中車唐山機(jī)車車輛有限公司 樊永梅 孫景輝

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動車組火災(zāi)報警系統(tǒng)安全性設(shè)計

中車唐山機(jī)車車輛有限公司 樊永梅 孫景輝

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

【關(guān)鍵詞】動車組；火警系統(tǒng)；安全性

動車組火災(zāi)報警系統(tǒng)從系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)、安全環(huán)路設(shè)計、HMI監(jiān)控功能及火災(zāi)報警系統(tǒng)測試功能等方面進(jìn)行考慮，滿足標(biāo)準(zhǔn)和列車安全運(yùn)營的要求。

1　系統(tǒng)概述

火災(zāi)報警系統(tǒng)的功能是在列車發(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(zāi)報警系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

火災(zāi)報警系統(tǒng)對動車組的火災(zāi)危險區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。火災(zāi)報警系統(tǒng)包括一個火災(zāi)報警主機(jī)（簡稱SDCU）及多個火災(zāi)探頭（簡稱SD），其安裝于列車中須進(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)報警系統(tǒng)示意圖

SDCU：接收來自SD的信息，并對系統(tǒng)故障進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)所檢測的系統(tǒng)狀態(tài)，激活信號線，并發(fā)出警告、公共警告、故障 及準(zhǔn)備就緒信號。此外SDCU對測試指令做出響應(yīng)，檢測情況報告給列車網(wǎng)絡(luò)，通過人機(jī)界面提示司機(jī)。

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(qū)域的溫度，作為火災(zāi)探測的輔助手段。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(jié)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(shù)字量的輸入輸出端口，接觸器的狀態(tài)信號通過端口傳遞。

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(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

存儲板使用標(biāo)準(zhǔn)USB接口。能夠記錄整個各個區(qū)域的火災(zāi)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(jìn)行配置。

2　火警控制安全性設(shè)計

（1）安全環(huán)路設(shè)計。單車發(fā)生火警時，發(fā)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(huán)路繼電器觸發(fā)并發(fā)出警報，同時司機(jī)室內(nèi)火警指示燈亮起?？褪覂?nèi)火災(zāi)確認(rèn)按鈕指示燈點(diǎn)亮。單車空調(diào)系統(tǒng)停止工作，HMI將輸出聽得見的報警并顯示正在觸發(fā)的報警線路。

（2）CAN BUS 冗余設(shè)計。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)短路或者開路后，均不影響系統(tǒng)正常的火災(zāi)報警功能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

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

（4）火災(zāi)系統(tǒng)旁路功能。當(dāng)火災(zāi)報警發(fā)生后，司乘人員需要到發(fā)生報警的車輛進(jìn)行火災(zāi)確認(rèn)，如果故障暫時無法排除，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KLIP的輸入接口把旁路信號傳輸給網(wǎng)絡(luò)，同時火災(zāi)旁路繼電器得電。網(wǎng)絡(luò)發(fā)出火災(zāi)報警解除指令，司機(jī)室及列車長室聲光報警解除。斷開的火災(zāi)報警安全環(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)報警系統(tǒng)測試功能

火災(zāi)報警系統(tǒng)具有自檢功能，能夠?qū)鹁鳈C(jī)與火災(zāi)探頭進(jìn)行自檢和測試。通過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)探測器正在進(jìn)行自檢。

自檢功能主要用于配合列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)系統(tǒng)的系統(tǒng)級測試，啟動火災(zāi)測試后可通過HMI觀察各車輛火災(zāi)系統(tǒng)（包括系統(tǒng)級火災(zāi)電路）測試結(jié)果。當(dāng)火災(zāi)系統(tǒng)主機(jī)監(jiān)測到測試指令后即啟動測試程序，根據(jù)系統(tǒng)需要，測試程序可驅(qū)動“報警”信號用于配合系統(tǒng)級測試。

自檢結(jié)束后，火災(zāi)主機(jī)會使準(zhǔn)備就緒信號停止5S后重新發(fā)出，各報警線路根據(jù)準(zhǔn)備就緒信號的變化重新上電啟動，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，列車網(wǎng)絡(luò)需要對每次的火警測試進(jìn)行記錄，本次測試完成后的第3天如果沒有進(jìn)行下一次測試，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)測試。

如有測試沒有通過則需使用可移動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

動車組火警系統(tǒng)的安全環(huán)路設(shè)計，HMI監(jiān)控功能，CAN BUS冗余設(shè)計火災(zāi)報警系統(tǒng)旁路功能及火警系統(tǒng)的檢測方面體現(xiàn)了火警系統(tǒng)的安全性。

參考文獻(xiàn)

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［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.

作者簡介：

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

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