地铁地下长大区间风机控制设计

张 翼

（中铁二院工程集团有限责任公司，610031，成都∥工程师）

1 工程概况

深圳地铁3号线（龙岗线）连接深圳中心城区和龙岗次中心，穿越福田、罗湖、布吉、横岗、龙岗等5个城市重要组团。线路全长41.611km，设车站30座。其中地下站14座，半地下站1座，高架站15座。

塘坑站为深圳地铁3号线唯一的半地下站，两端正线地下区间出洞口后连接至相邻的高架站。左端地下区间还设有复杂的出、入段线连接至横岗双层车辆段，共计有5条线在地下区间相邻并交织。塘坑站两端线路平剖面图如图1所示。

塘坑站两端地下区间总长1 685m，分散布置了24台18.5kW的区间射流风机，具体分布如图2所示。对于左右线同一里程处的2组（4台）射流风机（共计4处），在其旁外挖区间配电间，内设一面环控柜，实现对附近2组射流风机的就地配电和控制；对于不同里程的分散的各组射流风机（共计4处），设置区间配电箱固定于隧道壁，实现对附近1组射流风机的就地配电和控制。

图2 塘坑站两端地下区间射流风机分布图

由于塘坑站两端的区间多、长、交织，射流风机多、分散、距车站远，因此，区间射流风机的控制以及与车站的通信方案是设计的重难点。此外，本线为国内首次采用施工设计总承包模式的地铁线路，设计院作为施工方的协作单位应充分发挥技术优势，满足控制的功能性、可靠性、经济性。

2 控制方案

区间射流风机的控制分为就地控制、车站环控电控室控制和BAS（环境与设备监控系统）控制等三级，各级控制如图3所示。

图3 区间射流风机控制示意图

就地控制：区间射流风机均由塘坑站变电所双电源配电至区间现场的射流风机配电箱（或环控柜），在配电箱（或环控柜）上实现一次配电和二次就地控制功能。即在图3中的区间风机控制箱上实现就地控制。

车站环控电控室控制：将用于车站控制的二次元件置于车站环控电控室内的区间通风空调设备集中控制箱内，采用控制电缆将其与就地的区间风机控制箱连接，即可实现在车站环控电控室对区间射流风机的控制。

BAS控制：采用通信线将就地的风机控制智能模块（软启动器）与车站环控柜内的通信网络连接，该通信网络通过网关（PLC（可编程逻辑控制器）模块）与BAS控制柜通信。通过以上完备的信号传输路径，即可实现BAS对区间射流风机的监控。

3 通信方案

本文重点研究实现就地的射流风机与车站环控通信网络的通信技术或传输介质，对影响通信的不同因素，如通信距离、通信效果、工程投资等进行综合分析和比较，通过比选，确定技术成熟、可靠性高、实用性强的信号传输的通信方案。各通信方案综合比较如表1所示。

表1 通信方案综合比较表

当车站与区间射流风机控制箱的距离在200～1 000m范围时，表1中有2种通信方案可供选用，以实现区间射流风机监控信号与车站BAS的传输。

方案一：采用Profibus电缆＋中继器进行通信信号传输。

方案二：采用多模光纤＋多模光电转换器进行通信信号传输。

此外，亦可采用单模光纤＋单模光电转换器的方案。在200～1 000m距离内单模光纤方案的通信效果同方案二，但其工程造价高，并且单模光电转换器采购周期长、成本高，故不采用该方案。

塘坑站两端区间射流风机布置分散，且最远距车站约800m，若采用Profibus电缆＋中继的传统通信方案进行通信，因电信号传输距离远引起的电压降幅大、信号衰减明显、抗干扰能力弱、可靠性差等问题会造成与BAS的误通信或难通信。

经综合分析和比较，采用方案二实现区间射流风机监控信号与车站BAS的传输。即区间射流风机采用多模光纤作为通信介质传输光信号来实现远程通信功能，并在就地控制箱和车站两端采用多模光电转换器进行光电信号转化。该方案具有信号传输速度快、信号衰减小、抗干扰能力强的优点，可实现良好的可靠通信。

此外，在方案二中还采用了高可靠性的环网拓扑组网结构，将光纤敷设成环状，接入各分散的射流风机监控信号，即使环网某一点故障或断开，也可实现监控信号的有效和可靠传输。图4为区间光纤敷设布置图。图5为光纤与光电转换器电气连接环网拓扑结构示意图。

图4 区间光纤敷设布置图

图5 环网拓扑结构电气连接示意图

区间射流风机的状态信号上传较多，因软启动器输出口数量不够，故在就地控制箱内采用了PLC的I／O扩展模块，将各种状态信号收集后传送至光电转换器。射流风机就地控制箱内电气元件连接如图6所示。

图6 控制箱内部电气连接示意图

4 结语

区间射流风机采用三级控制，实现BAS控制的通信方案从工程实际出发，提出了适合深圳地铁3号线塘坑站两端地下长大区间特点的技术方案，通过采用多模光纤的形式实现了可靠的监控信号传输，取得了良好的实用效果，对城市轨道交通中地下长大区间的风机控制设计具有一定的参考价值和借鉴作用。

［1］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.

［2］GB 50490—2009城市轨道交通技术规范［S］.

［3］吴钰骅，沈林冲，金伟良.长距离光纤传感技术在地铁隧道监测中的应用［J］.中国市政工程，2006（6）：59.

［4］乔炜.城市快速轨道交通工程光纤传输系统方案比较［J］.都市快轨交通，2002（3）：54.

［5］李士峰，黎江.轨道交通环境与设备监控系统的设计与实现［J］.铁路计算机应用，2006（11）：49.

［6］郭建伟.地铁BAS对通风空调的监控要求［J］.中国新技术新产品，2010（2）：39.