换乘站火灾报警及监控系统设计方案

黄永波

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广州 510010）

1 研究背景

随着全国城市轨道交通网络化建设的快速发展，不同形式的换乘车站也越来越多。如何对换乘车站的火灾自动报警系统(fire alarm system，FAS)、环境与设备监控系统(building automation system，BAS)、变电所综合自动化系统(power supervisory control and data acquisition，PSCADA)等底层弱电系统进行经济、合理的配置，车站级FAS、BAS、PSCADA之间如何配合实现对换乘站内设备的控制，以保证各系统在正常和灾害情况下的高效、可靠运行，已成为各地城市轨道交通建设十分重要的研究课题和思考方向。

为了更好地把握换乘车站 FAS、BAS、PSCADA的系统构成原则、组网方案、控制方式，必须对各种形式的换乘车站分类考虑。将换乘车站按票资结算方式、土建衔接形式以及工程实施时间进行分类：从票资结算方式上分为付费区换乘和非付费区换乘方式；从土建衔接形式上分为站台换乘、站厅换乘、通道换乘、混合换乘等形式；从工程建设时序上分为[1]：换乘各线路土建、机电设备和建筑装修均分期实施；换乘各线路土建同期实施，机电设备和建筑装修分期实施；换乘各线路土建、机电设备和建筑装修均同期实施。

2 换乘站弱电系统的设置方式

换乘车站各线路土建、机电设备系统和建筑装修建设时序的不同，对换乘站机电设备及系统的设计原则影响较大。因此，主要从工程建设时序方面对换乘站FAS、BAS、PSCADA的构成原则、组网方案及控制方式的设计进行论述。

2.1 土建、机电和装修均分期实施

对于土建、机电设备和建筑装修均分期实施的换乘车站通常按各线路单独设置车站控制室[2]，换乘的各线路之间基本上不存在共用的公共空间和机电设备，因此，此类换乘车站各机电系统的设置方式较为简单。

2.1.1 FAS的设置方式

2.1.1.1 构成原则、组网方案

对于此类换乘车站，由于各线路之间基本不存在共用的物理空间及被控机电设备，为便于工程实施及后期运营管理，宜按各线路单独设置 FAS[3]，分别实现对换乘各线内火灾情况探测和相关设备监控。不同线路的FAS控制盘分别接入各自线路的上层监控管理系统。同时，为实现不同线路之间的信息互通，两条线的FAS控制盘之间应做接口互联。系统网络构成如图1所示。

图1 土建、机电设备和建筑装修均分期实施的换乘车站FAS网络构成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

对于此种分线设置 FAS的换乘站，各线路的FAS既能互通火灾信息，又能保持相对独立的工作。各线路的FAS设备分别实现对其辖区的火灾探测报警及对辖区的警铃、防火卷帘、消防水泵、排烟风机等设备的直接控制和对自动检票机的联动控制[4]。同时，通过底层的互联接口，发生火灾灾情的线路将火灾信息通报给换乘线路，由其判断并实现对相关系统的联动控制，包括换乘线路是否需要正压送风、自动检票机是否需要释放、空调大系统是否需要停运等。

2.1.2 BAS的设置方式

2.1.2.1 构成原则、组网方案

与FAS同理，对于此类换乘车站也宜按换乘各线独立设置 BAS，分别实现对相关机电设备的监控。同时，不论换乘站的建筑形式和防排烟模式设置方式，各线BAS之间不需要直接进行接口通信。灾害情况下，均作为由换乘各线路的 FAS主导的联动控制子系统，分别接受各线路 FAS的联动控制命令，从而达到指令唯一、界面清晰、接口简化。系统网络构成如图2所示。

图2 土建、机电设备和建筑装修均分期实施的换乘车站BAS网络构成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

设备直接控制权限按各线设备由各自的 BAS分别控制；火灾情况下，全站的消防救灾权限将根据FAS的指令，由各线路分别指挥。

2.1.3 PSCADA的设置方式

2.1.3.1 构成原则、组网方案

与BAS同理，对于此类换乘车站，车站变电所分期分别建设，两条线路的变电所分别向各自线路设备供电，车站PSCADA亦按线路分别设置，分别实现对所内供电设备的监控。同时，不论换乘站的建筑形式和防排烟模式设置方式，各线PSCADA之间不需要直接进行接口通信。灾害情况下，均作为由换乘各线路的FAS主导的联动控制子系统，分别接受各线路FAS的联动控制命令，从而达到指令唯一、界面清晰、接口简化。系统网络构成如图3所示。

图3 土建、机电设备和建筑装修均分期实施的换乘车站PSCADA网络构成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

设备直接控制权限按各线设备由各自的 PSCADA分别控制；火灾情况下，全站的消防救灾权限将根据FAS的指令，由各线路分别指挥。

2.2 土建同期实施而机电和装修均分期实施

对于土建同期实施但各线路机电设备和建筑装修分期实施的节点换乘车站，为尽量实现物理空间的资源共享并便于后期运营管理，各线路合设车站控制室。同时，此类换乘车站换乘的各线路之间也存在一定的共用的公共空间和机电设备。

2.2.1 FAS的设置方式

2.2.1.1 构成原则、组网方案

对于此类换乘车站，FAS的设置主要有2种方案。

方案 1：分线路分别设置 FAS。该方案与土建、机电设备和建筑装修均分期实施的换乘车站FAS设置方案相同。

方案 2：整个车站合设一套 FAS。该方案由先建线路预留车站内其余后建部分及后建线路相邻区间FAS的系统容量，同时预留与换乘线路车站级监控系统之间的网络通信接口，待后建线路实施时，先建线路FAS通过该预留接口接入后建线路的全线网络中，并同时向各换乘线路的车站级和中央级监控系统报告火灾信息。方案2系统网络构成如图4所示。

图4 土建同期实施、机电设备和建筑装修分期实施的节点换乘车站FAS网络构成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适用于车站通风空调系统按车站分别配置且换乘各线路建设时序间隔2年以上的情况。方案2适用于车站通风空调系统按一套系统配置且换乘各线路建设时序间隔在2年以内的情况。为保证消防验收顺利通过，建议尽量采用方案 2，尤其对于先期开通的线路在下方、后期开通的线路在上方的建筑形式的换乘车站，更应采用方案2。

2.2.1.2 控制方式

整个车站设置一套FAS时，该套FAS设备实现对其辖区的所有火灾探测报警及警铃、防火卷帘、自动检票机、消防水泵、排烟风机等设备的控制。对共用站厅的换乘方式的车站，任意线路公共区发生火灾，全站的自动检票机均须断电释放。

2.2.2 BAS的设置方式

2.2.2.1 构成原则、组网方案

与FAS同理，对于此类换乘车站，在换乘各线路建设时序相隔较长的情况下，可按线路分别设置BAS；在换乘各线路建设时序相隔较短的情况下，全站宜尽量合设一套BAS，并预留对后建线路相关机电设备进行监控的系统容量，从而实现对整个车站及换乘各线路区间相关机电设备的监控。该套BAS需分别接入换乘各线路的车站级监控系统，向各换乘线路车站级和中央级监控系统上传监控管理信息。合设BAS方案系统网络构成如图5所示。

2.2.2.2 控制方式

对于此类换乘车站，应以先建线路控制为主，后建线路控制为辅。正常情况下，车站及换乘各线区间设备均由先建线路监控。车站或先建线路区间发生火灾时，消防救灾由先建线路统一指挥；后建线路区间发生火灾时，消防救灾由后建线路统一指挥。

2.2.3 PSCADA的设置方式

2.2.3.1 构成原则、组网方案

对于此类换乘车站，变电所设置可根据换乘车站的形式进行考虑[5]。

当车站降压变电所合设，牵引变电所分设时，车站降压变电所(含跟随所)负责全站的动力及照明供电，PSCADA在先建线路的车站级监控系统中集成，由先建线路的电力调度监控管理。换乘各线路的牵引变电所分别设置，向各自线路牵引供电，互不影响。各线路的PSCADA在各线车站级监控系统中集成，由各自的电力调度系统监控管理。

图5 土建同期实施、机电设备和建筑装修分期实施的节点换乘车站BAS网络构成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

当车站降压变电所和牵引变电所均分设时，换乘各线路的降压变电所、牵引变电所均单独设置。各线的PSCADA在各线车站级监控系统中集成，由各自的电力调度系统监控管理。

2.2.3.2 控制方式

车站降压变电所(含跟随所)合设、牵引变电所分设时，降压变电所部分的控制权限归入先建成开通运营线路的电力监控系统，由先建成开通运营线路的电力调度系统监控管理；牵引变电所部分由各线路的电力调度系统分别监控管理。

两条系统的降压变电所、牵引变电所等均单独设置时，其控制权限均分属各自线路的电力监控系统。各线PSCADA在各线车站级监控系统中集成，分别由各自的电力调度系统监控管理。

2.3 土建、机电和装修均同期实施

对于土建、机电设备和建筑装修均同期实施的节点换乘车站，最利于实现物理空间和机电设备的资源共享，也更便于后期的运营管理。对于此类换乘车站，通常采用各线路合设车站控制室的方式。

2.3.1 FAS的设置方式

2.3.1.1 构成原则、组网方案

对于此类换乘车站，可整个车站合设一套 FAS，管辖范围包括整个换乘车站及换乘各线路的相邻区间。FAS控制盘同时接入各换乘线路的车站级监控系统，向各换乘线路车站级和中央级监控系统报告火灾信息。

2.3.1.2 控制方式

整个车站设置一套FAS时，FAS设备实现对辖区的所有火灾探测报警及警铃、防火卷帘、自动检票机、消防水泵、排烟风机等设备的控制。对共用站厅的换乘车站，任意线路公共区发生火灾，全站自动检票机均须断电释放。对于中央级的监控管理权限，以换乘线路中客流较大的线路为主，管辖整个车站及该线所在线路的区间；以其他线路为辅，仅管辖该线所在线路的区间。

2.3.2 BAS的设置方式

2.3.2.1 构成原则、组网方案

与FAS同理，对于此类换乘车站，可整个车站合设一套BAS，管辖范围包括整个换乘车站及换乘各线路的相邻区间。该套BAS同时接入各换乘线路的车站级监控系统，向各换乘线路车站级和中央级监控系统上传监控管理信息。

2.3.2.2 控制方式

一般情况下，BAS对车站通风空调大系统、小系统、水系统、隧道通风系统(包括车站隧道和相邻区间隧道)设备及其他相关机电设备的控制均由站级联动完成。

火灾情况下，对车站通风空调大系统、小系统、水系统设备及其他相关机电设备的控制由站级联动完成，对隧道通风系统(包括车站隧道和相邻区间隧道)设备的控制由所在线路中央级监控系统发布指令，站级BAS执行联动完成。对于中央级的监控管理权限，以换乘线路中客流较大的线路为主，管辖换乘各线共用的站厅公共区、专用的车站区域及区间隧道，以其他线路为辅，仅管辖该线所在线路专用的车站区域及区间隧道。对于同站台平行换乘的车站(例如广州地铁沙园站、嘉禾站)，需由车站人工确认发生火灾的实际具体位置，并与其所在线路的控制中心取得联系，由控制中心发布指令，站级BAS执行完成联动控制功能。

2.3.3 PSCADA的设置方式

2.3.3.1 构成原则、组网方案

此类换乘车站的降压变电所可统一设置，由客流较大的线路负责整个车站变电所的建设；换乘各线路的牵引变电所分别设置，分别向各自线路牵引供电，互不影响。各线的PSCADA亦分别设置。

2.3.3.2 控制方式

车站降压变电所和客流较大的线路(以下简称A线)的牵引变电所由A线PSCADA监控，A线PSCADA在A线车站级监控系统中集成，由A线的电力调度系统统一监控指挥，并预留接入换乘线路(以下简称B线)车站级监控系统的通信接口，B线电力调度系统具有监视权；B线的牵引变电所PSCADA单独设置，并在B线车站级监控系统中集成，由B线电力调度系统统一监控指挥。

3 结语

综上所述，在城市轨道交通工程中FAS、BAS、PSCADA等弱电子系统的设置需综合考虑土建、机电设备和建筑装修等不同专业的建设时序以及线路特点、换乘形式、空间布局等多方面的因素。论述中仅涉及目前为止出现的几种主要、典型情况下的换乘站的FAS、BAS、PSCADA的设置方式和建议，希望起到一定的借鉴作用。在具体的换乘车站设计过程中，还需根据实际的外部因素和内部条件全方位地分析和决策，以求达到最合理、最优化的配置，从而最大限度地提高系统运行的可靠性和运营管理的高效性。