现代有轨电车车辆基地建筑智能化系统设计与研究

卢洪祥

（上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司）

1 引言

车辆基地是现代有轨电车的大本营，主要承担列车的停放、列检和一般故障处理等工作，包括全线的行车调度、日常的行政管理、系统的集成监控及设备的维护保养等，是有轨电车安全通行的保障及管理中心[1]。整个车辆基地由综合楼（含控制中心）、生活楼、停车运用库、联合检修库、物资库、洗车加砂库、工程车库、综合维修中心等组成。车辆基地建筑智能化系统设计是满足车辆基地正常运转必不可少的部分。本次研究主要借鉴国内现代有轨电车的工程案例，并结合现代有轨电车项目特点，对车辆基地建筑智能化系统的功能及方案进行分析。

2 系统构成

常规的车辆基地建设形式，建筑智能化系统设计包括以下内容[（2]见图1）：

图1 车辆基地建筑智能化系统架构

①通信部分，包括电话系统、办公自动化系统、广播系统、无线Wi-Fi系统、视频会议系统；

②安全防范部分，包括视频监视系统、门禁系统、入侵报警系统、电子巡更系统、停车场管理系统；

③建筑设备监控系统；

④火灾自动报警系统；

⑤综合布线系统；

⑥电源及接地系统。

特别说明的是，如果车辆基地涉及综合性商业开发，需要将车辆基地建筑智能化系统与综合开发部分弱电系统分别进行设计。由于车辆基地建设周期一般早于综合性开发部分，车辆基地建筑智能化系统需预留后期综合开发部分弱电系统施工作业的条件，包括预留孔洞、线缆桥架、供电需求等，同时还需满足综合开发弱电各子系统的接入条件[3]。

3 系统功能及方案

3.1 通信部分

通信部分包括电话系统、办公自动化系统、广播系统、无线Wi-Fi系统及视频会议系统。

3.1.1 电话系统

电话系统用于有轨电车各部门间进行公务通话及业务联系，为运营、管理、维修等部门的工作人员提供服务；与公用电话网连接，实现有轨电车用户与公网用户间的通信；可向有轨电车用户提供语音、数据、传真等通信服务。

车辆基地电话系统建议采用软交换技术。根据有轨电车电话系统的特点，用户主要分布在控制中心、车辆基地、变电所、派班室等处。除控制中心、车辆基地用户相对集中外，变电所用户数量较少，软交换系统集中智能的网络管理体系、灵活接入的方式能够很好地适应现代有轨电车用户较分散的特点。

在车辆基地为运营商提供电话系统所需的机房、用电、接地等条件，运营商完成管线、电话软交换机的安装调试。

3.1.2办公自动化系统

①办公信息网络所交换的信息主要包括计划管理信息、技术管理信息、维修管理信息、办公自动化信息等。

②通过构筑内部网络平台，整合信息资源，强化信息资源共享。利用相应的软件系统，实现业务流程智能化、经营和管理信息化、决策支持实时化。

③能实现信息高度集成和共享，提高办公效率和管理水平，加强各部门的协同工作能力，提高公司内部的协调、组织能力，为企业办公自动化建立网络平台。

办公自动化系统建议采用IP数据网络，按核心层、汇聚层、接入层结构组网。

3.1.3 广播系统

广播系统主要提供背景音乐及一些必要的业务广播信息，达到抑制环境噪音，营造轻松环境空间的目的。在发生火灾等紧急事故时，提供火灾应急广播。

1）播放背景音乐

通过适时播放背景音乐，营造出温馨、和谐、轻松的气氛。

2）业务广播功能

通过公共广播可将人们所需的信息传送到车辆基地内的每一个角落，信息内容包括通告、天气预报、国际国内新闻等。

3）火灾应急广播

当有消防广播联动信号输入广播系统时，系统立即自动强行切换到消防广播状态，激活并调用预先录制储存的火灾报警信号，自动循环播放消防广播。消防广播应符合消防规范，具有最高优先权。

广播系统推荐采用数模结合或全数字化广播系统，采用以太网技术，基于标准TCP/IP协议，将音频信号以标准IP数据包的形式在网络上进行传送，音频信息、控制信息、状态信息和网管信息均为数字信号。

3.1.4 无线Wi-Fi系统

无线网络具备以下功能。

①拓扑结构避免了业务汇聚、中心网络拥堵、单点故障等问题，增加了可靠性。

②终端节点可以在任何地点接入网络，并与其他节点联系，扩大了网络覆盖范围。

③扩展网络只要加上无线AP等设备，即可与已有的无线设施融合，提高网络的柔韧性和可行性。

车辆基地对无线系统的要求，可结合办公自动化系统网络，通过设置无线接入及管理设备，满足无线的覆盖要求。

3.1.5 视频会议系统

视频会议系统主要实现对整个视频会议系统的组织、控制、管理等功能，包括视频会议的建立、发起，分会场的加入和删除，并能实时浏览各分会场画面，监视各分会场情况等。分会场支持响应主会场的各项组织、控制、管理会议的要求，并可调整视频信号接收带宽。同时，分会场还支持自动重复请求功能，采用手动发布、立即发布、定时发布等模式。

视频会议系统可设置小型会议室、中型会议室、高层会议室、大型会议室等，根据实际运营需求，设置不同的会议场景。

3.2 安全防范部分

安全防范部分包括视频监控系统、门禁系统、入侵报警系统、电子巡更系统及停车场管理系统。

3.2.1 视频监视系统

视频监控系统为满足车辆基地实时监控的要求，在车辆基地的主要通道、各类型库房、综合楼、生活楼的出入口、楼层通道、电梯厅、电梯轿厢、车辆基地围栏及重要设备机房设置全覆盖的视频监控，系统主要功能有：

①实时现场画面的采集；

②高清视频图像的实时传输；

③视频信息的数据存储管理和检索；

④前端设备的控制，满足各系统联动要求。

视频监控系统建议采用全高清数字组网方案，在车辆基地各监控点设置网络化摄像机（包括枪机、板球、球机），视频图像通过以太网通道传送至监控中心系统平台，实现图像的监视、控制和存储。在车辆基地设置集中录像存储设备，全天不间断地录制前端摄像机的图像，各录像设备和录像回放设备之间通过以太网组网，以实现设备的统一管理和录像回放。

3.2.2 门禁系统

门禁系统是实现用户进出管理的自动化系统。门禁系统可自动识别用户身份，自动根据系统设定开启门锁，自动采集数据，自动统计、产生报表，并可通过系统设定实现人员权限、区域管理和时间控制等功能。同时，门禁系统应使用门禁卡作为员工的考勤凭证，进行考勤管理。为了便于日常管理，可按照运营需求进行二次开发。门禁系统在火灾情况下具有自动释放功能，满足人员的安全疏散。

门禁系统由调度中心的中央级门禁管理层、车辆基地内的车辆段级门禁管理层、现场设备层及传输网络组成。

车辆基地门禁系统需与调度中心中央管理级通过传输通道连接。中央级可以管理所有车辆段及停车场的门禁设置权限。车辆基地管理层与现场（就地）控制器间通过以太网方式连接。

3.2.3 入侵报警系统

为确保车辆基地的日常运营安全，防止外来人员非法入侵，有必要在车辆基地内设置入侵报警系统。其主要功能包括：

①按需要选择、安装入侵探测器，防区内不应有盲区；

②当被触发报警后应能立即发出紧急报警信号并自锁，并能与包括视频监控等相关系统进行联动。

本系统由前端探测及告警装置、报警控制设备及报警输出装置三部分组成。在重要用房及区域设置紧急求助按钮及红外、微波双向探测器，外侧围墙设置高压脉冲电子围栏。

3.2.4 电子巡更系统

电子巡更系统是监督管理巡逻人员的，看其是否按规定路线，在规定的时间内巡逻了规定数量的巡逻地点。本系统应能准确的记录预定区域、巡查路线、详细时间（精确到秒）、地点及人员信息。

电子巡更系统可采用离线式系统，配置主机（含巡棒读写器等装置）和各个关键地点巡查读卡器。

3.2.5 停车场管理系统

为满足汽车方便快捷地进出车辆基地，设置停车场管理系统，对进出车辆进行识别并控制车辆通行，减少值班人员的工作强度，提高通行效率。

停车场管理系统配置车牌自动识别设备、自动控制道闸设备、显示屏设备、监控终端、报警设备、管理工作站等。有地下停车库的车辆基地，可利用既有停车场，结合收费管理系统，增加运营收入[4]。

3.3 建筑设备监控系统

建筑设备监控系统对车辆基地范围内的通风空调系统、给排水系统、电梯、照明系统等设备进行一体化控制、检测和管理，创造舒适、安全的环境，以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常运行，降低运营成本。同时，通过优化控制提高管理水平，方便了设备的操作与维修，减少管理和维护，达到节约能源和人力资源的目的，创造更高的经济效益。

建筑设备监控系统包括：

①暖通系统，空调冷热源系统、送排风系统、空调机组、新风机组的监控，以及CO2浓度、温湿度的监测；

②给排水系统，对生活水池、给排水设备、污水处理设备的状态进行监控；

③电梯系统，对电梯运行、故障状态进行监视及紧急状态报警；

④照明系统，对公共照明及建筑物立面照明进行监视和控制。

建筑设备监控系统由冗余性控制主机、工作站、网络交换机、打印机、远程I/O模块、传感器和现场总线等组成。

3.4 火灾自动报警系统

火灾自动报警系统的主要功能包括：

①接收车辆基地内各建筑物的火灾报警信号，显示火灾报警或故障报警部位；

②监视车辆基地的各种火灾报警设备及专用消防设备的运行状态；

③确认灾情并向调度中心及有关部门通报联络，传递火灾发生信息，接收消防控制室发出消防救灾指令和疏散命令，组织和诱导乘客进行安全疏散；

④具有消防联动功能，在确认火灾后，指令楼内的设备监控系统按照预定火灾模式运行；通过FAS系统与其他系统的接口，联动相关的设备按照火灾工况运行；

⑤调度中心能够收集和显示所有车辆段及停车场火灾报警信息的功能。

对单个车辆基地的有轨电车工程，火灾自动报警系统可采用集中报警系统，对拥有多个停车场或车辆段的工程可采用控制中心报警系统。

集中报警系统主要由火灾报警主控制器、火灾报警区域控制器、图形显示装置、联动控制器，手动控制盘、智能感烟/感温探测器、吸气式探测器（高大空间设置）、输入输出模块、手动报警按钮及电话插孔、声光报警器、消防电话等。

3.5 综合布线系统

综合布线系统主要涉及电话和网络信息点的布设以及相关系统的构架。

综合布线系统应为开放式星型网络拓扑结构，以保证每个分支子系统都是相对独立的单元，对每个分支单元系统改动都不影响其他子系统。

布放缆线在桥架内的截面利用率应为30%～50%。同时，布线电缆与附近可能产生高电平电磁干扰的电动机、电力变压器、射频应用设备等电器设备之间应保持必要的间距[5]。

3.6 电源与接地系统

1）电源

建筑智能化系统电源按一级负荷供电，采用双电源供电并在末端设自动切换装置，同时设置集中UPS电源，备用时间不小于1h。

消防控制室内由动力照明专业为FAS提供消防电源，一级负荷，双电源末端互投供电。火灾报警控制器自带蓄电池，备用时间不小于3h。

2）接地

采用综合接地系统，接地电阻不大于1Ω。由动力照明专业统一在各单体设备室设置弱电接地端子箱，再由弱电系统分别引至各弱电系统机柜。

进出单体的弱电系统外线、弱电设备、弱电机柜电源进线处需做防雷处理。

4 系统集成性需求

现代有轨电车车辆基地建筑智能化系统复杂繁多，涉及12个子系统。如果各子系统均独立设置工作站，后期运行时工作量大。为简化系统配置及减少运营管理成本，可以引入集成系统设计方案。结合有轨电车通信、信号系统设置综合运营管理平台，将建筑智能化系统纳入到综合管理平台，实现基础数据的统一管理以及系统间的数据共享[6]。

系统集成方案建议采用界面集成。各子系统可以通过数据传输通道将数据信息上传至综合运营管理平台。在控制中心、安防监控中心或消防控制室设置集中管理工作站，通过集成界面软件实现多系统的查看和管理，及时了解掌握各子系统运行状态及设备运转情况。

建筑智能化系统集成设计可满足设备资源、人力成本统一管理，达到整合有轨电车运营控制管理系统目的。系统用户界面操作简洁，联动性强，方便调度员处理各类突发事件，为后期运营大大节省设备和人工成本。

5 结语

本研究主要对现代有轨电车车辆基地建筑智能化系统的构成、功能及方案逐一进行解析。针对各子系统的特点，研究其在有轨电车项目的特殊需求，提出不同的设计方案，为有轨电车弱电设计提供了相关的参考标准，提高了设计效率。同时，提出了系统集成设计的思路和建议，简化系统设置，实现有轨电车的信息融合与联动指挥、协同处置与跨专业协调，从而提高有轨电车运行效率，节约系统资源，更有利于有轨电车的发展。