動(dòng)車(chē)組火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

中車(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 樊永梅 孫景輝

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動(dòng)車(chē)組火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

中車(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 樊永梅 孫景輝

【摘要】從火警系統(tǒng)的安全環(huán)路設(shè)計(jì)，HMI監(jiān)控功能，CAN BUS冗余設(shè)計(jì)及火警系統(tǒng)的檢測(cè)方面介紹了動(dòng)車(chē)組火警系統(tǒng)的安全性。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)車(chē)組；火警系統(tǒng)；安全性

動(dòng)車(chē)組火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)從系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)、安全環(huán)路設(shè)計(jì)、HMI監(jiān)控功能及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)測(cè)試功能等方面進(jìn)行考慮，滿足標(biāo)準(zhǔn)和列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)的要求。

1　系統(tǒng)概述

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的功能是在列車(chē)發(fā)生火災(zāi)的情況下，采集相關(guān)的火災(zāi)信息，并做出及時(shí)報(bào)警，以便有效采取滅火、疏散等措施，以保證乘客及列車(chē)工作人員的安全。

1.1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)動(dòng)車(chē)組的火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)包括一個(gè)火災(zāi)報(bào)警主機(jī)（簡(jiǎn)稱SDCU）及多個(gè)火災(zāi)探頭（簡(jiǎn)稱SD），其安裝于列車(chē)中須進(jìn)行監(jiān)控的區(qū)域。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1　火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)示意圖

SDCU：接收來(lái)自SD的信息，并對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)所檢測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)，激活信號(hào)線，并發(fā)出警告、公共警告、故障 及準(zhǔn)備就緒信號(hào)。此外SDCU對(duì)測(cè)試指令做出響應(yīng)，檢測(cè)情況報(bào)告給列車(chē)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)人機(jī)界面提示司機(jī)。

SD：探測(cè)煙霧濃度，并將此信息通過(guò)信號(hào)回路傳送至SDCU。此外，SD還可以檢測(cè)自身所在區(qū)域的溫度，作為火災(zāi)探測(cè)的輔助手段。SD的參考煙氣極限按照標(biāo)準(zhǔn)GB 4715確定。此外，此SD還有一個(gè)溫度傳感器。此可用于補(bǔ)償溫度靈敏性的效果。

LHD（線性熱探測(cè)器）：線性熱探測(cè)器被連接到煙霧探測(cè)器的一個(gè)接口上，測(cè)量值通過(guò)信號(hào)回路傳送到煙霧探測(cè)控制單元。每個(gè)車(chē)廂中的煙氣探測(cè)器及線性熱探測(cè)器歸在一起集中送至六個(gè)信號(hào)線上。

1.2煙氣探測(cè)控制單元的接口

列車(chē)的每節(jié)車(chē)廂均安裝了一個(gè)SDCU。包括：顯示屏、存儲(chǔ)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(shù)字量的輸入輸出端口，接觸器的狀態(tài)信號(hào)通過(guò)端口傳遞。

CPU板為MVB網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出端口，火警主機(jī)與CCU的協(xié)議數(shù)據(jù)通過(guò)此端口傳遞。

CAN 板為CAN 總線的輸入輸出端口，探頭檢測(cè)的火警信息通過(guò)CAN BUS 冗余網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

存儲(chǔ)板使用標(biāo)準(zhǔn)USB接口。能夠記錄整個(gè)各個(gè)區(qū)域的火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警信息，故障信息等。能夠通過(guò)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(lái)顯示火警信息，也可通過(guò)該顯示屏對(duì)探頭進(jìn)行配置。

2　火警控制安全性設(shè)計(jì)

（1）安全環(huán)路設(shè)計(jì)。單車(chē)發(fā)生火警時(shí)，發(fā)生火警的單車(chē)有聲光報(bào)警，其它車(chē)的火警蜂鳴器通過(guò)安全環(huán)路繼電器觸發(fā)并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)司機(jī)室內(nèi)火警指示燈亮起。客室內(nèi)火災(zāi)確認(rèn)按鈕指示燈點(diǎn)亮。單車(chē)空調(diào)系統(tǒng)停止工作，HMI將輸出聽(tīng)得見(jiàn)的報(bào)警并顯示正在觸發(fā)的報(bào)警線路。

（2）CAN BUS 冗余設(shè)計(jì)。SDCU與SD之間采用兩組CAN總線構(gòu)成的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，因而具有自愈功能，兩組CAN總線中的任意一組的任意一點(diǎn)短路或者開(kāi)路后，均不影響系統(tǒng)正常的火災(zāi)報(bào)警功能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

（3）人機(jī)界面（HMI）實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。HMI可以實(shí)時(shí)監(jiān)控火警系統(tǒng)的狀態(tài)，如果發(fā)生火警，HMI將輸出聽(tīng)得見(jiàn)的報(bào)警并顯示正在觸發(fā)的報(bào)警線路。

（4）火災(zāi)系統(tǒng)旁路功能。當(dāng)火災(zāi)報(bào)警發(fā)生后，司乘人員需要到發(fā)生報(bào)警的車(chē)輛進(jìn)行火災(zāi)確認(rèn)，如果故障暫時(shí)無(wú)法排除，為了維持運(yùn)行，需按下火災(zāi)旁路按鈕，火災(zāi)系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)KLIP的輸入接口把旁路信號(hào)傳輸給網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)火災(zāi)旁路繼電器得電。網(wǎng)絡(luò)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警解除指令，司機(jī)室及列車(chē)長(zhǎng)室聲光報(bào)警解除。斷開(kāi)的火災(zāi)報(bào)警安全環(huán)路恢復(fù)正常，火災(zāi)確認(rèn)按鈕指示燈熄滅，客室內(nèi)的蜂鳴器停止報(bào)警。PIS（旅客信息系統(tǒng)）系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)功能恢復(fù)正常。

3　火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)測(cè)試功能

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有自檢功能，能夠?qū)鹁鳈C(jī)與火災(zāi)探頭進(jìn)行自檢和測(cè)試。通過(guò)按下自檢按鈕可以觸發(fā)火警主機(jī)的自檢功能，設(shè)置黃色LED自檢指示燈，以2Hz頻率綠燈閃爍表示火災(zāi)探測(cè)器正在進(jìn)行自檢。

自檢功能主要用于配合列車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，啟動(dòng)火災(zāi)測(cè)試后可通過(guò)HMI觀察各車(chē)輛火災(zāi)系統(tǒng)（包括系統(tǒng)級(jí)火災(zāi)電路）測(cè)試結(jié)果。當(dāng)火災(zāi)系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)測(cè)到測(cè)試指令后即啟動(dòng)測(cè)試程序，根據(jù)系統(tǒng)需要，測(cè)試程序可驅(qū)動(dòng)“報(bào)警”信號(hào)用于配合系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。

自檢結(jié)束后，火災(zāi)主機(jī)會(huì)使準(zhǔn)備就緒信號(hào)停止5S后重新發(fā)出，各報(bào)警線路根據(jù)準(zhǔn)備就緒信號(hào)的變化重新上電啟動(dòng)，恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

為確保火災(zāi)系統(tǒng)工作的可靠性，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)每次的火警測(cè)試進(jìn)行記錄，本次測(cè)試完成后的第3天如果沒(méi)有進(jìn)行下一次測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)需要在HMI顯示器上做出提示，提示維護(hù)人員需要進(jìn)行火災(zāi)測(cè)試。

如有測(cè)試沒(méi)有通過(guò)則需使用可移動(dòng)PC機(jī)鏈接到火災(zāi)系統(tǒng)主機(jī)，進(jìn)行故障排查。

4　結(jié)論

動(dòng)車(chē)組火警系統(tǒng)的安全環(huán)路設(shè)計(jì)，HMI監(jiān)控功能，CAN BUS冗余設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)旁路功能及火警系統(tǒng)的檢測(cè)方面體現(xiàn)了火警系統(tǒng)的安全性。

參考文獻(xiàn)

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［2］孫健，宋巍，宋立群.城軌車(chē)輛中的火警系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電源技術(shù)應(yīng)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(xiàn)代城市軌道交通，2009，（6）：20-23.

作者簡(jiǎn)介：

樊永梅（1981—），女，工程師，現(xiàn)供職于中車(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司。

孫景輝（1982—），男，工程師，現(xiàn)供職于中車(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司。