李愛華，關(guān)明東，張智斌，劉鵬展，滕飛飛，孫銘浩

（沈陽地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司）

1 背景

為提高沈陽地鐵自控專業(yè)技術(shù)人員的水平，熟練掌握自控設(shè)備功能，解決在設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的軟、硬件上的技術(shù)難題，自2011年1月起，沈陽地鐵組織相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，提取部分1、2號(hào)線系統(tǒng)備品備件及測試工具，利用閑暇時(shí)間，籌備搭建沈陽地鐵自控實(shí)驗(yàn)室。這也是全國地鐵行業(yè)自控專業(yè)首個(gè)完全由運(yùn)營人員自主設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的專業(yè)性實(shí)驗(yàn)室。依托此實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)人員培訓(xùn)、實(shí)操演練、技術(shù)比武、故障模擬、設(shè)備功能測試、程序調(diào)試、科研技改、設(shè)備國產(chǎn)化研究和實(shí)踐創(chuàng)新能力等多項(xiàng)任務(wù)目標(biāo)。

2 自主設(shè)計(jì)、搭建實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)管理創(chuàng)新

自控實(shí)驗(yàn)室完全依照沈陽地鐵BAS、FAS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和既有設(shè)備設(shè)計(jì)，設(shè)備原值達(dá)81萬元，實(shí)驗(yàn)室包含BAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、FAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以及擴(kuò)建FAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等幾部分。

2.1 BAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

BAS系統(tǒng)的主要功能是對車站的給排水設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、自動(dòng)扶梯、電梯、照明等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控、全面的運(yùn)行管理與控制，并在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)迅速地進(jìn)入火災(zāi)運(yùn)行模式。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要分為4部分：人機(jī)交互平臺(tái)、控制與現(xiàn)場監(jiān)控模塊、網(wǎng)絡(luò)單元和繼電聯(lián)鎖電路及其控制的現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備。

人機(jī)交互平臺(tái)包括上位機(jī)平臺(tái)和現(xiàn)場觸摸屏監(jiān)控平臺(tái)，可以完成HMI程序的編寫與調(diào)試、模擬車站內(nèi)運(yùn)行工程的故障排查與預(yù)處理、人機(jī)界面操作舒適性的驗(yàn)證與修改等內(nèi)容?？刂婆c現(xiàn)場監(jiān)控模塊包括基于施耐德Quantum系列PLC所組成的主控PLC模塊及基于施耐德Momentum系列PLC所組成的現(xiàn)場監(jiān)控模塊，可實(shí)現(xiàn)程序編寫與調(diào)試，車站控制程序問題排查與預(yù)處理，新功能的調(diào)試與驗(yàn)證等內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)單元主要包括基于MOXA現(xiàn)場交換機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、基于施耐德獨(dú)有的Modbus Plus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)及基于開放協(xié)議的Modbus現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)單元承擔(dān)著BAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的通信工作，還提供對外通信接口的功能。自行設(shè)計(jì)繼電聯(lián)鎖電路，連接現(xiàn)場監(jiān)控模塊與現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備，可模擬現(xiàn)場設(shè)備的就地控制模式，培訓(xùn)運(yùn)營人員的現(xiàn)場操控能力。同時(shí)，繼電聯(lián)鎖電路預(yù)留故障設(shè)置與排查功能，可對運(yùn)營人員進(jìn)行故障處理的培訓(xùn)。

圖1 BAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)圖

2.2 FAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

FAS系統(tǒng)是在地鐵車站內(nèi)進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測、自動(dòng)報(bào)警及在發(fā)生災(zāi)害情況時(shí)，接收控制中心的命令或獨(dú)立組織指揮管轄范圍內(nèi)的防救災(zāi)工作，并自動(dòng)打印，記錄災(zāi)害事件的系統(tǒng)。FAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器、圖形顯示裝置、現(xiàn)場探測設(shè)備及監(jiān)控模塊、氣體滅火控制器、繼電聯(lián)鎖電路等5部分組成?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器采用霍尼韋爾公司生產(chǎn)的諾帝菲爾NFS2-3030平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場探測設(shè)備、防救災(zāi)設(shè)備狀態(tài)信息的接收、處理，以及在模擬災(zāi)害情況下做為主控制設(shè)備，聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)消防聯(lián)動(dòng)測試沙盤的防救災(zāi)設(shè)備動(dòng)作。圖形顯示裝置采用諾帝菲爾ONYXWorks Workstation軟件平臺(tái)，與NFS2-3030火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器進(jìn)行連接，在實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著消防聯(lián)動(dòng)救災(zāi)設(shè)備的控制與顯示、信息記錄、信息傳輸?shù)裙δ苄匀蝿?wù)?，F(xiàn)場探測設(shè)備及監(jiān)控模塊由智能探測器、觸發(fā)裝置、監(jiān)視及控制模塊組成。監(jiān)視及控制模塊可控制實(shí)驗(yàn)室消防聯(lián)動(dòng)測試沙盤防救災(zāi)設(shè)備動(dòng)作，及監(jiān)視防救災(zāi)設(shè)備動(dòng)作后的狀態(tài)。氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)采用諾帝菲爾RP-1002PLUS氣體滅火控制器，可實(shí)現(xiàn)緊急啟停按鈕的啟動(dòng)、停止功能，氣體噴灑指示燈、聲光警報(bào)器等設(shè)備控制功能，并且提供驅(qū)動(dòng)電磁閥的接口，用于啟動(dòng)氣體滅火設(shè)備。自主設(shè)計(jì)搭建的繼電聯(lián)鎖電路為防救災(zāi)聯(lián)動(dòng)設(shè)備的控制電路，由繼電器、接觸器、施耐德Momentum系列PLC等組成，實(shí)現(xiàn)模擬切斷非消防電源、應(yīng)急照明強(qiáng)制啟動(dòng)、消防水泵的控制功能。

圖2 FAS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)功能圖

2.3 實(shí)驗(yàn)室功能再擴(kuò)展

為了適應(yīng)地鐵運(yùn)營工作的深入開展，自控實(shí)驗(yàn)室在原有單車站FAS系統(tǒng)模擬的情況下，對FAS實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)FAS系統(tǒng)三車站成網(wǎng)模擬。實(shí)驗(yàn)室搭建了采用美國愛德華的EST3產(chǎn)品，模擬三座車站火災(zāi)報(bào)警功能、消防聯(lián)動(dòng)功能、環(huán)網(wǎng)通訊功能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的新建項(xiàng)目，配置板卡、添加探測設(shè)備，設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)關(guān)系、自主編程、編譯聯(lián)動(dòng)關(guān)系語句，設(shè)計(jì)光纖組網(wǎng)、傳輸程序等工作，提高了人員對消防設(shè)備及消防規(guī)范的深入理解，降低了對供應(yīng)商的依賴，提高處理故障的能力。利用實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)營人員還自行制作了一套FAS系統(tǒng)探測器測試板，測試版與FAS平臺(tái)回路相連，可實(shí)現(xiàn)FAS系統(tǒng)備品備件的測試工作，同時(shí)可以對查找設(shè)備具體的故障原因提供測試條件。

2.4 人才培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)將理論與實(shí)踐相結(jié)合的培訓(xùn)平臺(tái)，也是直接為日常檢修和技術(shù)改造提供服務(wù)的平臺(tái)，其在培養(yǎng)技術(shù)人員的獨(dú)立思考、創(chuàng)新能力方面起著不可或缺的重要作用。

一是培養(yǎng)技術(shù)過硬的應(yīng)用型人才。實(shí)驗(yàn)室在地鐵運(yùn)營專業(yè)人才的培養(yǎng)中具有十分重要的地位。首先，實(shí)踐性強(qiáng)是實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)顯著特點(diǎn)；其次，實(shí)驗(yàn)室在培訓(xùn)工作中培養(yǎng)人員理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的能力。

二是培養(yǎng)技術(shù)管理型的專業(yè)帶頭人。通過實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提高了實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)成員的理論知識(shí)及實(shí)際動(dòng)作操作能力，在運(yùn)營分公司的內(nèi)部形成了以實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)為骨干力量的技術(shù)核心人員，以實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)成員的“點(diǎn)”去帶動(dòng)其他班組的“面”，共同深入開展對專業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)、研究。

三是充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)訓(xùn)基地的作用。實(shí)驗(yàn)室在實(shí)際操作的培訓(xùn)和考核過程中起到了重要作用。實(shí)驗(yàn)室同時(shí)兼具BAS系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的作用，可對各個(gè)接口設(shè)備和基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。通過軟件編程、接線、故障排查、應(yīng)急操作及硬件組裝等，對運(yùn)營技術(shù)人員進(jìn)行比武練兵，提高了現(xiàn)場人員的技術(shù)能力。

2.5 人才培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)室在設(shè)備的日常維護(hù)、故障處理和技術(shù)改造等方面同樣發(fā)揮了積極的作用。

地鐵工程規(guī)模大、所含設(shè)備種類多、技術(shù)難度高，相互間接口復(fù)雜，同時(shí)為了保證正常的運(yùn)營秩序，設(shè)備的日常維護(hù)工作需要做到全面、細(xì)致。通過實(shí)驗(yàn)室對現(xiàn)行系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、性能指標(biāo)進(jìn)行測試，評(píng)估其可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，針對各類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)制定處置措施，這樣既不影響正常運(yùn)營的秩序，又提高了檢修效率。當(dāng)?shù)罔F內(nèi)發(fā)生設(shè)備故障且存在處理技術(shù)難點(diǎn)時(shí)，可利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對發(fā)生的故障進(jìn)行模擬分析測試，找到故障原因，并對故障制定處理方案，這樣可以提高處理此類故障的維修效率。

2.6 產(chǎn)、學(xué)、研交流

對于整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)項(xiàng)目來說，把實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為集培訓(xùn)、研究與技術(shù)交流于一體的開放性、多功能技術(shù)平臺(tái)，也是促進(jìn)技術(shù)管理創(chuàng)新的一個(gè)非常重要的途徑。實(shí)驗(yàn)室致力于成為沈陽地鐵運(yùn)營分公司機(jī)電設(shè)備維護(hù)、調(diào)度管理系統(tǒng)及應(yīng)急演練等方面高效率、低風(fēng)險(xiǎn)的交流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，滿足未來新線建設(shè)和技術(shù)擴(kuò)展的需要，同時(shí)與接口部門進(jìn)行技術(shù)交流與研究，更好的服務(wù)于設(shè)備維護(hù)及創(chuàng)新管理。實(shí)驗(yàn)室作為一個(gè)綜合性的服務(wù)交流平臺(tái)，與高校、科研院所、設(shè)計(jì)院及設(shè)備生產(chǎn)廠家的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行溝通、交流。在實(shí)驗(yàn)室建成后，多次組織設(shè)計(jì)院、設(shè)備生產(chǎn)廠家、設(shè)備集成商等單位進(jìn)行技術(shù)交流活動(dòng)，使地鐵運(yùn)營人員在第一時(shí)間了解和學(xué)習(xí)新設(shè)計(jì)理念、新設(shè)備技術(shù)的同時(shí)，做到了產(chǎn)、學(xué)、研的同步。

圖3 實(shí)驗(yàn)室

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)室所用設(shè)備采用已有的備品備件，未另行采購。節(jié)約設(shè)備成本約47萬元；設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及驗(yàn)收工作均由沈陽地鐵運(yùn)營分公司的專業(yè)技術(shù)人員利用業(yè)余時(shí)間獨(dú)立完成，節(jié)約人工成本約18萬元。實(shí)驗(yàn)室建成后，可對地鐵運(yùn)營人員進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)，節(jié)省到其他城市地鐵的送外培訓(xùn)費(fèi)用。按照1、2號(hào)線線路專業(yè)技術(shù)及一般使用人員方面考慮，共需對50人進(jìn)行培訓(xùn)，每名人員的培訓(xùn)費(fèi)用按3000元計(jì)算，可節(jié)省送外培訓(xùn)費(fèi)用約為15萬元。

圖4 實(shí)驗(yàn)室BAS試驗(yàn)平臺(tái)（上）、FAS（下）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

利用實(shí)驗(yàn)室對技術(shù)改造的方案進(jìn)行前期的模擬測試，提出改進(jìn)意見，然后在實(shí)際改造中予以實(shí)施，這樣會(huì)提高技術(shù)改造的成功率、降低技術(shù)改造成本。實(shí)驗(yàn)室建成至今，利用實(shí)驗(yàn)室深入研究分析，成功實(shí)施了1號(hào)線區(qū)間排水泵水位傳感器的改造、1號(hào)線FAS系統(tǒng)通信環(huán)網(wǎng)故障改造、1號(hào)線氣滅盤固件版本程序的升級(jí)、2號(hào)線BAS系統(tǒng)PLC固件版本的升級(jí)、2號(hào)線氣體滅火系統(tǒng)電池閥接線端子改造、2號(hào)線站臺(tái)板下感溫電纜故障的改造、2號(hào)線BAS系統(tǒng)施耐德交換機(jī)獨(dú)立供電改造及消火栓按鈕測試版的開發(fā)及應(yīng)用等技術(shù)改造，解決了諸多故障，提升了地鐵自控專業(yè)各系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，為公司節(jié)省了備件置換、維修成本約105萬元。

參考文獻(xiàn)：

[1] 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50116-2013 中國計(jì)劃出版社，2013.9.

[2] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50157-2013，中國建筑工業(yè)出版社，2013.8.