GE：上海地铁9号线2期BAS系统方案

　GE智能设备（上海）有限公司 陈新宇

9号线二期工程,由徐家汇至浦东杨高中路，全长14.5公里，共计10个车站，在2008年底实现贯通，计划将于世博之前通车。9号线向西可达松江、向东可达浦东（远期至崇明），是上海最长的地铁线路。

应用背景

轨道交通9号线二期工程（初期）工程BAS系统制式：地下车站均采用屏蔽门系统。在车站两端分别设置区间隧道活塞/机械通风系统和车行区排热系统。地铁地下站仅有车站的出入口、通风亭及隧道口与大气相通，地铁投运后，随着客流量上升和行车密度加大，将在地下空间内产生大量的热量及有害气体，如不采取有效措施，必将造成地铁内环境的不断恶化。

　　客户需求

因此，将对地铁内的温度、湿度和空气流速等进行控制，控制峒体升温，为乘客提供适宜的乘车环境，并在紧急情况下保证乘客的安全；同时对车站建筑内通风空调系统主要包括区间隧道通风系统、车站隧道通风系统、车站公共区通风空调系统（也称大系统）、设备用房空调通风系统（也称小系统）、车站的水系统的设备加以监控，以保证地铁正常运营。

　　解决方案

上海轨道交通9号线二期工程BAS系统，采用两级治理、三级控制模式，对全线各车站的通风空调、给排水及消防、照明等系统、电梯及自动扶梯、屏蔽门、人防密闭门、防淹门等机电设备的运行进行实时监控。系统接入一期工程控制中心统一治理，中心级设备监控系统在一期工程基础上进行扩展。正常情况下，一般送排风和防排烟设备由BAS控制。发生火灾和列车阻塞等情况时，BAS响应FAS发出的联动控制信号，强制转入相应的灾难模式，执行对应模式下站内和区间防排烟通风设备的联动控制。

　　根据上海轨道交通9号线二期工程BAS系统的技术特点，BAS控制器采用了GE公司的高端产品PACSystems RX7i自动化系列产品，采用GE公司的VersaMax系列作为RI/O和I/O模块。

　　本方案所选控制系统的设备具有先进性、开放性和可靠性。在十年内不被淘汰或可以用同类型产品代替，且不需要改变其它相关设备的硬件和软件，保证设备的兼容性。

1.系统构成及配置

1.1.网络构成及配置

　　BAS系统由设置在控制中心中央级监控系统、设置在车站控制室车站监控系就地监控设备组成。

　　中央级监控系统建立在开放的、高可靠性的TCP/IP双以太网环境中，是一个具有客户/服务器（Client/Server）结构的开放式计算机局域网络。中央级监控系统设在控制中心内。OCC局域网是采用冗余标准工业以太网（TCP/IP协议），把OCC的所有车站设备监控系统设备连接起来，通过通信转换接口连接到通信系统所提供的接口，实现OCC局域网与车站设备监控系统广域网的连接。

　　地下站车站级监控系统由工业以太环网构成。车站级监控系统网络内有互为冗余的控制器、远程I/O等设备。监控、记录全线各车站的通风、空调、给排水、照明、电梯、自动扶梯、屏蔽门/安全门、防淹门等设备的运行状态及故障报警。同时在车站控制室设置紧急控制盘IBP。

1.2中央级构成及配置

中央级监控系统由OCC局域网络构成，网络内包括主备监控站、数据库服务器、工程师工作机、操作员监控工程站等设备。如图：

1.3车站级构成及配置

车站的站级BAS为带有监控工作站的PLC 控制系统，主要设备包括监控工作站、网络交换机、打印机、PLC 控制器、远程I/O 装置、IBP盘、传感器、现场总线及总线转换器等。

车站级PLC 控制系统采用两台相同配置的PACSystems RX7i，分别设在车站两端的环控电控室，并以同步光缆相互连接。两台PACSystems RX7i能实现无缝切换，任何一台PLC的故障均不能造成设备监控系统功能的下降。车站级PLC 系统采用工业以太环网连接远程I/O 装置，站内的风水电设备和检测仪表采用硬线和远程I/O装置接口连接。车站级PLC 系统同时采用通信接口连接FAS 控制器，实现火灾状态下各种机电设备的运行协调。PACSystems RX7i控制器具备控制设备联动、操作优先次序、实现时间表操作和实现模式控制等功能，并对设备进行有秩序的监控，通过一定的计算，来实现优化控制，对中央级下达的控制指令和控制模式、设定值的更改和其他关联参数的修正，亦由控制器处理后执行。

　　2.系统功能

2.1. 控制中心级功能

根据地铁运行环境及车站其他系统的监控要求，确定并修改全线隧道及车站通风与空调系统的运行模式，并把相关的运行模式通过监控网络下载给车站，使车站设备按给定的模式运行；同时按照节能优化系统的控制要求，确定最优的运行模式，也向车站下达其他所有车站设备监控系统控制的机电设备的模式和时间表控制。

2.2.车站级功能

·对车站及区间的环控、给排水、照明设备实施运行监视和控制，对站内电梯、自动扶梯、屏蔽门/安全门、防淹门等设备的运行状态及故障报警实施监视。

·对车站典型区域的温度、湿度等环境参数进行监测。

· 采集和记录车站及区间机电设备的运行状态和故障报警信息和监测数据，并按需要报送控制中心。

· 在执行控制中心的控制指令时，进行站内相关设备的运行协调。

·采集火灾报警系统等系统数据，交换运行信息和控制信息，按照火灾报警系统的控制要求，控制与防灾有关设备在火灾工况下的运行模式，并将执行完毕后的设备状态反馈给火灾自动报警系统的报警主机，保证在各种工况下的运行控制协调。

·具有针对各种运行模式、各种状态条件的控制预案和控制时间表，正常情况下按时间表程序运行，事故、阻塞或故障情况下执行预案程序。

· 统计车站和区间设备的累计运行时间，并根据设备保养要求，对设备的维护保养提供建议。能自动形成各种设备运行参数报表，或随时变更设备运行参数（如启停时间、控制参数等）。可实现备用设备自动切换运行等，控制有关机电设备的平均使用时间，从而延长此类设备（如各种水泵等）的使用寿命。

·实施预定的能源管理方案，使得车站在满足舒适性条件下，降低能耗，提高经济效益。

·具有彩色动态显示及多级功能显示，对设备的运行状况、设备故障及其报警级别有直观表示，报警的同时具有声光报警。

· 能根据需要自动生成各类统计报表，定期打印输出数据报表（日报表、周报表、月报表等）。

2.3.模式控制要求

BAS系统主要包括以下几种运行模式，每一种模式可以按照时间、地点、环境、工况的不同作进一步细分。

　　1) 正常模式

行车按计划进行、各系统运行正常、主要设备运行正常时的工作模式，是最常用的一类工作模式。

正常模式下，BAS主要按照时间表的编排，对各种机电设备进行常规控制。

控制中心可以实时显示各车站监控对象的工作状态，在对全线各车站及区间内设备实时运行状态巡检的基础上，建立设备管理历史数据库，并根据需要生成各种统计报表，为变频节能控制储备历史资料。

　　2) 灾害模式

发生火灾、水灾或其他重大灾害性事故情况下的工作模式，其中按灾害事件发生的位置又分为区间灾害和车站灾害等几种。

当火灾报警控制器的报警信号被确认时，火灾报警控制器将火灾的位置以及联动控制指令发送到BAS，令BAS进入火灾控制模式。此时，BAS按照火灾报警控制器的模式控制指令，强制执行预先编制的控制预案，调用相应模式的控制程序，或按照人工操作指令执行相应的动作，配合车站和区间的防排烟控制和人员疏散。

　　3) 阻塞模式

列车在区间或车站运行受阻，导致无法按计划行车时的工作模式。

相关的车站冗余PLC控制主机接收来自中央控制室防灾指挥中心的阻塞模式控制指令， 转入阻塞工作模式。阻塞模式下，BAS按照接收到的列车阻塞位置以及区间、车站的人员情况，执行预先编制的控制预案，配合进行车站和区间的通风控制和人员疏散。

3.机电设备监控

3.1.大系统监控功能

要保证地铁车站的站厅层和站台层的空气品质，不仅要做到焓值控制、空气品质控制、干球温度优化控制，还要做到整个空调通风系统有良好的气流组织，保证将新鲜的空气运送到目的地，将污染物排出地铁外，同时使得地铁车站的整个空调系统处于高效节能的优化运行状态。

典型地铁车站大系统监控主画面如下图所示：

3.2.小系统监控功能

小系统主要由设在车站小系统内的空气处理机组、送、回/排风机来实现。通过测量典型房间的温度、湿度和其他参数去控制相关的空气处理机组、送、回/排风机的运行。小系统的温度、湿度监测点位置设于车站控制室、两端的环控电控室、及高、低压室内。

典型地铁车站小系统监控主画面如下图所示：

3.3.车站空调水系统

车站大系统和小系统共用一套冷水系统，由车站冷水机组提供冷冻水。车站监控系统通过数据通讯方式与冷冻水系统接口，对车站用水冷螺杆式冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等进行监控。

典型地铁车站空调水系统监控主画面如下图所示：

3.4.给排水系统

污水泵、废水泵、雨水泵、区间水泵等。

典型地铁车站给水系统监控主画面如下图所示：

3.5.照明

工作照明、出入口照明、事故照明电源的监控等。

典型地铁车站给水系统监控主画面如下图所示：

3.6.自动扶梯、电梯系统

站台与站厅自动扶梯、电梯、出入口自动扶梯。

典型地铁车站给水系统监控主画面如下图所示：

　　实施结果

　　目前该项目正在项目实施阶段。

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