大型换乘车站BAS网络方案探讨

王圣炜（广州地铁设计研究院有限公司，广东广州 510010）

大型换乘车站BAS网络方案探讨

王圣炜
（广州地铁设计研究院有限公司，广东广州 510010）

环境与设备监控系统（BAS）采用计算机网络技术、自动控制技术、通讯技术及分布智能技术，实现设备监控分散控制、集中管理的系统模式，对地铁车站及区间隧道内的空调通风、给排水、照明、电梯、扶梯、安全门等机电设备进行全面的运行管理与控制。本文探讨了在大型换乘车站中如何合理的设置BAS系统。分析了目前两种主流的车站BAS网络方案。并根据大型换乘车站不同的特点设置了不同的BAS网络方案，并对这些方案做了一定的剖析。

环境与设备监控系统 双总线网络 光纤以太环网

1　引言

近几年，地铁因其具有舒适、安全、快捷、准时、运载量大等特点，越来越受到群众的欢迎。地铁不仅能够有效缓解城市交通压力，因其采用无污染的电力能源，也越来越受到政府和国家的青睐。

为给轨道交通乘客营造安全、舒适的乘车和候车环境。车站、区间隧道内、车辆段、停车场等地均设有各种正常运营保障设施（包括通风空调设备、给排水设备、照明设备、自动电/扶梯等）和事故紧急防救灾设施（水消防系统、防排烟系统、应急照明系统等）。为确保以上这些系统的安全可靠运行，特别是在地下车站发生火灾事故的情况下，使有关救灾设施按照设计工况及时有效地运行，保障人身安全，需要在车站、区间、车辆段、停车场设置环境与设备监控系统（Building Automatic System，简称BAS）来对相应设备设施进行监控。

随着地铁建设的蓬勃发展，城市中的地铁线路也越来越多。线路的增多，必然会出现大量的换乘车站。特别是对于城市的交通枢纽，如火车站、飞机场等地方往往会出现多线换乘、国铁与地铁换乘、机场与地铁换乘的情况。庞大的建筑面积，带来的是机电设备的增多，BAS的监控点数的增多。而BAS监控点数的增多，被控设备与控制器之间距离的增加会造成BAS的响应速度降低，数据传输可靠性降低，竟而影响设备的安全稳定的运行。因此，研究在大型换乘车站内如何合理设置BAS，使得BAS更加安全可靠是很有必要的。

2　换乘车站BAS设置方案

换乘车站BAS设置方案不同于普通车站的BAS设置方案，往往需要考虑换乘线路的开通时序，划分清本线所管辖区域，以做好接口预留。

2.1与已建线路进行节点换乘的车站

如果已建线路与本线共用设备用房或者站台区域，那么在已建线路建设时期的共用区域的机电设备的监控归入已建线路。本线只需要负责非共用区域，如站厅、本线区间的设备。如果已建线路与本线没有共用设备用房、站台等区域，那么本线应单独设置一套BAS负责本线所管辖区域的机电设备。两线BAS应分别接入对应线路的综合监控系统。

2.2与在建线路进行节点换乘的车站

这种情况属于在建线路与本线同期建设的情况。这种情况下可以考虑设置一套BAS，管辖两线的区域，这样既节省成本，又便于运营和维保人员使用和维护。

图1　

2.3与在建/已建线路进行通道换乘的车站

通道换乘的两个车站通过一条通道连接两条线路的同名车站，通道长度根据情况会有较大的区别。因此对于此类车站，一般采用两线分别设置自己的BAS。各线BAS负责自己站厅站台及出入口部分设备监控。

2.4与远期线路进行通道换乘的车站

此类车站一般采用两线分别设置自己的BAS。各线BAS负责自己站厅站台及出入口部分设备监控，并预留与换乘线路对应系统的接口改造条件和能力。

2.5与远期线路进行节点换乘的车站

两线BAS系统按分设考虑。共用站厅和转换层部分机电设备的监控由先建线路负责，其余区域由各线自行负责。两线BAS系统应分别接入对应线路的综合监控系统。

2.6一些特殊车站的换乘

（1）共用站厅，平行换乘车站。两线BAS系统按一个整体合设一套系统考虑。

（2）多线换乘车站。根据各条线路之间是节点换乘还是通道换乘，使用上述原则即可。

3　换乘车站BAS网络方案

根据前述BAS设置方案可知，对于大型换乘车站，一般可以归结为三类BAS设置方式：

（1）两线BAS分设。

（2）两线BAS合设一套，并由某一条线路负责。

（3）两线存在共用区域（站厅、设备区、站台等），则共用区域的设备监控纳入其中一条线路BAS，另一条线路负责本线所管辖区域设备监控。

对于大型换乘车站，三类BAS设置方式选择的网络方案的好坏将直接决定BAS的稳定性、快速性、安全性，下面将对BAS的网络方案进行分析。

3.1双总线网络方案

本方案中，对于地下车站两端各配置一套冗余PLC的方案，两端PLC控制器分别通过双总线将各端的RI/O、具有智能通信口的现场设备和就地现场小型控制器等设备统一接入，分别对车站两端的机电设备（通风空调、电扶梯、低压照明、给排水等正常和火灾情况下合用设备）进行监控管理。

本方案的特点是：采用传统的总线方式进行通信，方案成熟、靠性高、实时性好、网络自愈能力强、通讯设备成本较低。通讯介质可采用屏蔽双绞电缆或同轴电缆，通讯速率可达12Mbps（Profibus-DP）或5Mbps（ControlNet）。

3.2光纤以太环网方案

本方案中，对于地下车站两端各配置一套冗余PLC的方案，两端PLC控制器通过光纤以太环网将各类RI/O、具有智能通信口的现场设备和就地现场小型控制器等设备统一接入，与BAS冗余主、从控制器进行通信，实现BAS对车站机电设备（通风空调、电扶梯、低压照明、给排水等正常和火灾情况下合用设备）的监控管理，如图1所示。

采用全以太环网的方式进行通信，可实现“一网到底”，大大加强对底层设备的远程“透明”维护功能。网络自愈能力强，通讯介质为以太网，采用工业以太网标准协议，通讯速率可达100Mbps。

3.3大型换乘车站网络方案选择

（1）对于两线BAS分设的情况。可将该站看成两个独立车站，分别设置两套BAS系统，那么可以根据运营的需求选择双总线方案的成熟，安全，可靠或是选择光纤以太网方案的快速、灵活、易拓展。

（2）对于两线存在共用区域、并且共用区域由某一线路BAS负责的情况。若共用区域监控的设备不多，那么两种方案都可以选择。若共用区域监控设备很多，双总线方案需要消耗大量的总线电缆，并且总线的传输速度有限，随着监控设备的增多，数据传输质量会下降，对时间要求严格的数据如果长时间得不到响应也容易引发安全事故。因此，推荐采用光纤以太环网。

（3）对于两线合设一套BAS的情况。这类大型换乘车站的特点为：

1）该线路BAS需要负责换乘线路区域的设备监控，监控点数将是2倍甚至更多于普通车站的监控点数。

2）这类车站建筑面积大，设备之间距离很远、分布散。

3）大量的设备将产生大量的电磁干扰。

4）接口数量多，需要大量的网关。

对于双总线方案来说，随着总线上节点数量增多，总线负荷加大，总线上控制器轮询各个设备一周的时间增加，对于设备突发事件产生响应的时间延长，数据传输质量下降。设备房之间距离过远，总线距离过长，一是总线上信号会衰减严重，特别严重的地方需要加中继器来放大信号。二是总线的成本会相应增加。随着设备数量的增加，电磁干扰也相应增加，现场总线会受到一定程度的干扰。在地铁站内的设备大多都不支持现场总线协议，设备需要与控制器通信往往需要设置网关。而大型换乘车站，接口数量众多，也就需要设置更多的网关来转换通信协议。网关的增加，相应增加了成本。协议的转换降低了通信的速度，也影响系统响应时间。

对于光纤以太网方案来说，100Mbps甚至1000Mbps的速度可以满足大型换乘车站设备数量2倍甚至3倍于普通车站的情况。光纤的成本较现场总线低，而且可以长距离传输，非常适合大型换乘车站建筑面积大，设备设施分散的场合进行传输。光缆的抗电磁干扰能力非常强，在设备众多，电磁干扰众多的地方传输也能保证传输质量。由于采用的是基于TCP/IP的以太网，使用国际主流标准，协议开放，便于开发，车站现场很多设备又兼容以太网，因此在接口众多的大型换乘车站，可以直接让设备接入就近的交换机，进入BAS的网络中，减少了网关模块的使用，降低了成本。协议的一致性，加快了数据从底层现场传输到控制层的速度，进而加快了系统的响应速度。对于大型换乘车站，往往需要预留与远期线路的接口，当后建线路建设时，对于“一网到底”的光纤以太环网，只需要从离换乘车站最近的交换机处拉线到换乘的站内交换机上即可实现两线BAS的互通。这样做将会使得BAS变得非常易于拓展。

4　结语

本文对大型换乘车站网络方案进行了探讨，分析了大型换乘车站应该如何设置BAS，并根据不同的BAS设置方式可以灵活选择BAS的网络方案。随着工业以太网的发展，车站BAS也在逐步进入光纤以太环网时代。光纤以太环网以其快速、抗干扰能力强、协议开放、易于拓展等优点将非常适合于这类合设一套BAS的大型换乘车站。

王圣炜（1989—），男，硕士研究生，职称：助理设计师，研究方向：轨道交通综合监控系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统、门禁系统设计。