大型換乘車站BAS網絡方案探討

王圣煒（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

大型換乘車站BAS網絡方案探討

王圣煒
（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

環境與設備監控系統（BAS）采用計算機網絡技術、自動控制技術、通訊技術及分布智能技術，實現設備監控分散控制、集中管理的系統模式，對地鐵車站及區間隧道內的空調通風、給排水、照明、電梯、扶梯、安全門等機電設備進行全面的運行管理與控制。本文探討了在大型換乘車站中如何合理的設置BAS系統。分析了目前兩種主流的車站BAS網絡方案。并根據大型換乘車站不同的特點設置了不同的BAS網絡方案，并對這些方案做了一定的剖析。

環境與設備監控系統 雙總線網絡 光纖以太環網

1　引言

近幾年，地鐵因其具有舒適、安全、快捷、準時、運載量大等特點，越來越受到群眾的歡迎。地鐵不僅能夠有效緩解城市交通壓力，因其采用無污染的電力能源，也越來越受到政府和國家的青睞。

為給軌道交通乘客營造安全、舒適的乘車和候車環境。車站、區間隧道內、車輛段、停車場等地均設有各種正常運營保障設施（包括通風空調設備、給排水設備、照明設備、自動電/扶梯等）和事故緊急防救災設施（水消防系統、防排煙系統、應急照明系統等）。為確保以上這些系統的安全可靠運行，特別是在地下車站發生火災事故的情況下，使有關救災設施按照設計工況及時有效地運行，保障人身安全，需要在車站、區間、車輛段、停車場設置環境與設備監控系統（Building Automatic System，簡稱BAS）來對相應設備設施進行監控。

隨著地鐵建設的蓬勃發展，城市中的地鐵線路也越來越多。線路的增多，必然會出現大量的換乘車站。特別是對于城市的交通樞紐，如火車站、飛機場等地方往往會出現多線換乘、國鐵與地鐵換乘、機場與地鐵換乘的情況。龐大的建筑面積，帶來的是機電設備的增多，BAS的監控點數的增多。而BAS監控點數的增多，被控設備與控制器之間距離的增加會造成BAS的響應速度降低，數據傳輸可靠性降低，竟而影響設備的安全穩定的運行。因此，研究在大型換乘車站內如何合理設置BAS，使得BAS更加安全可靠是很有必要的。

2　換乘車站BAS設置方案

換乘車站BAS設置方案不同于普通車站的BAS設置方案，往往需要考慮換乘線路的開通時序，劃分清本線所管轄區域，以做好接口預留。

2.1與已建線路進行節點換乘的車站

如果已建線路與本線共用設備用房或者站臺區域，那么在已建線路建設時期的共用區域的機電設備的監控歸入已建線路。本線只需要負責非共用區域，如站廳、本線區間的設備。如果已建線路與本線沒有共用設備用房、站臺等區域，那么本線應單獨設置一套BAS負責本線所管轄區域的機電設備。兩線BAS應分別接入對應線路的綜合監控系統。

2.2與在建線路進行節點換乘的車站

這種情況屬于在建線路與本線同期建設的情況。這種情況下可以考慮設置一套BAS，管轄兩線的區域，這樣既節省成本，又便于運營和維保人員使用和維護。

圖1　

2.3與在建/已建線路進行通道換乘的車站

通道換乘的兩個車站通過一條通道連接兩條線路的同名車站，通道長度根據情況會有較大的區別。因此對于此類車站，一般采用兩線分別設置自己的BAS。各線BAS負責自己站廳站臺及出入口部分設備監控。

2.4與遠期線路進行通道換乘的車站

此類車站一般采用兩線分別設置自己的BAS。各線BAS負責自己站廳站臺及出入口部分設備監控，并預留與換乘線路對應系統的接口改造條件和能力。

2.5與遠期線路進行節點換乘的車站

兩線BAS系統按分設考慮。共用站廳和轉換層部分機電設備的監控由先建線路負責，其余區域由各線自行負責。兩線BAS系統應分別接入對應線路的綜合監控系統。

2.6一些特殊車站的換乘

（1）共用站廳，平行換乘車站。兩線BAS系統按一個整體合設一套系統考慮。

（2）多線換乘車站。根據各條線路之間是節點換乘還是通道換乘，使用上述原則即可。

3　換乘車站BAS網絡方案

根據前述BAS設置方案可知，對于大型換乘車站，一般可以歸結為三類BAS設置方式：

（1）兩線BAS分設。

（2）兩線BAS合設一套，并由某一條線路負責。

（3）兩線存在共用區域（站廳、設備區、站臺等），則共用區域的設備監控納入其中一條線路BAS，另一條線路負責本線所管轄區域設備監控。

對于大型換乘車站，三類BAS設置方式選擇的網絡方案的好壞將直接決定BAS的穩定性、快速性、安全性，下面將對BAS的網絡方案進行分析。

3.1雙總線網絡方案

本方案中，對于地下車站兩端各配置一套冗余PLC的方案，兩端PLC控制器分別通過雙總線將各端的RI/O、具有智能通信口的現場設備和就地現場小型控制器等設備統一接入，分別對車站兩端的機電設備（通風空調、電扶梯、低壓照明、給排水等正常和火災情況下合用設備）進行監控管理。

本方案的特點是：采用傳統的總線方式進行通信，方案成熟、靠性高、實時性好、網絡自愈能力強、通訊設備成本較低。通訊介質可采用屏蔽雙絞電纜或同軸電纜，通訊速率可達12Mbps（Profibus-DP）或5Mbps（ControlNet）。

3.2光纖以太環網方案

本方案中，對于地下車站兩端各配置一套冗余PLC的方案，兩端PLC控制器通過光纖以太環網將各類RI/O、具有智能通信口的現場設備和就地現場小型控制器等設備統一接入，與BAS冗余主、從控制器進行通信，實現BAS對車站機電設備（通風空調、電扶梯、低壓照明、給排水等正常和火災情況下合用設備）的監控管理，如圖1所示。

采用全以太環網的方式進行通信，可實現“一網到底”，大大加強對底層設備的遠程“透明”維護功能。網絡自愈能力強，通訊介質為以太網，采用工業以太網標準協議，通訊速率可達100Mbps。

3.3大型換乘車站網絡方案選擇

（1）對于兩線BAS分設的情況。可將該站看成兩個獨立車站，分別設置兩套BAS系統，那么可以根據運營的需求選擇雙總線方案的成熟，安全，可靠或是選擇光纖以太網方案的快速、靈活、易拓展。

（2）對于兩線存在共用區域、并且共用區域由某一線路BAS負責的情況。若共用區域監控的設備不多，那么兩種方案都可以選擇。若共用區域監控設備很多，雙總線方案需要消耗大量的總線電纜，并且總線的傳輸速度有限，隨著監控設備的增多，數據傳輸質量會下降，對時間要求嚴格的數據如果長時間得不到響應也容易引發安全事故。因此，推薦采用光纖以太環網。

（3）對于兩線合設一套BAS的情況。這類大型換乘車站的特點為：

1）該線路BAS需要負責換乘線路區域的設備監控，監控點數將是2倍甚至更多于普通車站的監控點數。

2）這類車站建筑面積大，設備之間距離很遠、分布散。

3）大量的設備將產生大量的電磁干擾。

4）接口數量多，需要大量的網關。

對于雙總線方案來說，隨著總線上節點數量增多，總線負荷加大，總線上控制器輪詢各個設備一周的時間增加，對于設備突發事件產生響應的時間延長，數據傳輸質量下降。設備房之間距離過遠，總線距離過長，一是總線上信號會衰減嚴重，特別嚴重的地方需要加中繼器來放大信號。二是總線的成本會相應增加。隨著設備數量的增加，電磁干擾也相應增加，現場總線會受到一定程度的干擾。在地鐵站內的設備大多都不支持現場總線協議，設備需要與控制器通信往往需要設置網關。而大型換乘車站，接口數量眾多，也就需要設置更多的網關來轉換通信協議。網關的增加，相應增加了成本。協議的轉換降低了通信的速度，也影響系統響應時間。

對于光纖以太網方案來說，100Mbps甚至1000Mbps的速度可以滿足大型換乘車站設備數量2倍甚至3倍于普通車站的情況。光纖的成本較現場總線低，而且可以長距離傳輸，非常適合大型換乘車站建筑面積大，設備設施分散的場合進行傳輸。光纜的抗電磁干擾能力非常強，在設備眾多，電磁干擾眾多的地方傳輸也能保證傳輸質量。由于采用的是基于TCP/IP的以太網，使用國際主流標準，協議開放，便于開發，車站現場很多設備又兼容以太網，因此在接口眾多的大型換乘車站，可以直接讓設備接入就近的交換機，進入BAS的網絡中，減少了網關模塊的使用，降低了成本。協議的一致性，加快了數據從底層現場傳輸到控制層的速度，進而加快了系統的響應速度。對于大型換乘車站，往往需要預留與遠期線路的接口，當后建線路建設時，對于“一網到底”的光纖以太環網，只需要從離換乘車站最近的交換機處拉線到換乘的站內交換機上即可實現兩線BAS的互通。這樣做將會使得BAS變得非常易于拓展。

4　結語

本文對大型換乘車站網絡方案進行了探討，分析了大型換乘車站應該如何設置BAS，并根據不同的BAS設置方式可以靈活選擇BAS的網絡方案。隨著工業以太網的發展，車站BAS也在逐步進入光纖以太環網時代。光纖以太環網以其快速、抗干擾能力強、協議開放、易于拓展等優點將非常適合于這類合設一套BAS的大型換乘車站。

王圣煒（1989—），男，碩士研究生，職稱：助理設計師，研究方向：軌道交通綜合監控系統、環境與設備監控系統、火災自動報警系統、門禁系統設計。