現代有軌電車車輛基地建筑智能化系統設計與研究

盧洪祥

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司）

1 引言

車輛基地是現代有軌電車的大本營，主要承擔列車的停放、列檢和一般故障處理等工作，包括全線的行車調度、日常的行政管理、系統的集成監控及設備的維護保養等，是有軌電車安全通行的保障及管理中心[1]。整個車輛基地由綜合樓（含控制中心）、生活樓、停車運用庫、聯合檢修庫、物資庫、洗車加砂庫、工程車庫、綜合維修中心等組成。車輛基地建筑智能化系統設計是滿足車輛基地正常運轉必不可少的部分。本次研究主要借鑒國內現代有軌電車的工程案例，并結合現代有軌電車項目特點，對車輛基地建筑智能化系統的功能及方案進行分析。

2 系統構成

常規的車輛基地建設形式，建筑智能化系統設計包括以下內容[（2]見圖1）：

圖1 車輛基地建筑智能化系統架構

①通信部分，包括電話系統、辦公自動化系統、廣播系統、無線Wi-Fi系統、視頻會議系統；

②安全防范部分，包括視頻監視系統、門禁系統、入侵報警系統、電子巡更系統、停車場管理系統；

③建筑設備監控系統；

④火災自動報警系統；

⑤綜合布線系統；

⑥電源及接地系統。

特別說明的是，如果車輛基地涉及綜合性商業開發，需要將車輛基地建筑智能化系統與綜合開發部分弱電系統分別進行設計。由于車輛基地建設周期一般早于綜合性開發部分，車輛基地建筑智能化系統需預留后期綜合開發部分弱電系統施工作業的條件，包括預留孔洞、線纜橋架、供電需求等，同時還需滿足綜合開發弱電各子系統的接入條件[3]。

3 系統功能及方案

3.1 通信部分

通信部分包括電話系統、辦公自動化系統、廣播系統、無線Wi-Fi系統及視頻會議系統。

3.1.1 電話系統

電話系統用于有軌電車各部門間進行公務通話及業務聯系，為運營、管理、維修等部門的工作人員提供服務；與公用電話網連接，實現有軌電車用戶與公網用戶間的通信；可向有軌電車用戶提供語音、數據、傳真等通信服務。

車輛基地電話系統建議采用軟交換技術。根據有軌電車電話系統的特點，用戶主要分布在控制中心、車輛基地、變電所、派班室等處。除控制中心、車輛基地用戶相對集中外，變電所用戶數量較少，軟交換系統集中智能的網絡管理體系、靈活接入的方式能夠很好地適應現代有軌電車用戶較分散的特點。

在車輛基地為運營商提供電話系統所需的機房、用電、接地等條件，運營商完成管線、電話軟交換機的安裝調試。

3.1.2辦公自動化系統

①辦公信息網絡所交換的信息主要包括計劃管理信息、技術管理信息、維修管理信息、辦公自動化信息等。

②通過構筑內部網絡平臺，整合信息資源，強化信息資源共享。利用相應的軟件系統，實現業務流程智能化、經營和管理信息化、決策支持實時化。

③能實現信息高度集成和共享，提高辦公效率和管理水平，加強各部門的協同工作能力，提高公司內部的協調、組織能力，為企業辦公自動化建立網絡平臺。

辦公自動化系統建議采用IP數據網絡，按核心層、匯聚層、接入層結構組網。

3.1.3 廣播系統

廣播系統主要提供背景音樂及一些必要的業務廣播信息，達到抑制環境噪音，營造輕松環境空間的目的。在發生火災等緊急事故時，提供火災應急廣播。

1）播放背景音樂

通過適時播放背景音樂，營造出溫馨、和諧、輕松的氣氛。

2）業務廣播功能

通過公共廣播可將人們所需的信息傳送到車輛基地內的每一個角落，信息內容包括通告、天氣預報、國際國內新聞等。

3）火災應急廣播

當有消防廣播聯動信號輸入廣播系統時，系統立即自動強行切換到消防廣播狀態，激活并調用預先錄制儲存的火災報警信號，自動循環播放消防廣播。消防廣播應符合消防規范，具有最高優先權。

廣播系統推薦采用數模結合或全數字化廣播系統，采用以太網技術，基于標準TCP/IP協議，將音頻信號以標準IP數據包的形式在網絡上進行傳送，音頻信息、控制信息、狀態信息和網管信息均為數字信號。

3.1.4 無線Wi-Fi系統

無線網絡具備以下功能。

①拓撲結構避免了業務匯聚、中心網絡擁堵、單點故障等問題，增加了可靠性。

②終端節點可以在任何地點接入網絡，并與其他節點聯系，擴大了網絡覆蓋范圍。

③擴展網絡只要加上無線AP等設備，即可與已有的無線設施融合，提高網絡的柔韌性和可行性。

車輛基地對無線系統的要求，可結合辦公自動化系統網絡，通過設置無線接入及管理設備，滿足無線的覆蓋要求。

3.1.5 視頻會議系統

視頻會議系統主要實現對整個視頻會議系統的組織、控制、管理等功能，包括視頻會議的建立、發起，分會場的加入和刪除，并能實時瀏覽各分會場畫面，監視各分會場情況等。分會場支持響應主會場的各項組織、控制、管理會議的要求，并可調整視頻信號接收帶寬。同時，分會場還支持自動重復請求功能，采用手動發布、立即發布、定時發布等模式。

視頻會議系統可設置小型會議室、中型會議室、高層會議室、大型會議室等，根據實際運營需求，設置不同的會議場景。

3.2 安全防范部分

安全防范部分包括視頻監控系統、門禁系統、入侵報警系統、電子巡更系統及停車場管理系統。

3.2.1 視頻監視系統

視頻監控系統為滿足車輛基地實時監控的要求，在車輛基地的主要通道、各類型庫房、綜合樓、生活樓的出入口、樓層通道、電梯廳、電梯轎廂、車輛基地圍欄及重要設備機房設置全覆蓋的視頻監控，系統主要功能有：

①實時現場畫面的采集；

②高清視頻圖像的實時傳輸；

③視頻信息的數據存儲管理和檢索；

④前端設備的控制，滿足各系統聯動要求。

視頻監控系統建議采用全高清數字組網方案，在車輛基地各監控點設置網絡化攝像機（包括槍機、板球、球機），視頻圖像通過以太網通道傳送至監控中心系統平臺，實現圖像的監視、控制和存儲。在車輛基地設置集中錄像存儲設備，全天不間斷地錄制前端攝像機的圖像，各錄像設備和錄像回放設備之間通過以太網組網，以實現設備的統一管理和錄像回放。

3.2.2 門禁系統

門禁系統是實現用戶進出管理的自動化系統。門禁系統可自動識別用戶身份，自動根據系統設定開啟門鎖，自動采集數據，自動統計、產生報表，并可通過系統設定實現人員權限、區域管理和時間控制等功能。同時，門禁系統應使用門禁卡作為員工的考勤憑證，進行考勤管理。為了便于日常管理，可按照運營需求進行二次開發。門禁系統在火災情況下具有自動釋放功能，滿足人員的安全疏散。

門禁系統由調度中心的中央級門禁管理層、車輛基地內的車輛段級門禁管理層、現場設備層及傳輸網絡組成。

車輛基地門禁系統需與調度中心中央管理級通過傳輸通道連接。中央級可以管理所有車輛段及停車場的門禁設置權限。車輛基地管理層與現場（就地）控制器間通過以太網方式連接。

3.2.3 入侵報警系統

為確保車輛基地的日常運營安全，防止外來人員非法入侵，有必要在車輛基地內設置入侵報警系統。其主要功能包括：

①按需要選擇、安裝入侵探測器，防區內不應有盲區；

②當被觸發報警后應能立即發出緊急報警信號并自鎖，并能與包括視頻監控等相關系統進行聯動。

本系統由前端探測及告警裝置、報警控制設備及報警輸出裝置三部分組成。在重要用房及區域設置緊急求助按鈕及紅外、微波雙向探測器，外側圍墻設置高壓脈沖電子圍欄。

3.2.4 電子巡更系統

電子巡更系統是監督管理巡邏人員的，看其是否按規定路線，在規定的時間內巡邏了規定數量的巡邏地點。本系統應能準確的記錄預定區域、巡查路線、詳細時間（精確到秒）、地點及人員信息。

電子巡更系統可采用離線式系統，配置主機（含巡棒讀寫器等裝置）和各個關鍵地點巡查讀卡器。

3.2.5 停車場管理系統

為滿足汽車方便快捷地進出車輛基地，設置停車場管理系統，對進出車輛進行識別并控制車輛通行，減少值班人員的工作強度，提高通行效率。

停車場管理系統配置車牌自動識別設備、自動控制道閘設備、顯示屏設備、監控終端、報警設備、管理工作站等。有地下停車庫的車輛基地，可利用既有停車場，結合收費管理系統，增加運營收入[4]。

3.3 建筑設備監控系統

建筑設備監控系統對車輛基地范圍內的通風空調系統、給排水系統、電梯、照明系統等設備進行一體化控制、檢測和管理，創造舒適、安全的環境，以最低的能源和電力消耗來維持系統和設備的正常運行，降低運營成本。同時，通過優化控制提高管理水平，方便了設備的操作與維修，減少管理和維護，達到節約能源和人力資源的目的，創造更高的經濟效益。

建筑設備監控系統包括：

①暖通系統，空調冷熱源系統、送排風系統、空調機組、新風機組的監控，以及CO2濃度、溫濕度的監測；

②給排水系統，對生活水池、給排水設備、污水處理設備的狀態進行監控；

③電梯系統，對電梯運行、故障狀態進行監視及緊急狀態報警；

④照明系統，對公共照明及建筑物立面照明進行監視和控制。

建筑設備監控系統由冗余性控制主機、工作站、網絡交換機、打印機、遠程I/O模塊、傳感器和現場總線等組成。

3.4 火災自動報警系統

火災自動報警系統的主要功能包括：

①接收車輛基地內各建筑物的火災報警信號，顯示火災報警或故障報警部位；

②監視車輛基地的各種火災報警設備及專用消防設備的運行狀態；

③確認災情并向調度中心及有關部門通報聯絡，傳遞火災發生信息，接收消防控制室發出消防救災指令和疏散命令，組織和誘導乘客進行安全疏散；

④具有消防聯動功能，在確認火災后，指令樓內的設備監控系統按照預定火災模式運行；通過FAS系統與其他系統的接口，聯動相關的設備按照火災工況運行；

⑤調度中心能夠收集和顯示所有車輛段及停車場火災報警信息的功能。

對單個車輛基地的有軌電車工程，火災自動報警系統可采用集中報警系統，對擁有多個停車場或車輛段的工程可采用控制中心報警系統。

集中報警系統主要由火災報警主控制器、火災報警區域控制器、圖形顯示裝置、聯動控制器，手動控制盤、智能感煙/感溫探測器、吸氣式探測器（高大空間設置）、輸入輸出模塊、手動報警按鈕及電話插孔、聲光報警器、消防電話等。

3.5 綜合布線系統

綜合布線系統主要涉及電話和網絡信息點的布設以及相關系統的構架。

綜合布線系統應為開放式星型網絡拓撲結構，以保證每個分支子系統都是相對獨立的單元，對每個分支單元系統改動都不影響其他子系統。

布放纜線在橋架內的截面利用率應為30%～50%。同時，布線電纜與附近可能產生高電平電磁干擾的電動機、電力變壓器、射頻應用設備等電器設備之間應保持必要的間距[5]。

3.6 電源與接地系統

1）電源

建筑智能化系統電源按一級負荷供電，采用雙電源供電并在末端設自動切換裝置，同時設置集中UPS電源，備用時間不小于1h。

消防控制室內由動力照明專業為FAS提供消防電源，一級負荷，雙電源末端互投供電。火災報警控制器自帶蓄電池，備用時間不小于3h。

2）接地

采用綜合接地系統，接地電阻不大于1Ω。由動力照明專業統一在各單體設備室設置弱電接地端子箱，再由弱電系統分別引至各弱電系統機柜。

進出單體的弱電系統外線、弱電設備、弱電機柜電源進線處需做防雷處理。

4 系統集成性需求

現代有軌電車車輛基地建筑智能化系統復雜繁多，涉及12個子系統。如果各子系統均獨立設置工作站，后期運行時工作量大。為簡化系統配置及減少運營管理成本，可以引入集成系統設計方案。結合有軌電車通信、信號系統設置綜合運營管理平臺，將建筑智能化系統納入到綜合管理平臺，實現基礎數據的統一管理以及系統間的數據共享[6]。

系統集成方案建議采用界面集成。各子系統可以通過數據傳輸通道將數據信息上傳至綜合運營管理平臺。在控制中心、安防監控中心或消防控制室設置集中管理工作站，通過集成界面軟件實現多系統的查看和管理，及時了解掌握各子系統運行狀態及設備運轉情況。

建筑智能化系統集成設計可滿足設備資源、人力成本統一管理，達到整合有軌電車運營控制管理系統目的。系統用戶界面操作簡潔，聯動性強，方便調度員處理各類突發事件，為后期運營大大節省設備和人工成本。

5 結語

本研究主要對現代有軌電車車輛基地建筑智能化系統的構成、功能及方案逐一進行解析。針對各子系統的特點，研究其在有軌電車項目的特殊需求，提出不同的設計方案，為有軌電車弱電設計提供了相關的參考標準，提高了設計效率。同時，提出了系統集成設計的思路和建議，簡化系統設置，實現有軌電車的信息融合與聯動指揮、協同處置與跨專業協調，從而提高有軌電車運行效率，節約系統資源，更有利于有軌電車的發展。