黃永波

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣州 510010）

1 研究背景

隨著全國城市軌道交通網(wǎng)絡化建設的快速發(fā)展，不同形式的換乘車站也越來越多。如何對換乘車站的火災自動報警系統(tǒng)(fire alarm system，F(xiàn)AS)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)(building automation system，BAS)、變電所綜合自動化系統(tǒng)(power supervisory control and data acquisition，PSCADA)等底層弱電系統(tǒng)進行經(jīng)濟、合理的配置，車站級FAS、BAS、PSCADA之間如何配合實現(xiàn)對換乘站內設備的控制，以保證各系統(tǒng)在正常和災害情況下的高效、可靠運行，已成為各地城市軌道交通建設十分重要的研究課題和思考方向。

為了更好地把握換乘車站 FAS、BAS、PSCADA的系統(tǒng)構成原則、組網(wǎng)方案、控制方式，必須對各種形式的換乘車站分類考慮。將換乘車站按票資結算方式、土建銜接形式以及工程實施時間進行分類：從票資結算方式上分為付費區(qū)換乘和非付費區(qū)換乘方式；從土建銜接形式上分為站臺換乘、站廳換乘、通道換乘、混合換乘等形式；從工程建設時序上分為[1]：換乘各線路土建、機電設備和建筑裝修均分期實施；換乘各線路土建同期實施，機電設備和建筑裝修分期實施；換乘各線路土建、機電設備和建筑裝修均同期實施。

2 換乘站弱電系統(tǒng)的設置方式

換乘車站各線路土建、機電設備系統(tǒng)和建筑裝修建設時序的不同，對換乘站機電設備及系統(tǒng)的設計原則影響較大。因此，主要從工程建設時序方面對換乘站FAS、BAS、PSCADA的構成原則、組網(wǎng)方案及控制方式的設計進行論述。

2.1 土建、機電和裝修均分期實施

對于土建、機電設備和建筑裝修均分期實施的換乘車站通常按各線路單獨設置車站控制室[2]，換乘的各線路之間基本上不存在共用的公共空間和機電設備，因此，此類換乘車站各機電系統(tǒng)的設置方式較為簡單。

2.1.1 FAS的設置方式

2.1.1.1 構成原則、組網(wǎng)方案

對于此類換乘車站，由于各線路之間基本不存在共用的物理空間及被控機電設備，為便于工程實施及后期運營管理，宜按各線路單獨設置 FAS[3]，分別實現(xiàn)對換乘各線內火災情況探測和相關設備監(jiān)控。不同線路的FAS控制盤分別接入各自線路的上層監(jiān)控管理系統(tǒng)。同時，為實現(xiàn)不同線路之間的信息互通，兩條線的FAS控制盤之間應做接口互聯(lián)。系統(tǒng)網(wǎng)絡構成如圖1所示。

圖1 土建、機電設備和建筑裝修均分期實施的換乘車站FAS網(wǎng)絡構成Fig.1 FAS network of transfer stations with civil engineering，mechanical and electrical equipment， and building decorations implemented in stages

2.1.1.2 控制方式

對于此種分線設置 FAS的換乘站，各線路的FAS既能互通火災信息，又能保持相對獨立的工作。各線路的FAS設備分別實現(xiàn)對其轄區(qū)的火災探測報警及對轄區(qū)的警鈴、防火卷簾、消防水泵、排煙風機等設備的直接控制和對自動檢票機的聯(lián)動控制[4]。同時，通過底層的互聯(lián)接口，發(fā)生火災災情的線路將火災信息通報給換乘線路，由其判斷并實現(xiàn)對相關系統(tǒng)的聯(lián)動控制，包括換乘線路是否需要正壓送風、自動檢票機是否需要釋放、空調大系統(tǒng)是否需要停運等。

2.1.2 BAS的設置方式

2.1.2.1 構成原則、組網(wǎng)方案

與FAS同理，對于此類換乘車站也宜按換乘各線獨立設置 BAS，分別實現(xiàn)對相關機電設備的監(jiān)控。同時，不論換乘站的建筑形式和防排煙模式設置方式，各線BAS之間不需要直接進行接口通信。災害情況下，均作為由換乘各線路的 FAS主導的聯(lián)動控制子系統(tǒng)，分別接受各線路 FAS的聯(lián)動控制命令，從而達到指令唯一、界面清晰、接口簡化。系統(tǒng)網(wǎng)絡構成如圖2所示。

圖2 土建、機電設備和建筑裝修均分期實施的換乘車站BAS網(wǎng)絡構成Fig.2 BAS network of transfer stations with civil engineering，mechanical and electrical equipment， and building decorations implemented in stages

2.1.2.2 控制方式

設備直接控制權限按各線設備由各自的 BAS分別控制；火災情況下，全站的消防救災權限將根據(jù)FAS的指令，由各線路分別指揮。

2.1.3 PSCADA的設置方式

2.1.3.1 構成原則、組網(wǎng)方案

與BAS同理，對于此類換乘車站，車站變電所分期分別建設，兩條線路的變電所分別向各自線路設備供電，車站PSCADA亦按線路分別設置，分別實現(xiàn)對所內供電設備的監(jiān)控。同時，不論換乘站的建筑形式和防排煙模式設置方式，各線PSCADA之間不需要直接進行接口通信。災害情況下，均作為由換乘各線路的FAS主導的聯(lián)動控制子系統(tǒng)，分別接受各線路FAS的聯(lián)動控制命令，從而達到指令唯一、界面清晰、接口簡化。系統(tǒng)網(wǎng)絡構成如圖3所示。

圖3 土建、機電設備和建筑裝修均分期實施的換乘車站PSCADA網(wǎng)絡構成Fig.3 PSCADA network of transfer stations with civil engineering， mechanical and electrical equipment， and building decorations implemented in stages

2.1.3.2 控制方式

設備直接控制權限按各線設備由各自的 PSCADA分別控制；火災情況下，全站的消防救災權限將根據(jù)FAS的指令，由各線路分別指揮。

2.2 土建同期實施而機電和裝修均分期實施

對于土建同期實施但各線路機電設備和建筑裝修分期實施的節(jié)點換乘車站，為盡量實現(xiàn)物理空間的資源共享并便于后期運營管理，各線路合設車站控制室。同時，此類換乘車站換乘的各線路之間也存在一定的共用的公共空間和機電設備。

2.2.1 FAS的設置方式

2.2.1.1 構成原則、組網(wǎng)方案

對于此類換乘車站，F(xiàn)AS的設置主要有2種方案。

方案 1：分線路分別設置 FAS。該方案與土建、機電設備和建筑裝修均分期實施的換乘車站FAS設置方案相同。

方案 2：整個車站合設一套 FAS。該方案由先建線路預留車站內其余后建部分及后建線路相鄰區(qū)間FAS的系統(tǒng)容量，同時預留與換乘線路車站級監(jiān)控系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡通信接口，待后建線路實施時，先建線路FAS通過該預留接口接入后建線路的全線網(wǎng)絡中，并同時向各換乘線路的車站級和中央級監(jiān)控系統(tǒng)報告火災信息。方案2系統(tǒng)網(wǎng)絡構成如圖4所示。

圖4 土建同期實施、機電設備和建筑裝修分期實施的節(jié)點換乘車站FAS網(wǎng)絡構成Fig.4 FAS network of transfer stations with civil engineering aspects implemented synchronously， but mechanical and electrical equipment and building decorations implemented in stages

方案1適用于車站通風空調系統(tǒng)按車站分別配置且換乘各線路建設時序間隔2年以上的情況。方案2適用于車站通風空調系統(tǒng)按一套系統(tǒng)配置且換乘各線路建設時序間隔在2年以內的情況。為保證消防驗收順利通過，建議盡量采用方案 2，尤其對于先期開通的線路在下方、后期開通的線路在上方的建筑形式的換乘車站，更應采用方案2。

2.2.1.2 控制方式

整個車站設置一套FAS時，該套FAS設備實現(xiàn)對其轄區(qū)的所有火災探測報警及警鈴、防火卷簾、自動檢票機、消防水泵、排煙風機等設備的控制。對共用站廳的換乘方式的車站，任意線路公共區(qū)發(fā)生火災，全站的自動檢票機均須斷電釋放。

2.2.2 BAS的設置方式

2.2.2.1 構成原則、組網(wǎng)方案

與FAS同理，對于此類換乘車站，在換乘各線路建設時序相隔較長的情況下，可按線路分別設置BAS；在換乘各線路建設時序相隔較短的情況下，全站宜盡量合設一套BAS，并預留對后建線路相關機電設備進行監(jiān)控的系統(tǒng)容量，從而實現(xiàn)對整個車站及換乘各線路區(qū)間相關機電設備的監(jiān)控。該套BAS需分別接入換乘各線路的車站級監(jiān)控系統(tǒng)，向各換乘線路車站級和中央級監(jiān)控系統(tǒng)上傳監(jiān)控管理信息。合設BAS方案系統(tǒng)網(wǎng)絡構成如圖5所示。

2.2.2.2 控制方式

對于此類換乘車站，應以先建線路控制為主，后建線路控制為輔。正常情況下，車站及換乘各線區(qū)間設備均由先建線路監(jiān)控。車站或先建線路區(qū)間發(fā)生火災時，消防救災由先建線路統(tǒng)一指揮；后建線路區(qū)間發(fā)生火災時，消防救災由后建線路統(tǒng)一指揮。

2.2.3 PSCADA的設置方式

2.2.3.1 構成原則、組網(wǎng)方案

對于此類換乘車站，變電所設置可根據(jù)換乘車站的形式進行考慮[5]。

當車站降壓變電所合設，牽引變電所分設時，車站降壓變電所(含跟隨所)負責全站的動力及照明供電，PSCADA在先建線路的車站級監(jiān)控系統(tǒng)中集成，由先建線路的電力調度監(jiān)控管理。換乘各線路的牽引變電所分別設置，向各自線路牽引供電，互不影響。各線路的PSCADA在各線車站級監(jiān)控系統(tǒng)中集成，由各自的電力調度系統(tǒng)監(jiān)控管理。

圖5 土建同期實施、機電設備和建筑裝修分期實施的節(jié)點換乘車站BAS網(wǎng)絡構成Fig.5 BAS network of transfer stations with the civil engineering aspects implemented synchronously， but mechanical and electrical equipment and building decorations implemented in stages

當車站降壓變電所和牽引變電所均分設時，換乘各線路的降壓變電所、牽引變電所均單獨設置。各線的PSCADA在各線車站級監(jiān)控系統(tǒng)中集成，由各自的電力調度系統(tǒng)監(jiān)控管理。

2.2.3.2 控制方式

車站降壓變電所(含跟隨所)合設、牽引變電所分設時，降壓變電所部分的控制權限歸入先建成開通運營線路的電力監(jiān)控系統(tǒng)，由先建成開通運營線路的電力調度系統(tǒng)監(jiān)控管理；牽引變電所部分由各線路的電力調度系統(tǒng)分別監(jiān)控管理。

兩條系統(tǒng)的降壓變電所、牽引變電所等均單獨設置時，其控制權限均分屬各自線路的電力監(jiān)控系統(tǒng)。各線PSCADA在各線車站級監(jiān)控系統(tǒng)中集成，分別由各自的電力調度系統(tǒng)監(jiān)控管理。

2.3 土建、機電和裝修均同期實施

對于土建、機電設備和建筑裝修均同期實施的節(jié)點換乘車站，最利于實現(xiàn)物理空間和機電設備的資源共享，也更便于后期的運營管理。對于此類換乘車站，通常采用各線路合設車站控制室的方式。

2.3.1 FAS的設置方式

2.3.1.1 構成原則、組網(wǎng)方案

對于此類換乘車站，可整個車站合設一套 FAS，管轄范圍包括整個換乘車站及換乘各線路的相鄰區(qū)間。FAS控制盤同時接入各換乘線路的車站級監(jiān)控系統(tǒng)，向各換乘線路車站級和中央級監(jiān)控系統(tǒng)報告火災信息。

2.3.1.2 控制方式

整個車站設置一套FAS時，F(xiàn)AS設備實現(xiàn)對轄區(qū)的所有火災探測報警及警鈴、防火卷簾、自動檢票機、消防水泵、排煙風機等設備的控制。對共用站廳的換乘車站，任意線路公共區(qū)發(fā)生火災，全站自動檢票機均須斷電釋放。對于中央級的監(jiān)控管理權限，以換乘線路中客流較大的線路為主，管轄整個車站及該線所在線路的區(qū)間；以其他線路為輔，僅管轄該線所在線路的區(qū)間。

2.3.2 BAS的設置方式

2.3.2.1 構成原則、組網(wǎng)方案

與FAS同理，對于此類換乘車站，可整個車站合設一套BAS，管轄范圍包括整個換乘車站及換乘各線路的相鄰區(qū)間。該套BAS同時接入各換乘線路的車站級監(jiān)控系統(tǒng)，向各換乘線路車站級和中央級監(jiān)控系統(tǒng)上傳監(jiān)控管理信息。

2.3.2.2 控制方式

一般情況下，BAS對車站通風空調大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、水系統(tǒng)、隧道通風系統(tǒng)(包括車站隧道和相鄰區(qū)間隧道)設備及其他相關機電設備的控制均由站級聯(lián)動完成。

火災情況下，對車站通風空調大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、水系統(tǒng)設備及其他相關機電設備的控制由站級聯(lián)動完成，對隧道通風系統(tǒng)(包括車站隧道和相鄰區(qū)間隧道)設備的控制由所在線路中央級監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)布指令，站級BAS執(zhí)行聯(lián)動完成。對于中央級的監(jiān)控管理權限，以換乘線路中客流較大的線路為主，管轄換乘各線共用的站廳公共區(qū)、專用的車站區(qū)域及區(qū)間隧道，以其他線路為輔，僅管轄該線所在線路專用的車站區(qū)域及區(qū)間隧道。對于同站臺平行換乘的車站(例如廣州地鐵沙園站、嘉禾站)，需由車站人工確認發(fā)生火災的實際具體位置，并與其所在線路的控制中心取得聯(lián)系，由控制中心發(fā)布指令，站級BAS執(zhí)行完成聯(lián)動控制功能。

2.3.3 PSCADA的設置方式

2.3.3.1 構成原則、組網(wǎng)方案

此類換乘車站的降壓變電所可統(tǒng)一設置，由客流較大的線路負責整個車站變電所的建設；換乘各線路的牽引變電所分別設置，分別向各自線路牽引供電，互不影響。各線的PSCADA亦分別設置。

2.3.3.2 控制方式

車站降壓變電所和客流較大的線路(以下簡稱A線)的牽引變電所由A線PSCADA監(jiān)控，A線PSCADA在A線車站級監(jiān)控系統(tǒng)中集成，由A線的電力調度系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控指揮，并預留接入換乘線路(以下簡稱B線)車站級監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口，B線電力調度系統(tǒng)具有監(jiān)視權；B線的牽引變電所PSCADA單獨設置，并在B線車站級監(jiān)控系統(tǒng)中集成，由B線電力調度系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控指揮。

3 結語

綜上所述，在城市軌道交通工程中FAS、BAS、PSCADA等弱電子系統(tǒng)的設置需綜合考慮土建、機電設備和建筑裝修等不同專業(yè)的建設時序以及線路特點、換乘形式、空間布局等多方面的因素。論述中僅涉及目前為止出現(xiàn)的幾種主要、典型情況下的換乘站的FAS、BAS、PSCADA的設置方式和建議，希望起到一定的借鑒作用。在具體的換乘車站設計過程中，還需根據(jù)實際的外部因素和內部條件全方位地分析和決策，以求達到最合理、最優(yōu)化的配置，從而最大限度地提高系統(tǒng)運行的可靠性和運營管理的高效性。