淺談地鐵車輛段地下式庫房低壓配電智能設計

丁 赟 (中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063)

1 前言

隨著土地資源的稀缺，較多城市的軌道交通選擇修建地下式車輛段(或停車場)，即車輛段(或停車場)位于地下或設置有上蓋(上蓋上再做物業開發)。通風空調系統是為了給工作人員提供良好的工作環境；給設備提供良好的運行環境；以及發生火災時滿足安全疏散和消防撲救的需要，因此在車輛段有上蓋的庫內設置了大量的排風機及排煙風機。針對此情況，低壓配電專業應如何合理解決風機的配電及工藝要求的控制問題，本文結合武漢地鐵二號線常青車輛段項目提出了一種靈活的解決思路，其他屬于常規負荷的配電和控制，不在此論述。

2 風機控制要求

武漢地鐵二號線常青車輛段采用上蓋物業開發方案[1]，蓋下主要為運用庫(為地鐵車輛停車、檢修用)，庫內風機的設置情況及控制要求如下 ：

2.1 運用庫南端

設軸流排風兼排煙機72臺，對應每臺風機設置1臺排煙防火閥，共設72臺。排煙防火閥與風機的關系為：排煙防火閥常開，關閉時聯鎖排煙風機關閉并輸出關閉信號。

72臺排風兼排煙機采用模式控制方式，共設21種模式，除正常運行、停機工況模式外，其余模式均為火災狀態下的控制模式。每個火災狀態下的模式控制解讀為：72臺風機分為18組，每組4臺，當該組區域發生火災時，除該組區域風機啟動外，相鄰組風機亦啟動(即最多共3組、12臺風機啟動)。

2.2 運用庫北端

設排煙風機9臺、排風機9臺，其中3臺排煙風機及3臺排風機設有聯動電動風閥。9臺排煙風機每臺對應設置1臺排煙防火閥，排煙防火閥與風機的關系為：排煙防火閥常開，關閉時聯鎖排煙風機關閉并輸出關閉信號。

3 風機配電方式

3.1 運用庫南端

運用庫南端的72臺風機為排風兼排煙風機，為一級負荷。考慮到風機較多，配電距離遠，如按常規方式在每臺風機處設末端切換箱對風機配電，配電方式復雜，且不利于集中管理。因此，按照地鐵集中設置環控電控室的概念(即對暖通的風機和風閥進行集中配電和控制，且視環控電控室為終端切換箱)，在運用庫南端的邊跨設置了1、2、3號三處配電室，實現對南端的72臺風機配電。每臺風機對應一個配電柜抽屜小室，即每臺風機對應一個配電回路，控制回路設于該配電抽屜內，并將單回路電源引至風機。其中，1、2號配電室每處負責28臺風機的配電；3號配電室負責16臺風機的配電。配電室電源由設于運用庫旁的35/0.4kV變電所通過防水型封閉母線引來2路電源，其中2、3號配電室共用2路電源。

3.2 運用庫北端

運用庫北端的排煙風機及排風機，設置比較分散，因此，按照負荷等級，分別在排煙風機附近設置雙電源切換箱；在排風機附近設置一般控制箱配電，其電源由較靠近的35/0.4kV變電所通過電纜引來1路或2路電源，并按照相近切換箱共用電源原則配電。

4 風機的控制

4.1 智能控制方案

上述運用庫南、北端的風機按照暖通工藝[2]的要求，均要實現模式控制，即一種模式對應多臺風機、風閥的聯動控制。以本工程實例來說，共設置21種模式，如果通過控制電纜及相應的二次接線來實現這種多模式的控制，則控制線將是非常復雜的，因此，我們引入了智能控制方式，具體方案如下：

在運用庫南端的1、2、3號配電室每個風機回路以及北端風機切換箱(控制箱)風機回路設置智能馬達保護模塊；在電動風閥回路設置小型PLC(僅北端風機有聯動電動風閥)；在2號配電室設置一臺PLC及相應的網關設備等，并配置工作站(電腦終端)，PLC與各回路智能馬達保護模塊通過總線連接。正常工況下，由工作站控制各臺風機、電動風閥的運行；火災狀況下，由火災報警系統(FAS)發布模式指令給配電室的PLC，PLC按照預設的模式啟動相應風機。

4.2 與火災自動報警(FAS)的接口處理

1)通信接口

FAS與2號配電間PLC自動部分接口為通信接口，通過FAS側FACP盤的RS485接口與PLC通信連接實現。

2)硬線接口

按照火災自動報警規范要求，發生火災時，排煙風機除應實現自動控制外，還應由聯動控制盤實現手動控制[3]。因此，按照常規設置方式，FAS的聯動控制盤應設置81根(南端72臺、北端9臺排煙風機)手動控制電纜至排煙風機控制箱(或回路)，但由于排煙風機在火災狀態下均按模式控制，所以，只需從聯動控制盤設置21根模式控制電纜至2號配電室的PLC即可。

注：按照地鐵設計規范及設計原則，排煙風機與正常通風合用的風機，可由FAS發布模式指令，BAS啟動相應火災控制模式，并在IBP盤(亦稱緊急綜合后備盤，在盤內設置PLC)上設置模式控制按鈕，達到直接啟動排煙風機的目的[5]。上述運用庫內的排煙風機均為與正常通風合用的風機，因此，上述設計是滿足規范要求的。

運用庫智能控制方案見圖1。

4.3 風機與排煙防火閥、電動風閥的聯動

1)排煙風機與排煙防火閥的聯動

排煙防火閥與排煙風機的聯動要求為：排煙防火閥常開，關閉時聯鎖排煙風機關閉并輸出關閉信號。因此，每臺排煙風機控制回路需設置1根與排煙防火閥的聯動控制電纜，排煙防火閥關閉信號應輸出至FAS監視。

2)普通風機與電動風閥的聯動

普通風機與電動風閥的聯動要求為：風機啟動時，風閥開啟。因此，每臺風機控制回路需設置1根與電動風閥的聯動控制電纜。

5 結論

采用上述設計方案后，達到了對風機的集中、智能化管理，運營人員可方便地對每臺風機或多臺風機進行操作控制，也可對控制命令進行修改等。

為了滿足軌道交通發展的不同需求，在低壓配電及其接口設計中應充分考慮各種設備的控制要求及特點，利用自動化控制領域的成熟產品達到智能控制的目的，提高軌道交通低壓配電的自動化水平。

[1]武漢軌道交通2號線一期工程常青車輛段和上蓋綜合開發工程初步設計及外部市政工程可行性研究 [M].2008.

[2]武漢地鐵二號線常青車輛段低壓配電施工設計說明書[R].

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50157-2003地鐵設計規范[S].北京: 中國計劃出版社, 2001.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50490-2009城市軌道交通技術規范[S].北京: 中國建筑工業出版社, 2009.

[5]中華人民共和國公安部.GB50116-2008火災自動報警系統設計規范[S].北京: 中國計劃出版社, 2008.