地鐵地下長大區間風機控制設計

張 翼

（中鐵二院工程集團有限責任公司，610031，成都∥工程師）

1 工程概況

深圳地鐵3號線（龍崗線）連接深圳中心城區和龍崗次中心，穿越福田、羅湖、布吉、橫崗、龍崗等5個城市重要組團。線路全長41.611km，設車站30座。其中地下站14座，半地下站1座，高架站15座。

塘坑站為深圳地鐵3號線唯一的半地下站，兩端正線地下區間出洞口后連接至相鄰的高架站。左端地下區間還設有復雜的出、入段線連接至橫崗雙層車輛段，共計有5條線在地下區間相鄰并交織。塘坑站兩端線路平剖面圖如圖1所示。

塘坑站兩端地下區間總長1 685m，分散布置了24臺18.5kW的區間射流風機，具體分布如圖2所示。對于左右線同一里程處的2組（4臺）射流風機（共計4處），在其旁外挖區間配電間，內設一面環控柜，實現對附近2組射流風機的就地配電和控制；對于不同里程的分散的各組射流風機（共計4處），設置區間配電箱固定于隧道壁，實現對附近1組射流風機的就地配電和控制。

圖2 塘坑站兩端地下區間射流風機分布圖

由于塘坑站兩端的區間多、長、交織，射流風機多、分散、距車站遠，因此，區間射流風機的控制以及與車站的通信方案是設計的重難點。此外，本線為國內首次采用施工設計總承包模式的地鐵線路，設計院作為施工方的協作單位應充分發揮技術優勢，滿足控制的功能性、可靠性、經濟性。

2 控制方案

區間射流風機的控制分為就地控制、車站環控電控室控制和BAS（環境與設備監控系統）控制等三級，各級控制如圖3所示。

圖3 區間射流風機控制示意圖

就地控制：區間射流風機均由塘坑站變電所雙電源配電至區間現場的射流風機配電箱（或環控柜），在配電箱（或環控柜）上實現一次配電和二次就地控制功能。即在圖3中的區間風機控制箱上實現就地控制。

車站環控電控室控制：將用于車站控制的二次元件置于車站環控電控室內的區間通風空調設備集中控制箱內，采用控制電纜將其與就地的區間風機控制箱連接，即可實現在車站環控電控室對區間射流風機的控制。

BAS控制：采用通信線將就地的風機控制智能模塊（軟啟動器）與車站環控柜內的通信網絡連接，該通信網絡通過網關（PLC（可編程邏輯控制器）模塊）與BAS控制柜通信。通過以上完備的信號傳輸路徑，即可實現BAS對區間射流風機的監控。

3 通信方案

本文重點研究實現就地的射流風機與車站環控通信網絡的通信技術或傳輸介質，對影響通信的不同因素，如通信距離、通信效果、工程投資等進行綜合分析和比較，通過比選，確定技術成熟、可靠性高、實用性強的信號傳輸的通信方案。各通信方案綜合比較如表1所示。

表1 通信方案綜合比較表

當車站與區間射流風機控制箱的距離在200～1 000m范圍時，表1中有2種通信方案可供選用，以實現區間射流風機監控信號與車站BAS的傳輸。

方案一：采用Profibus電纜＋中繼器進行通信信號傳輸。

方案二：采用多模光纖＋多模光電轉換器進行通信信號傳輸。

此外，亦可采用單模光纖＋單模光電轉換器的方案。在200～1 000m距離內單模光纖方案的通信效果同方案二，但其工程造價高，并且單模光電轉換器采購周期長、成本高，故不采用該方案。

塘坑站兩端區間射流風機布置分散，且最遠距車站約800m，若采用Profibus電纜＋中繼的傳統通信方案進行通信，因電信號傳輸距離遠引起的電壓降幅大、信號衰減明顯、抗干擾能力弱、可靠性差等問題會造成與BAS的誤通信或難通信。

經綜合分析和比較，采用方案二實現區間射流風機監控信號與車站BAS的傳輸。即區間射流風機采用多模光纖作為通信介質傳輸光信號來實現遠程通信功能，并在就地控制箱和車站兩端采用多模光電轉換器進行光電信號轉化。該方案具有信號傳輸速度快、信號衰減小、抗干擾能力強的優點，可實現良好的可靠通信。

此外，在方案二中還采用了高可靠性的環網拓撲組網結構，將光纖敷設成環狀，接入各分散的射流風機監控信號，即使環網某一點故障或斷開，也可實現監控信號的有效和可靠傳輸。圖4為區間光纖敷設布置圖。圖5為光纖與光電轉換器電氣連接環網拓撲結構示意圖。

圖4 區間光纖敷設布置圖

圖5 環網拓撲結構電氣連接示意圖

區間射流風機的狀態信號上傳較多，因軟啟動器輸出口數量不夠，故在就地控制箱內采用了PLC的I／O擴展模塊，將各種狀態信號收集后傳送至光電轉換器。射流風機就地控制箱內電氣元件連接如圖6所示。

圖6 控制箱內部電氣連接示意圖

4 結語

區間射流風機采用三級控制，實現BAS控制的通信方案從工程實際出發，提出了適合深圳地鐵3號線塘坑站兩端地下長大區間特點的技術方案，通過采用多模光纖的形式實現了可靠的監控信號傳輸，取得了良好的實用效果，對城市軌道交通中地下長大區間的風機控制設計具有一定的參考價值和借鑒作用。

［1］GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.

［2］GB 50490—2009城市軌道交通技術規范［S］.

［3］吳鈺驊，沈林沖，金偉良.長距離光纖傳感技術在地鐵隧道監測中的應用［J］.中國市政工程，2006（6）：59.

［4］喬煒.城市快速軌道交通工程光纖傳輸系統方案比較［J］.都市快軌交通，2002（3）：54.

［5］李士峰，黎江.軌道交通環境與設備監控系統的設計與實現［J］.鐵路計算機應用，2006（11）：49.

［6］郭建偉.地鐵BAS對通風空調的監控要求［J］.中國新技術新產品，2010（2）：39.