流量計以及累計電量采集器等四類標準化功能終端作為各站點現場給排水設備自動控制系統的智能化節點，并采用標準的電話或Internet網絡作為自控系統所有數據和控制命令的傳輸通道，構成一個各站點給排水設備既能分散獨立自控運行、又能遠程集成所有設備的高效管理系統網絡[1]。按照鐵路給排水設計規范要求以及鐵路局相關管理規程規定，對用水量和用電量等重要計量參數自動進行采集、統計及上傳，對各站點水泵機組及其他給排水設備運行進行實時監控，以達到節水、節電，降低運行能耗，提高運行效率的目的。

3.2 主要結構及功能設計

京滬高鐵“給排水自動控制及管理系統”在空間設計上采用三級結構，如圖1所示，即高鐵各站點現場自控設備、各站點集中監控中心以及路局維管單位(供電段或給水公司)調度中心。其中維管單位調度中心與各站點集控中心通過路局生產辦公網絡通道連接，利用沿線通訊光纜交換運行監控及管理數據；各站點集控中心與現場自控設備通過工業以太網交換運行監控及管理數據。

圖1 京滬高鐵給排水自控及管理信息系統

在這個系統組成中，各站點集中監控中心承擔了最為重要的角色，其主要作用是通過四類標準化功能終端實現對各站點現場的給排水自控設備的實時監控及數據采集，即對各站點現場自控系統所涉及的液位、壓力、流量、電量、水泵閥門開停關閉運行狀態等模擬和數字量，進行采集、傳輸和監控。四類標準化功能終端都具備上網功能，包括泵閥控制功能終端(泵閥遠控箱)、模擬量采集功能終端(液位/壓力采集)、水計量功能終端(遠傳流量計)和電計量功能終端(累計電量采集)。

這四類功能終端的硬件均為標準化配置且具備上網功能，各站點間同類功能終端硬件可以相互替換，參數可以靈活設置，構成了各站點集中監控中心，最大限度地完善了系統功能的全面性，提高了系統可靠性；終端硬件的標準化配置也最大限度地有利于各站點集中監控中心運行的統一運行及維護[1，2]。

京滬高鐵“給排水自動控制及管理系統”采用標準化的電話線插座或網絡端口，可將上述四類標準化功能終端掛到網上，將全線各站點現場給排水自控設備連接成統一的網絡管理系統。通過該系統，可以對各站點現場給排水自控設備和閥門進行遠程控制，對各站點的用水量、用電量實施遠程抄讀，對具備標準化網絡接口的消毒、加藥、客車上水及卸污等設備等實施遠程訪問；經授權亦可以在任何具備電話端口或網絡接口的地點實現給排水工藝的日常管理，自動實現用水量、用電量等數據的自動記錄和保存，實現路局維管單位設備終端的各種臺賬管理和年月報表的自動統計等，并為最終完全構成京滬高鐵全線各站點給排水設備自動控制及管理系統打下堅實的基礎。

由以上標準化功能終端和標準化網絡通道所組成的系統，構成了模塊化、標準化、可擴充的給排水自控及管理網絡，完善了系統的全面性，提高了系統的可靠性，并最大限度地有利于路局維管單位調度中心系統終端設備的統一運行及維護[2，3]。

京滬高鐵全線“給排水自動控制及管理系統”設計以標準化的四類智能終端設備為控制節點，以兩種標準化信道即internet網絡和電話網絡為網絡通訊手段，在專業維度、地理維度、管理維度之間形成了立體化的鐵路給排水自動控制及管理體系結構。

3.3 主要配置方式

京滬高鐵“給排水自動控制及管理系統”屬于開拓性設計，在高鐵信息化設計中尚無先例，信息化專業依據慣例對本系統在用房及通道配置中未予考慮，故上述各站集中監控中心一般即設置于各站點給水所或給水加壓站的值班機房內，在各站點值班機房內統一配備上述四類標準化功能終端及集中監控中心計算機。

(1)標準化的泵/閥遠控箱：根據設定的液位/壓力邏輯計算及控制關系，與設備廠家的自控柜聯動，即可達到水泵機組設備的開啟/檢測/調節/關停，實現水泵機組的自動控制及遠程監控。

(2)液位/壓力采集終端：在清水池分別配備具有標準4～20 mA標準輸出的液位傳感器；在水泵揚水管上配備標準4～20 mA標準輸出的壓力傳感器(檢測的液位信號和壓力信號將作為系統運行和邏輯控制的重要參數)，通過信號電纜接至液位/壓力采集終端，即可就地實時監控，亦可通過網絡，供維管單位調度中心遠程監控。

(3)遠傳流量計/電子遠傳式水器：在加壓泵站揚水管及管網用戶入口處配備標準的遠傳流量計和符合ISO4064標準的脈沖輸出電子遠傳式水表，計量用水量，并將數據發送至水計量采集終端，經終端處理后即可就地實時監控；亦可通過網絡，上傳至維管單位調度中心遠程監控。

(4)累積電量采集終端和智能電表：實現用電量的規范計量，并將數據發送至累積電量采集終端，經終端處理后即可就地實時監控；亦可通過網絡，上傳至維管單位調度中心遠程監控。

部分站點根據工藝需要配備了消毒及余氯檢測設備的監控及數據采集，系統亦通過網絡預留了通訊通道。

在部分站點的污水排放口，根據工藝需要，配備了標準的(污水計量)遠傳流量計和具有通過485通訊或者標準4～20 mA信號輸出污水流量的超聲波流量計，流量計根據設定的污水管管徑或明渠圍堰尺寸，計算污水流量，并將累積污水總量和實時污水流量數據發送至水計量采集終端。

各站點給水所或給水加壓站的值班機房內統一設置中心監控計算機，配備現場管理信息系統軟件，通過標準化的電話線插座或網絡端口將各終端的數據集中處理顯示。現場值班、巡檢人員以及維管單位調度中心可通過該監控計算機了解系統的基本狀態，接收監控信息以及發布調度命令。

[1] 張曉宏、吳國華.基于標準化、網絡化及智能化的京滬高速給排水自動控制設計[C]∥2011年鐵道部給排水科技情報網年會資料.西安：鐵道部給排水科技情報網，2011

[2] 張文斌.青藏鐵路給排水集中監控系統簡介[C]∥青藏鐵路運營管理及相關技術研討會論文集.青海格爾木：鐵道部給排水科技情報網，2005

[3] 張樂義.鐵路給水系統自動化應用[J].科技資訊，2012(3)

Brief Talk of the Application of Automatic Control and Management System of Railway Water Supply and Drainage in the Construction of Beijing-Shanghai Express Railway

CHEN Chang

2013-11-27

陳 暢(1960—)，男，畢業于武漢工業大學(現武漢理工大學)給排水專業，工程師。

1672-7479(2014)01-0081-03

U291.1+8

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