關于軌道交通機電設備監控系統結構優化的探討

黎洪洲

（武漢職業技術學院，湖北 武漢 430074）

在我國經濟水平迅速發展以及城市規模不斷擴大的推動下，我國城市交通得以快速發展的同時，也面臨著巨大的市場挑戰，在軌道交通建設中，環控空調、給排水、照明、通風以及自動電（扶）梯等所有機電設備的重要性與作用也越來越突出。軌道交通機電設備監控系統（BAS）是一種運用先進計算機技術、控制管理方法以及通信設備等對地鐵全線一切車站、車輛段以及區間隧道等場所內所使用的機電設備進行實時、有效的監視、管理、控制，使車站相關救災設施能夠在發生火災事故時有效地運行，最大限度保障人身安全、財產安全等，并有效實現節能環保、合理優化資源配置以及提高設備管理水平的綜合自動化系統。

1 傳統的BAS系統結構

分層分布式現場總線結構網絡是BAS系統所采用的主要控制方法，編輯邏輯控制器（PIC）設備、現場傳感器以及維護終端是其主要組成部分，而低壓動力照明系統、車站隧道通風系統、車站給排水系統、電（扶）梯系統、車站設備管理用房區與公共區的通風空調系統以及空調水系統等所有機電設備則是其主要監控對象。

圖1所示為某一典型地下車站的BAS系統構成。其中，FAS為火災報警系統，火災模式下，其可向BAS發出火災模式指令，使BAS控制器能夠根據預定的工況轉入至災害模式，并及時啟動相關救災設施；EPS為應急電源系統；CPS、CPU以及CRP分別為電源模塊、中央處理器及數據同步模板；IBP為應急后備操作盤；NOM與NOE則為MB＋總線模塊與以太網模塊；ISCS為綜合監控系統；SEG為 MB＋總線網關；PRA為模塊箱處理器；I／O為輸入／輸出單元。

所有機電設備一旦完成生產與現場安裝，即應立即對其進行調試，當確定其可正常使用、安全運營后，方可投入使用。但是，由于目前我國地鐵線路建設具有線路長、開通時間緊以及高質量要求等特點，加上前期土建與設備安裝所能夠壓縮的建設工期極為有限，而BAS系統結構調試工作一般需3～4個月方可完成，加上其是一項極為繁雜且工作量極大的工作，主要體現在：由于BAS系統結構所采用的接口主要以硬線接口為主，這就要求增加I／O模塊，當I／O模塊箱與硬線接線接口數量達到一定程度時，將會對設備安裝與設備本體調試完成工作產生極大依賴性；此外，由于BAS系統所要監控、管理及控制的設備較多且極為分散，加上其除了要完成點控外，還必須完成大量的策略控制，例如，站臺站廳的溫濕度PID控制，火災模式下的排煙模式控制與電、風、水專業模式控制等。因此，就目前而言，雖然已采用多工作面的調試方式對BAS系統進行調試，但是，諸多地鐵線路不僅依然無法于開通前完成全面的調試工作，而且還在一定程度上增加了成本費用。因此，為了能夠按時開通地鐵線路并于線路開通前盡量完成全面的調試工作，除了要狠抓工程建設進度及質量外，還應對BAS系統結構進行一定的優化處理。

圖1 某一地下車站的BAS系統構成示意圖

2 機電設備監控系統結構優化的可行性分析

BAS系統與工業系統控制基本相同，除了均是由集中控制向分散控制發展外，其底層設備亦由被控狀態升級為自身智能化。據研究調查發現，多年前，諸多AC400 V、AC10 kV以及DC750 V或DC1 500 V的開關柜均以采用接硬線直接接入變電所綜合自動化的方式，而要想有效實現變電所自動化屏與各設備間的連鎖關系，就必須增加DI／O設備的數量。但是，就目前而言，只要在各開關柜上安裝相應的保護裝置或智能測控單元，并以邏輯電路或硬線進行連接，即可起到有效保護并保證第一層連鎖關系得以正常運行的作用；而通過在自動所的自動化屏上安裝FEP，不僅能通過一定的通信方式而與各開關柜建立起穩固的連接關系，而且還能大量減少DI／O配置，單憑一臺64點DI／O以內的測控單元即可將無法通過智能單元進行有效連接的設備連接起來，從而最大限度地減少了調試壓力，提高調試工作的效率與可靠性。

由于BAS系統結構與變電所綜合自動化系統結構基本一致，因此，從理論上來說，可將BAS的集中控制改為各系統的分散控制，如圖2所示。

圖2 結構調節后的BAS構成示意圖

從監控功能上看，由于優化后的BAS系統結構僅僅是將監控動作的執行從BAS內改為向外執行，即以底層設備控制器來完成監控指令，并將相關接口設備安裝于FEP外側，使接口更清晰，從而方便運營與后期維護等，因此不會對BAS系統的監控功能產生影響。從調節功能上看，雖然優化后的BAS系統的監控對象為各個子系統，但是，由于其調節功能依然要以設備控制器與各子系統的相互配合方可實現，因此，通過對FEP進行相關邏輯關系設置與采用一定的控制算法，不僅不會影響到BAS系統本身的調節功能，而且還能對調節功能進行有效統一。此外，針對BAS系統的防火輔助功能而言，優化前，其實現過程大致為：當BAS系統接收到火災報警系統的火災信號時，便自動啟動相應的防火措施，但是，優化后，當遭遇火災時，來自于FAS的防災信號主要由FEP接收，并下發及執行相應防災指令，因此，優化后的BAS系統在不影響其自身防火輔助功能的基礎上，實現了防火輔助操作流程的精簡。

3 機電設備監控系統結構優化的建議

機電設備監控系統結構優化的建議：

（1）經過優化后的BAS系統結構主要以采用單體成套設備集成控制系統的分布結構形式為主，為了能夠有效滿足該結構對相關設備的要求，就必須要求相關企業或設計院在進行工程建設或設計招標時，出示相應的具體解決方案，使其充分了解該BAS系統結構。

（2）要求單體成套設備集成控制系統提供商必須從BAS系統結構的全集成角度出發，遵守設計標準。

（3）由于為部分底層設備風機、空調系統以及水系統等帶來智能化是分散控制的，而與BAS系統接口相關的專業模塊又可組成可自行完成控制工作的子系統，因此，可各自于相應車間內完成接口調試，而其具體操作動作與信息數據則可脫離現場設備，于控制器上進行模擬，從而有效降低調試工作壓力與減少其工作量。

（4）就現階段而言，我國軌道交通BAS系統結構所采用的控制器與現場總線主要來自國外，不僅極大阻礙了我國工控設備的發展，而且還增加了設備投入成本。因此，在對BAS系統結構進行優化時，可適當考慮并盡量使用國產的控制器與現場總線，此外，還可將通用的物理通信方式與開放的通信協議有效應用于現場總線中，以此提高BAS系統設備國產化率，從而促進我國工控設備的發展。

4 結束語

總而言之，對BAS系統結構進行優化，不僅能有效改善交通環境與保障行車安全的要求，而且也是相關鐵路企業實現節能增效、提高運行管理水平目標的必然要求。隨著高速鐵路管理模式探索的不斷深入，BAS系統結構將會得到更一步優化。

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