智能化地铁通风空调电气控制系统方案研究与应用

冯昌辉

摘 要：本文对智能化地铁通风空调电气控制系统的方案进行分析。采用系统运维作为论证内容，对系统如何提高控制的可靠性、动作的准确性以及系统运行的精确性等作为方案色剂的目的，对于系统中的设备选型、二次回路、BAS接口设计要求等进行分析，期望对于提高地铁运行的智能化管理具有参考价值。

关键词：智能化；地铁通风空调；电气控制

地铁通风空调是地铁配电系统中的核心部分，采用封闭式的户内成套设备的运行方法，进行母线系统的设置。如三相交流50HZ单母线系统。该系统主要采用风机、风阀、空调机组等作为系统设备，进行0.4KV系统的电能的分配和接受，然后采用分隔固定的结构，进行智能化的低压配电系统。作为现场总线和BAS系统的联网通讯，采用综合的监控系统的底层抗旨单元，对车站的隧道通风、车站公共区域通风空调，区间隧道的通风系统、车站冷水系统等等各个部分的空调设备进行监控，使得地铁的线路内的湿度、温度等能够得到有效的控制，为乘客提供乘车的舒适环境，为设备提供适应的工作环境，保证乘客的安全，使得通风空调系统额能够在动作的准确性、运营的便利性等方面获得高度的安全技术保障

1 环控电控系统分析

环控电控系统包括了区间隧道、车站隧道通风系统、车站通风空调系统等部分。

区间隧道通风系统含有隧道风机、射流风机等设备，通过软起动的方式和直接启动的双重方式，对于隧道风机进行安全运转、启动和故障报警等运行，并实行就地监控。风机的正转切换的时间小于60秒，通过BAS系统实现对车站的中央控制，具有风机连锁和风阀开关的功能，能够有效地消除风机的故障，事故发生阿时候可以强制屏蔽软起动，启动风机。[1]

车站通风系统采用了分散供冷方式，由于地铁设备管理在夜间的负荷较小，站内设置冷水机组以及冷冻和冷却水泵。对空调水系统的优化设计。将车站大小系统的空调负荷统一纳入到集中供冷系统中，将车站冷水机房予以取消，设置集中供冷系统，采用的方式为，几个车站共用一处集中冷冻站，减少车站设备用房面积，换乘车站共享冷水系统，去除冷却塔。这种设计可以减少车站对周边环境的干扰的同时，主要工作原理为：每个车站设置冷冻站，因此可能会出现夜间冷水机组无法开启的现象，配置了三台冷水机组，为了夜间开启小容量冷水机组。又单独配置了多联空调系统[2]。多台大容量冷机服务车站公共区域的空调系统和容量小的冷机共同运行，在此基础上进行了优化设计。该设计采用集中冷却的方式集中设置冷却塔，优势在于减少了远距离的输送空调冷冻水产生的冷损耗，降低冷负荷变化的能耗，还能保证冷水机组的高效运行。[2]

车站空调通风空调系统，设计思路是：地下车站使用了集中通风系统的设计，由一系列控制器件予以集成的装置，采用新型制冷设备。这是以后总将冷水机組、冷却塔、泵等进行配套的管道设备，还整合了冷却水泵以及冷冻水泵，采用常规的空调冷水机组，根据城市地铁发展的需要，只要连接好主电源和空调系统的冷冻水进出水管，就可以进入运行使用。在体积上根据车站建筑面积以及实际条件来确定采用何种空调冷却装置。也被称为一体化水冷式冷水机组。例如一种新型的冷水机组，相比较传统的冷水机组的负荷，模块化冷水机组的运行是以模块单元峰值效率的方式投入运行的，系统设计也较为简单。模块化冷水机组拥有可变水量运行的模式，通过一次泵就可以实现全系统的便水量工作，降低水泵的耗电量，比常规的冷水机组减少了40%左右，模块化螺杆式冷水机组就解决了这一问题。其安装空间较小，能解决夜间小系统负荷不大导致的冷水机组无法开启的问题。[3]制冷效率相对较高，负荷的电能较小。

先进的电气系统是地铁交通车辆的一大亮点，随着科技的发展，电气线路的组装的要求不断提高，组装的工艺不仅仅要保证导线的合理安装，更要在地铁的长期运行中保持高质量的工作状态，这需要严格的电气工艺的施工，对电气布线技术成果的总结以及布线方案在地铁车辆的推广和应用，才能研究出行之有效的电气线路组装技术。[4]

2 环控电控系统的方案设计

（1） 网络架构设计。地铁的IMC集成了环控系统的风机、配电、控制功能，采用PLC、变频器、电动机保护其、只能电力测控仪表等智能单元，使用BAS系统与现场总线方式进行连接，实现了通风空调系统的测量、控制和保护的功能。

（2）进行地铁空调通风系统的电气线路接点的布设，是将电气线路通过设备中间的过度点，链接到接线排、接线箱等，采用U形的接点，实行物理上的线路连通。

地铁车辆采用的布线系统电气布线设计注意电气系统布设后要保持可维护性和美观兼具，第一要素是安全可行。良好的接地保护、防火保护等要做到满足地铁车辆中的多样性需求。采用模块化的方式，力求电器布线系统的创新和改革，利用已经实际应用过的模块施工的思想，将布线设计中的不合格率加以降低，通过产品的配置和系统的设计，提高电气系统过的可靠性，降低风险，

（3）还有一种方案是词用主控PLC进行单独的IMCC，配置触摸屏，进行人机操作界面的设计，智能低压单元中采用的PLC与IMCC直接连接的方法，主控PLC通过现场总线进行BAS主控的连接，实现通风空调设备的启动、停止、保护等功能，大部分的环控设备能够通过BAS实现绝大部分的控制共嗯那个，模式控制中由BAS进行主控功能的完成，设备间的联动逻辑采用IMCC完成。此方案是采用网管设备进行网络连接的方式，保证系统的可靠性，使用冗余总线形式，采用单总线的方法，根据设备种类和负荷等级，采用一次母线段进行划分，使用多条总线和分散的方法规避总线故障带来的风险。使用电动机保护控制器的方法，组成了网管设备主控PLC冗余总线连接，按照一次母线进行划分，配置了10英寸触摸屏，采用冗余总线连接的方法，得到主控的总线控制型的电气布置方法。[5]

（4）在回路设计上，风机和连锁电动风阀的联动关系上，先要将风阀进行开启，然后启动风机，意外关闭之后联动停止风机运行。在隧道的风机射流风机的运行上，采用风转反转运行的方式，进行自由的停机，禁止直接转换，对于软启动器要设置旁路功能，对于变频器要设置工频旁路功能，对于消防排烟要保证能够及时报警。

3 方案比较

两种方案在实际应用中经过比较，设备和网络选型方面，方案一中的软启动器、变频器和点击保护控制器等，采用BAS系统的PLC总线协议的方式，实行智能低压的设备的运行，在品牌上受到很大的限制，必须要采用通信网关品牌的方案提高了费用，可靠性降低。而方案二采用的IMCC和BAS之间的接口进行通信的方式较为灵活，不会对内部的智能设备有过高的要求。

方案一中与BAS接口协调的方面，采用变频器、软启动器、电机保护控制器的方法，对于智能低压设备的监控和IMCC二次回路的工作原理，接口的协调较大，方案二中的PLC的接口协议比较少，因此智能低压设备的监控仅仅在IMCC内部才能完成。系统的功能方面，方案二中的BAS系统采用模式转化和运行优化的策略进行集中管理和信息的汇总，具体的设备的切换、设备的运行等都受到了控制，控制功能分散，故障也分散，提高了可靠性。

4 结语

当前国内地铁常用的现场总线控制技术包含了MODBUS、FF、LONWORKS等。通信类型各自不同，应用也各有特点，在特定的应用区域内，形成了各自的优势。IMCC设备选型上开关柜的柜型决定了低压电气的品牌，是当前综合监控系统的智能化控制单元的优选。在网络架构设计中，尽量应采用同类型网络的产品，不需要进行额外的编程，就可以实现系统的无缝对接，提高了系统的可靠性和稳定性。

参考文献：

[1]李小菲.地铁通风空调系统智能化控制与节能研究[J].建筑工程技术与设计，2015，（6）：15631563.

[2]郭龙旺.地铁通风空调系统智能化控制与节能研究[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（15）.

[3]耿梦斯.基于小波神经网络的地铁空调控制研究[D].沈阳建筑大学，2012.

[4]谈洪朝，郝盛，陈根荣，等.地铁隧道智能通风系统[Z].浙江金盾风机股份有限公司.2012.

[5]王晓保，杨欣，代国兵，等.车站通风空调系统智能化控制管理及节能模式实施方案研究[Z].上海申通轨道交通研究咨询有限公司等，2014.