動車組火災報警系統安全性設計

中車唐山機車車輛有限公司 樊永梅 孫景輝

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動車組火災報警系統安全性設計

中車唐山機車車輛有限公司 樊永梅 孫景輝

【摘要】從火警系統的安全環路設計，HMI監控功能，CAN BUS冗余設計及火警系統的檢測方面介紹了動車組火警系統的安全性。

【關鍵詞】動車組；火警系統；安全性

動車組火災報警系統從系統組成及結構、安全環路設計、HMI監控功能及火災報警系統測試功能等方面進行考慮，滿足標準和列車安全運營的要求。

1　系統概述

火災報警系統的功能是在列車發生火災的情況下，采集相關的火災信息，并做出及時報警，以便有效采取滅火、疏散等措施，以保證乘客及列車工作人員的安全。

1.1火災報警系統組成及結構

火災報警系統對動車組的火災危險區域進行監控。火災報警系統包括一個火災報警主機（簡稱SDCU）及多個火災探頭（簡稱SD），其安裝于列車中須進行監控的區域。系統結構示意圖如下：

圖1　火災報警系統示意圖

SDCU：接收來自SD的信息，并對系統故障進行監控。根據所檢測的系統狀態，激活信號線，并發出警告、公共警告、故障 及準備就緒信號。此外SDCU對測試指令做出響應，檢測情況報告給列車網絡，通過人機界面提示司機。

SD：探測煙霧濃度，并將此信息通過信號回路傳送至SDCU。此外，SD還可以檢測自身所在區域的溫度，作為火災探測的輔助手段。SD的參考煙氣極限按照標準GB 4715確定。此外，此SD還有一個溫度傳感器。此可用于補償溫度靈敏性的效果。

LHD（線性熱探測器）：線性熱探測器被連接到煙霧探測器的一個接口上，測量值通過信號回路傳送到煙霧探測控制單元。每個車廂中的煙氣探測器及線性熱探測器歸在一起集中送至六個信號線上。

1.2煙氣探測控制單元的接口

列車的每節車廂均安裝了一個SDCU。包括：顯示屏、存儲板、CAN板、CPU板、IO板、電源板等。

圖2　SDCU前視圖

其中：

電源板由兩部分組成，一部分為DC110V輸入，一部分為DC24V輸出。

IO板為數字量的輸入輸出端口，接觸器的狀態信號通過端口傳遞。

CPU板為MVB網絡的輸入輸出端口，火警主機與CCU的協議數據通過此端口傳遞。

CAN 板為CAN 總線的輸入輸出端口，探頭檢測的火警信息通過CAN BUS 冗余網絡進行傳輸。

存儲板使用標準USB接口。能夠記錄整個各個區域的火災探測器的報警信息，故障信息等。能夠通過USB接口下載故障信息。

顯示屏采用4.3英寸，彩色LCD液晶屏，分辨率480×272像素，用來顯示火警信息，也可通過該顯示屏對探頭進行配置。

2　火警控制安全性設計

（1）安全環路設計。單車發生火警時，發生火警的單車有聲光報警，其它車的火警蜂鳴器通過安全環路繼電器觸發并發出警報，同時司機室內火警指示燈亮起。客室內火災確認按鈕指示燈點亮。單車空調系統停止工作，HMI將輸出聽得見的報警并顯示正在觸發的報警線路。

（2）CAN BUS 冗余設計。SDCU與SD之間采用兩組CAN總線構成的環形網絡互聯，因而具有自愈功能，兩組CAN總線中的任意一組的任意一點短路或者開路后，均不影響系統正常的火災報警功能，大大提高了系統可靠性。

（3）人機界面（HMI）實時監控功能。HMI可以實時監控火警系統的狀態，如果發生火警，HMI將輸出聽得見的報警并顯示正在觸發的報警線路。

（4）火災系統旁路功能。當火災報警發生后，司乘人員需要到發生報警的車輛進行火災確認，如果故障暫時無法排除，為了維持運行，需按下火災旁路按鈕，火災系統主機通過KLIP的輸入接口把旁路信號傳輸給網絡，同時火災旁路繼電器得電。網絡發出火災報警解除指令，司機室及列車長室聲光報警解除。斷開的火災報警安全環路恢復正常，火災確認按鈕指示燈熄滅，客室內的蜂鳴器停止報警。PIS（旅客信息系統）系統、空調系統、低壓系統功能恢復正常。

3　火災報警系統測試功能

火災報警系統具有自檢功能，能夠對火警主機與火災探頭進行自檢和測試。通過按下自檢按鈕可以觸發火警主機的自檢功能，設置黃色LED自檢指示燈，以2Hz頻率綠燈閃爍表示火災探測器正在進行自檢。

自檢功能主要用于配合列車網絡系統進行火災系統的系統級測試，啟動火災測試后可通過HMI觀察各車輛火災系統（包括系統級火災電路）測試結果。當火災系統主機監測到測試指令后即啟動測試程序，根據系統需要，測試程序可驅動“報警”信號用于配合系統級測試。

自檢結束后，火災主機會使準備就緒信號停止5S后重新發出，各報警線路根據準備就緒信號的變化重新上電啟動，恢復到正常工作狀態。

為確保火災系統工作的可靠性，列車網絡需要對每次的火警測試進行記錄，本次測試完成后的第3天如果沒有進行下一次測試，網絡需要在HMI顯示器上做出提示，提示維護人員需要進行火災測試。

如有測試沒有通過則需使用可移動PC機鏈接到火災系統主機，進行故障排查。

4　結論

動車組火警系統的安全環路設計，HMI監控功能，CAN BUS冗余設計火災報警系統旁路功能及火警系統的檢測方面體現了火警系統的安全性。

參考文獻

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［2］孫健，宋巍，宋立群.城軌車輛中的火警系統設計［J］.電源技術應用，2013（5）：317-324.

［3］周佩華.上海軌道交通換乘站火警信息交換方式的分析和探討［J］.現代城市軌道交通，2009，（6）：20-23.

作者簡介：

樊永梅（1981—），女，工程師，現供職于中車唐山機車車輛有限公司。

孫景輝（1982—），男，工程師，現供職于中車唐山機車車輛有限公司。