劉立鴻，陳軍晶

（1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100086；2.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100048）

1 引言

在地鐵隧道穿越河流、湖泊水域時(shí)，應(yīng)有效地減少河水涌入隧道造成的災(zāi)害損失。地鐵防淹門控制系統(tǒng)（FYM）作為地鐵防災(zāi)救災(zāi)設(shè)備，平時(shí)狀態(tài)下極少使用，但在緊急狀態(tài)下又必須立即啟動(dòng)，所以地鐵防淹門控制系統(tǒng)需具有極高的可靠性及安全性。地鐵電動(dòng)防淹門應(yīng)滿足平時(shí)防淹、戰(zhàn)時(shí)防空的需求，實(shí)現(xiàn)防空防災(zāi)一體化，使地鐵工程的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和戰(zhàn)略效益得以充分發(fā)揮。

2 地鐵電動(dòng)防淹門應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)現(xiàn)有的地鐵隧道防淹門（以下簡稱“防淹門”）主要包括降落式、平開立轉(zhuǎn)式2 種結(jié)構(gòu)。根據(jù)垂直降落式防淹門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需在地鐵車站設(shè)置一個(gè)大于門洞尺寸的設(shè)備機(jī)房（防淹門控制室），以便存放防淹門的門扇及啟閉裝置。而平開立轉(zhuǎn)式防淹門，只需將門扇設(shè)置在平行于行車方向軌行區(qū)兩側(cè)的小設(shè)備機(jī)房（防淹門控制室）。受制于特殊的施工條件，個(gè)別線路會(huì)采用上下布置的區(qū)間隧道，這時(shí)由于底層隧道上方?jīng)]有空間設(shè)置設(shè)備機(jī)房，所以無法安裝降落式防淹門。

3 電動(dòng)防淹門系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 機(jī)械部分

3.1.1 降落式防淹門機(jī)械組成

降落式防淹門機(jī)械系統(tǒng)由門扇、門框、閉鎖（擠壓梁）、機(jī)械鎖定裝置（支撐臂）、啟閉機(jī)、電動(dòng)閘閥、控制系統(tǒng)等幾部分組成。

3.1.2 平開立轉(zhuǎn)式防淹門機(jī)械組成

平開立轉(zhuǎn)式防淹門機(jī)械系統(tǒng)由門扇、門框、旋轉(zhuǎn)平移鉸頁裝置、啟閉裝置、閉鎖裝置、止水裝置、軌道密封裝置和自動(dòng)輔助鎖閉裝置等組成。

3.2 電控部分

降落式及平開立轉(zhuǎn)式防淹門控制原理基本相同。

防淹門設(shè)置1 套獨(dú)立的、以PLC 為核心的控制設(shè)備。控制系統(tǒng)包括所有完成操作程序所需要的控制設(shè)備、斷路器、接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、繼電器、指示燈、限位開關(guān)、接近開關(guān)傳感器、報(bào)警蜂鳴器、直流24V 電源等。

防淹門電氣控制系統(tǒng)的核心設(shè)備為可編程控制器（PLC），平均無故障時(shí)間長，可靠性高，設(shè)備帶點(diǎn)能力強(qiáng)；PLC 設(shè)備模塊化，方便維護(hù)和更換，可擴(kuò)展多個(gè)I/O 模塊，方便日后擴(kuò)展。

防淹門電氣控制系統(tǒng)中，主要的被控制設(shè)備如啟閉機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等，均邏輯控制互鎖，當(dāng)其中1 臺(tái)電機(jī)動(dòng)作時(shí)，其他相關(guān)電機(jī)不能同時(shí)發(fā)生動(dòng)作。同時(shí)，電機(jī)本身硬接線互鎖，即啟閉機(jī)上升與啟閉機(jī)下降互鎖；機(jī)械鎖定裝置解鎖和機(jī)械鎖定裝置閉鎖互鎖；閉鎖擠壓裝置解鎖和閉鎖擠壓裝置閉鎖互鎖。

3.2.1 基本功能

（1）采用PLC 控制；（2）設(shè)遠(yuǎn)方（車控室）控制和就地控制；就地控制應(yīng)優(yōu)先于遠(yuǎn)方控制；（3）在車控室控制單元可實(shí)現(xiàn)各防淹門單獨(dú)手動(dòng)全開、全關(guān)和停止；（4）在就地控制單元可實(shí)現(xiàn)各防淹門單獨(dú)手動(dòng)全開、全關(guān)和停止；（5）可顯示隧道水位等；（6）設(shè)置操作控制權(quán)限；（7）實(shí)現(xiàn)鎖定/拔出；（8）關(guān)門請求/復(fù)歸；（9）有關(guān)專業(yè)其他要求。

3.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

每道防淹門設(shè)一面電控柜，電控柜布置在車站防淹門控制室內(nèi)。防淹門電控柜是以PLC 成套裝置為核心，依靠位置開關(guān)、液位傳感器等末端檢測單元，對本車站左、右線隧道防淹門及其附屬設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，對液位傳感器送來的水位信號(hào)進(jìn)行比較和確認(rèn)。并將上述所有信息通過BAS 系統(tǒng)上傳給綜合監(jiān)控系統(tǒng)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)再上傳至中央控制中心。

防淹門控制系統(tǒng)通過區(qū)間或者車站水泵房的液位傳感器采集水位信息，當(dāng)水位達(dá)到危險(xiǎn)水位后，防淹門控制系統(tǒng)發(fā)出水位報(bào)警信號(hào)，車站工作人員確認(rèn)報(bào)警信息準(zhǔn)確后，向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出請求關(guān)門信號(hào)，當(dāng)接收到允許關(guān)門信號(hào)后，可由工作人員就地控制柜操作關(guān)門，也可在車控室IBP 盤上直接遠(yuǎn)程操作關(guān)門，當(dāng)防淹門關(guān)門動(dòng)作開始后，首先防淹門電動(dòng)鎖定裝置啟動(dòng)，拉開防淹門鎖定設(shè)備，當(dāng)鎖定設(shè)備完全開啟后，啟閉卷揚(yáng)機(jī)開始動(dòng)作，勻速下放防淹門至底門檻后，卷揚(yáng)機(jī)自動(dòng)停止，防淹門關(guān)門動(dòng)作全部完成。

當(dāng)車站工作人員確認(rèn)水位消退后，可就地控制或者遠(yuǎn)程IBP 盤控制防淹門控制系統(tǒng)開啟防淹門，當(dāng)防淹門開門動(dòng)作開始后，防淹門控制系統(tǒng)首先控制啟閉卷揚(yáng)機(jī)動(dòng)作，啟閉卷揚(yáng)機(jī)勻速提升防淹門至鎖定高度以上后，啟閉卷揚(yáng)機(jī)停止動(dòng)作；然后電動(dòng)鎖定裝置開始啟動(dòng)，勻速推動(dòng)鎖定梁至鎖定位置，當(dāng)完全到達(dá)鎖定位置后，電動(dòng)鎖定裝置停止動(dòng)作，防淹門開門動(dòng)作完成，并將信號(hào)上傳至車控系統(tǒng)。

3.2.3 電氣控制原理

防淹門電氣控制系統(tǒng)（FYM）采用可編程控制器作為主控制設(shè)備，采用液位變送器作為水位信號(hào)采集裝置采集水位數(shù)字信號(hào)，傳輸給防淹門電氣控制系統(tǒng)（FYM）。

當(dāng)?shù)罔F軌行區(qū)開始積水時(shí)，防淹門水位監(jiān)測系統(tǒng)就地和車站綜合監(jiān)控室內(nèi)同時(shí)發(fā)出預(yù)報(bào)警信號(hào)，防淹門電氣控制系統(tǒng)（FYM）電鈴響起；當(dāng)?shù)罔F軌行區(qū)水位信號(hào)達(dá)到能威脅車輛行駛安全時(shí)，防淹門水位監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)同時(shí)就地和車站綜合監(jiān)控室內(nèi)警笛報(bào)警；經(jīng)地鐵運(yùn)營相關(guān)部門同意后，由地鐵操作人員操作“請求關(guān)門”按鈕向信號(hào)系統(tǒng)（NT）發(fā)出請求關(guān)門信號(hào)，信號(hào)系統(tǒng)（NT）確認(rèn)地鐵軌行區(qū)間相關(guān)位置沒有列車行駛、危險(xiǎn)區(qū)域也沒有相關(guān)人員后，即可“允許關(guān)門”信號(hào)。防淹門電氣控制系統(tǒng)（FYM）收到信號(hào)系統(tǒng)（NT）允許關(guān)門信號(hào)后，由人工操作關(guān)閉防淹門。

正常狀態(tài)下，地鐵防淹門由電動(dòng)鎖定裝置鎖定于鎖定裝置上，收到信號(hào)系統(tǒng)（NT）發(fā)出的允許關(guān)門信號(hào)后，人工發(fā)出關(guān)門指令，電動(dòng)鎖定裝置啟動(dòng)，拉開鎖定裝置，啟閉機(jī)/卷揚(yáng)機(jī)再關(guān)閉防淹門至關(guān)到位狀態(tài)。當(dāng)水位退去，確認(rèn)地鐵軌行區(qū)安全后，可開啟防淹門；首先啟閉機(jī)/卷揚(yáng)機(jī)開啟防淹門至鎖定位置以上50 mm，電動(dòng)鎖定裝置啟動(dòng)，推動(dòng)鎖定梁復(fù)位，最后開啟防淹門至開到位狀態(tài)。

3.2.4 控制方式

1）每道防淹門設(shè)一個(gè)就地控制柜，就地控制地鐵防淹門的關(guān)閉和開啟；同時(shí)通過車站綜合監(jiān)控室內(nèi)IBP 盤防淹門控制按鈕，可對防淹門進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，實(shí)現(xiàn)對防淹門就地控制和遠(yuǎn)方控制。

2）每一道防淹門的控制方式均設(shè)車控室控制和就地控制2 種選擇方式。檢修手動(dòng)控制只用于調(diào)試、檢修情況，不用于正常的防淹門運(yùn)行控制。

3）每一個(gè)就地單元配置有一個(gè)控制方式選擇開關(guān)，用于就地手動(dòng)、就地檢修、遠(yuǎn)方控制的選擇。選擇開關(guān)設(shè)有就地手動(dòng)、就地檢修、遠(yuǎn)方控制3 個(gè)位置，實(shí)現(xiàn)控制方式的選擇和就地操作閉鎖。

4）運(yùn)行控制方式

為保障行車安全，運(yùn)行控制方式總的要求是：區(qū)間水位報(bào)警為自動(dòng)報(bào)警方式，門體控制為人工操作控制模式。

根據(jù)需要，在通過信號(hào)系統(tǒng)確認(rèn)后，通過車控室IBP 或就地控制柜下發(fā)開/ 關(guān)防淹門等相關(guān)控制命令至就地單元PLC，實(shí)現(xiàn)防淹門的開/關(guān)控制。

3.2.5 防淹門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及詳細(xì)功能

防淹門控制系統(tǒng)以防淹門控制的有關(guān)要求和國家及行業(yè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)依據(jù)，防淹門控制采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分為車控監(jiān)控層和就地監(jiān)控層，能夠在遠(yuǎn)方（車控室）和就地通過人工操作實(shí)現(xiàn)防淹門的控制、運(yùn)行監(jiān)視和水位檢測等功能。硬件、軟件足設(shè)計(jì)要求，控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確可靠、靈活有效地完成對防淹門的控制和監(jiān)視。

1）遠(yuǎn)方監(jiān)控

遠(yuǎn)方監(jiān)控主要包括車控室IBP 盤防淹門控制器等。IBP 盤防淹門控制器設(shè)置在車站綜合監(jiān)控室內(nèi)，主要設(shè)備和元器件包含IBP 盤上的控制按鈕、信號(hào)指示燈、報(bào)警電笛、報(bào)警電鈴等設(shè)備。車控室ISCS 及OCC 監(jiān)視主要通過與就地PLC 與綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。遠(yuǎn)方監(jiān)控功能及系統(tǒng)在ISCS 中集成由ISCS 實(shí)現(xiàn)。

2）就地監(jiān)控

就地監(jiān)控由各防淹門就地控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。設(shè)就地控制單元，每套內(nèi)置1 套PLC 單元模塊，分別組成相對獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并與各車站監(jiān)控層單元連接，采用通信和I/O 方式與綜合監(jiān)控系統(tǒng)、車站信號(hào)系統(tǒng)連接。

每套就地控制柜主要由可編程序控制器、信號(hào)檢測元件、控制電源、報(bào)警器等組成，通過就地控制箱進(jìn)行防淹門就地操作控制，主要完成數(shù)據(jù)采集、處理和通信功能。

3）控制權(quán)

（1）控制權(quán)設(shè)遠(yuǎn)方及就地2 級，可在就地進(jìn)行切換；（2）遠(yuǎn)方監(jiān)控由車控室IBP 實(shí)現(xiàn)，就地監(jiān)控由人防防淹門控制柜實(shí)現(xiàn)；（3）在進(jìn)行控制權(quán)切換時(shí)，運(yùn)行無擾動(dòng)和誤動(dòng)。

4）主要功能

一是遠(yuǎn)方（車控室）監(jiān)控。主要完成對地鐵防淹門的遠(yuǎn)控和軌行區(qū)水位信號(hào)的監(jiān)測，并接收地鐵信號(hào)系統(tǒng)（NT）的信號(hào)，根據(jù)地鐵運(yùn)行的實(shí)際需求，在地鐵車站控制室內(nèi)IBP 盤防淹門控制按鈕將關(guān)閉/開啟命令下發(fā)至防淹門電氣控制柜，實(shí)現(xiàn)防淹門的關(guān)閉/開啟。

二是就地單元控制。防淹門電氣控制柜主要由可編程序控制器、水位檢測、電機(jī)控制器、人機(jī)界面組成。相關(guān)功能如下：（1）防淹門相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和處理；（2）運(yùn)行監(jiān)視和故障報(bào)警；（3）防淹門啟閉控制；（4）權(quán)限切換；（5）通信。

三是全運(yùn)行監(jiān)測。為了確保防淹門的正常運(yùn)行，除對防淹門的安全可靠的控制外，還應(yīng)對一些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測：（1）防淹門位置開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測；（2）防淹門超行程位置狀態(tài)報(bào)警和保護(hù)；（3）地鐵軌行區(qū)水位狀態(tài)監(jiān)測。

四是電氣聯(lián)鎖和保護(hù)。系統(tǒng)控制回路應(yīng)具有短路等保護(hù)功能。

4 電動(dòng)防淹門與其他專業(yè)接口設(shè)計(jì)

4.1 與動(dòng)力照明專業(yè)接口

防淹門控制室需設(shè)置應(yīng)急照明，照度按100%正常照度考慮。防淹門靠近車站側(cè)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明，照度按100%正常照度考慮。防淹門控制室由動(dòng)力照明專業(yè)提供專用接地銅排，供防淹門控制柜接地使用。接地銅排應(yīng)與車站綜合接地網(wǎng)可靠連接，最終保證防淹門控制柜接地電阻不大于1Ω。

4.2 與通信專業(yè)接口

通信專業(yè)應(yīng)在防淹門靠近車站側(cè)設(shè)置視頻監(jiān)控裝置，保證車站控制室可通過視頻畫面遠(yuǎn)程監(jiān)視防淹門狀態(tài)。

4.3 與信號(hào)專業(yè)接口

地鐵防淹門控制系統(tǒng)（FYM）向地鐵信號(hào)系統(tǒng)（NT）提供防淹門開到位狀態(tài)和系統(tǒng)請求關(guān)門信號(hào)，2 種信號(hào)狀態(tài)均需無源干節(jié)點(diǎn)；信號(hào)系統(tǒng)給防淹門系統(tǒng)提供同意關(guān)門信號(hào)（無源干節(jié)點(diǎn)，常開點(diǎn)）。當(dāng)需要關(guān)門時(shí)，由防淹門向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出請求關(guān)門信號(hào)，如行車安全可以關(guān)門，則有信號(hào)系統(tǒng)返回防淹門系統(tǒng)同意關(guān)門信號(hào)，可操作防淹門關(guān)閉。所有與信號(hào)之間的物理接點(diǎn)均采用“雙斷”電路，且相關(guān)繼電器型號(hào)符合信號(hào)專業(yè)要求。

4.4 與BAS 專業(yè)接口

防淹門系統(tǒng)（FYM）與BAS 系統(tǒng)的接口分界在防淹門電控柜的PLC 通訊模塊處，通信接口采用RS485 接口，冗余配置，通信協(xié)議采用MODBUS RTU 協(xié)議，通信電纜為屏蔽雙絞線。FG 向BAS 傳輸門的開、關(guān)狀態(tài)、水位信息、水位上漲速度報(bào)警信息及主要設(shè)備的狀態(tài)信息等。

4.5 與綜合監(jiān)控（ISCS）專業(yè)接口

地鐵防淹門控制系統(tǒng)(FYM)與綜合監(jiān)控（ISCS）系統(tǒng)IBP盤的接口類型采用硬線連接方式。FYM 系統(tǒng)向IBP 盤提供防淹門狀態(tài)、水位報(bào)警等信息。并且IBP 盤可遠(yuǎn)程控制關(guān)門、開門和停止。ISCS 系統(tǒng)應(yīng)將防淹門系統(tǒng)信息上傳至OCC，實(shí)現(xiàn)中央、車站、就地3 級監(jiān)視，車站、就地2 級控制。

5 結(jié)語

綜上所述，地鐵防淹門電氣控制系統(tǒng)屬于防水淹設(shè)備，平時(shí)為水位監(jiān)測設(shè)施，防淹門關(guān)閉使用概率低。但是在地鐵實(shí)際運(yùn)行過程中，防淹門直接影響軌行區(qū)地鐵行車安全，因此，防淹門電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要著重考慮本系統(tǒng)的安全性、可靠性，設(shè)置必要的安全保護(hù)裝置。而且在地鐵實(shí)際運(yùn)營中，需要地鐵工作人員周期性地操作防淹門系統(tǒng)，從而保證防淹門設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。