地铁BAS对通风空调的监控要求

郭建伟

（中铁第一勘察设计院通信信号处，陕西 西安 710043）

1 引言

地铁具有高速、安全、准时和载客量大的特点，是现代城市解决交通拥塞最有效的手段。地铁车站及沿线分布着众多各类机电设备，他们为地铁的安全运营和营造舒适的乘车环境提供了保证，但由于机电设备种类和数量众多，分布广，控制要求复杂，加之地下环境恶劣，因此需要用轨道交通环境与设备监控系统（BAS），采用现代计算机控制和网络技术对地铁车站的通风空调系统、给排水系统、照明系统、电扶梯系统等机电设备进行自动化管理和控制，且可通过优化控制实现地铁的安全高效运行，对地铁的服务质量起着重要作用。本文主要研究BAS对通风空调系统的控制要求。

2 通风空调系统的分类

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）、设备用房通风空调系统（也称小系统）、空调水系统。

3 隧道通风系统

3.1 对区间隧道通风系统进行中央级、车站级控制。中央级下达运行模式指令到车站级，由车站级实现对区间隧道通风系统设备的模式控制，控制操作以中央级为主。

3.2 区间和车站隧道通风系统运行分为正常运行、阻塞运行和火灾事故运行。由系统根据预先设定的时间表或具体事故情况来执行不同的运行模式，同时可以通过计算机进行人工干预。可设定每个通风单元，包括风机和风阀的运行，也可以随时改变风机和风阀的运行状态并由各现场控制单元立即执行。人工操作必须通过一定的操作权限认可才能进行。

控制模式如下：

A.正常运行状态

隧道通风系统的正常运行模式是根据地铁运营的时间，由系统预先设定的时间表来控制不同的运行模式。模式的启停时间主要依据地铁运营开始及停止的时间和日期，具体分为：

a.早间运行：早间运营前，根据系统的时间表功能，区间隧道通风系统进行半小时（可调整）的纵向机械通风，目的在于利用室外日夜温差进行蓄冷降温，抑制区间温度上升。此时，车站隧道通风系统关闭，通风完毕后进入正常运行。

b.夜间运行：夜间收车后，根据系统的时间表功能，区间隧道通风系统进行半小时（可调整）的纵向机械通风，排除隧道中的废气和余热余湿，同时利用室外日夜温差进行蓄冷降温，抑制区间温度上升。此时，车站隧道通风系统关闭，通风完毕后打开所有风道内风阀，利用自然通风的方式进行通风换气。

c.正常运行：列车正常运行时，车站隧道通风系统投入运行而区间隧道通风系统停止运行。对于车站隧道通风系统，根据初、近、远期列车行车密度和客流的不同采用变频运行。对于区间隧道通风系统，利用列车活塞作用，在一般区间隧道内通过车站两端的活塞风井进行通风换气，排除区间隧道内的余热余湿；在设有中间风井的区间隧道内开启区间隧道中间风井，通过车站两端的活塞风井和区间隧道中间风井进行通风换气，排除区间隧道的余热余湿。

B.阻塞运行状态

当列车因故障或其它原因而停在区间隧道内超过4分钟时，中央级下达运行模式指令到车站级，车站级控制通风系统设备进行隧道通风模式控制，从而控制隧道内温度，保证列车空调冷凝器在正常的工作范围内。

C.火灾事故运行状态

根据信号系统传来的停车位置信息和司机报告的火灾情况下达相关指令给相关的车站BAS，相关车站BAS采取相应的运行模式，保证旅客的安全疏散。当着火列车驶入前方车站时，利用前方车站的隧道通风系统进行排烟；当着火列车停在区间隧道时，按预定的隧道内火灾模式运行。

4 车站大系统、小系统

车站大系统包括站厅、站台公共区的通风空调及防排烟系统。车站小系统包括车站内设备及管理用房的通风空调及防排烟系统。

车站通风空调及防排烟系统运行工况分为空调季节小新风工况、空调季节全新风工况、非空调季节全通风工况、夜间运行工况、火灾事故运行工况等。

4.1 车站大系统运行要求

A.空调季节小新风工况

a.当in＜iw时，进入空调季节小新风运行工况。

b.采用小新风空调运行时，用小新风加一次回风运行。

B.空调季节全新风工况

a当in≥iw且tw＞to时，进入空调季节全新风运行工况。

b采用全新风空调运行时，空调器处理室外新风后送至空调区域，回/排风则全部排至车站外。

C.非空调季节全通风工况

a.当tw≤to时，进入非空调季节全通风运行工况。

b.当外界空气温度小于空调送风温度时，冷水机组停止运行，外界空气不经冷却处理直接送至空调区域，回/排风则全部排出车站。

D.夜间运行工况

夜间收车后停止车站空调大系统的运行，关闭其相应冷冻水管路。

E.冬季运行工况

冬季室外气温低，车站大系统通风采用间歇式机械通风方式。BAS监视车站站厅、站台温湿度情况以及CO2浓度情况，必要时人工开启车站一端的送风机和另一端的排风机通风换气。

F.车站乘客过度拥挤工况

当突发性客流、区间阻塞、线路故障及其它原因引起车站乘客过度拥挤时，大系统的相关通风空调设备根据实际情况按当时季节正常运行的满负荷状态运行。

G.火灾事故运行工况

a.车站公共区发生火灾时，立即停止车站空调水系统，转换到车站火灾通风运行模式。

b.当站台层发生火灾时，站台排烟系统和车站隧道通风系统进行排烟。

c.当站厅层发生火灾时，站厅排烟系统进行排烟，同时站台内送风。

4.2 车站小系统运行要求

A.正常运行工况

设有通风空调系统的设备管理用房，当采用全空气系统方式空调时，空调系统采用大系统正常运行情况的A、B、C种方式进行控制；对只设通风系统的设备、管理用房，全年按设定的通风模式进行。

B.火灾事故运行工况

当车站设备管理用房发生火灾时，对应区的小系统立即转入到设定的火灾模式运行。即根据小系统的形式立即排除烟气或隔断火源和烟气。

4.3 对大系统，在车站两端设有组合空调器。通过测量各类相关温度、湿度和其他相关的参数，使用适宜的控制策略和算法，通过对大系统水系统二通调节阀的控制来满足系统站台和站厅的温湿度要求。

4.4 对小系统，在车站设有柜式空调器或风机盘管。柜式空调器通过测量各类相关房间温度、湿度和其他相关的参数，用适宜的控制策略和算法，通过对小系统水系统二通调节阀的控制来满足系统各类相关房间温度和湿度的要求。

4.5 每个空调器设置一个电动二通阀，根据站内实际温度与设定温度的比较对进入空调器的冷冻水流量大小进行调节，以达到调节站内温度的效果。

4.6 车站通风空调设备分别设于车站的A、B端，与此对应在A端和B端均设有通风空调电控室。车站控制室一端的BAS控制器将两端的监视量与控制量汇总，在车站控制室的监控工作站上实现车站级BAS的监控管理。

注释：

（1）iw——车站室外新风空气焓值，由设在车站进风道的温湿度变送器进行监测后计算得到。

in——车站室内回风空气焓值，由设在车站通风空调机房回排风的温湿度变送器进行监测后计算得到。

tw——车站室外空气温度，由设在车站进风道的温度变送器进行监测。

to——车站室内空调送风温度，由设计负荷计算确定。

空气的焓值是由空气温湿度决定的。而温湿度每时每刻都在变化。因此焓值也随之变化。为了防止工况在一天内频繁转换，要求对0.5～1小时内焓值的平均值计算，定期进行模式的控制和工况的转换控制。

（2）站厅干球温度：30±1℃ 相对湿度：40-65%

站台干球温度：28±1℃ 相对湿度：40-65%

5 车站水系统

每个车站站厅、站台设置温湿度探头，其采样参数和其它相关参数(新风室、回风室、送风室温湿度)经PLC计算来控制二通调节阀的阀门开度，以此控制空调表冷器的冷冻水量。

正常情况下，BAS仅监视水系统相关设备的状态信息及向冷水机组群控系统传送必要的环境参数和阀门开度信息。火灾情况下，BAS向冷水机组群控系统发送停机指令，冷水机组群控系统执行指令并向BAS反馈执行信息。

[1].GB 50157-2003.《地铁设计规范》.

[2]曲立东.城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用.电子工业出版社 2008.3.