浅析地铁环境中环控火灾模式联动失败原因

奚达彬

摘要：环境与设备监控系统（Electrical Monitoring and Control System）简称EMCS，是为地铁车站、区间设备监控而设的自动监控系统。该系统对全线车站、停车场、隧道区间设备进行全面、有效的自动化监控及管理，并能在火灾等灾害或阻塞状态下，更好地协调系统设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。该系统运行的环控模式分为正常模式和灾害模式。当现场发生火情时，由火灾报警系统向EMCS发火灾模式指令，EMCS则通过可编程控制器实现对通风空调系统设备的控制。文章基于当前广州地铁四号线环境与设备监控系统的火灾模式联动方式，对四号线环境与设备监控系统火灾模式联动失败原因进行总结归纳。

关键词：环境与设备监控;火灾模式;联动

1、引言

广州地铁四号线EMCS系统，是为地铁车站、区间设备监控而设的自动监控系统。该系统设备供应商为国电南瑞科技股份有限公司，实现对隧道通风系统设备、车站通风空调大系统、通风空调小系统、空调水系统设备、给排水设备、自动扶梯、电梯、乘客导向系统、照明系统、事故电源、区间给排水等设备的运行状态和系统参数以及车站公共区和设备房环境温湿度参数的监控功能。

在发生火灾的正常联动过程中，环控火灾模式联动执行失败是常见且影响较大的故障，只有对设备原理、故障分类、故障处理流程有深入的了解，才能形成完善的故障处理、分析的方法，深入研究分析这类故障的处理方法具有实际意义。

2、EMCS系统设备结构

如下图1所示，车站级EMCS主要由EMCS局域网、EMCS维修工作站、A/B端冗余PLC控制器、IBP盘PLC控制器、车站控制箱、传感器、冷冻水流量调节器及其附件、不间断电源（UPS）等设备组成。

3、模式联动失败原因分析

四号线环境与设备监控系统的环控火灾模式联动链路为：FAS控制器→RS485接口网关→EMCS系统冗余PLC控制器→同轴电缆控制网→智能低压PLC控制器→智能低压小PLC→抽屉开关→现场环控设备。

为了能对环控火灾模式联动失敗问题进行更深入的分析，文章根据日常的故障维护经验，把故障原因按照发生的因果层次关系梳理后，利用鱼骨分析方法（也叫5M因素分析法）分析事件原因，详见下图2。

3.1 FAS系统联动问题

四号线FAS系统采用的是上海能美公司的设备，主要由柜式控制器、探测器、手动报警器、输入输出模块、警铃等设备组成。

当发生火灾时，FAS系统的火灾报警控制器收到现场探测器、手动报警器等设备火警信号后，联动相应的火灾模式，并将火灾模式号通过RS485接口网关传递给车站控制室EMCS系统IBP盘控制器，实现火灾模式的联动。

FAS系统联动问题主要分3个部分：

（1）FAS控制器故障：控制器硬件故障，无法将火灾模式号发送给EMCS系统PLC设备。

（2）FAS控制器程序编程错误：FAS控制器程序编程错误，导致错发或未发相应的火灾模式号给EMCS系统PLC设备，将影响火灾模式的正常联动。

（3）FAS-EMCS接口网关故障：FAS系统与EMCS系统的接口RS485网关故障，FAS控制器无法将火灾模式号通过接口网关发送给EMCS系统PLC设备。

3.2 EMCS系统PLC设备问题

主要分3个部分：

（1）冗余PLC控制器硬件故障：PLC控制器故障，将导致EMCS系统无法下发模式控制指令，使得火灾模式联动失败。

（2）冗余PLC控制器程序编程错误：PLC控制器通过CPU Logix模块的梯形图程序实现火灾模式控制，若程序编程错误，则可能出现错发、未发火灾模式的情况。

（3）与智能低压接口设备故障：PLC控制器通过同轴电缆控制网实现与智能低压的通讯，使用的是CNBR控制网模块，若该模块发生故障，则与智能低压的通讯中断，无法下发控制命令到现场的风机、风阀等设备。

3.3 智能低压设备问题

车站环控电控室内的低压通讯柜上设有与EMCS 通讯的冗余控制器，EMCS 与智能低压的通讯网络如下图6所示。

在风机、风阀等设备的低压开关柜内设有小PLC（可编程逻辑控制器），EMCS 控制器与智能低压冗余控制器通过Modbus Plus 总线进行传输，采用MB +协议通讯，EMCS 负责向低压发送指令，控制下层设备，并读取智能低压的状态。EMCS 发给智能低压的控制信号为一个不定长的短脉冲信号实现设备控制，并通过读智能低压PLC 寄存器的方式，在EMCS 的PLC 上更新风阀等设备的状态或报警信息。

智能低压设备问题主要分3个部分：

（1）设备在“环控”操作位：若低压抽屉开关上，相应的风机、风阀设备的操作位置处于“环控位”。设备操作只能通过环控柜或就地完成，EMCS系统无法根据工艺图要求进行该设备的模式控制，导致模式执行失败。

（2）低压小PLC、抽屉开关等故障：低压小PLC、抽屉开关等设备若发生故障，则EMCS系统PLC设备无法通过低压控制网完成风机、风阀等设备的控制操作，导致火灾模式联动失败。

（3）智能低压PLC程序编程错误：智能低压PLC控制器通过CPU Logix模块的梯形图程序实现低压设备的控制，若程序编程错误，则可能出现错发、未发设备控制命令的情况。

3.4现场机械设备问题

通风空调系统风机设备是火灾模式执行时的终端动作设备，若终端设备出现操作位置有误、机械结构故障等问题，必定也会引起火灾模式动作失败，机械设备问题主要可分2个方面内容：

（1）设备在“就地”操作位：若现场就地控制柜上，相应的风机设备的操作位置处于“就地位”，设备操作只能通过就地级控制柜完成，EMCS系统无法根据工艺图要求进行该设备的模式控制，导致模式执行失败。

（2）机械结构故障：模式控制命令能正常下发，但设备无法开到位、无法关到位、设备故障，导致模式执行失败。

4、结束语

广州地铁四号线环境与设备监控系统是为本线路全线车站、区间设备监控而设的自动监控系统，通过本文的研究与分析，利用鱼骨分析法（也叫5M因素分析法）将火灾模式联动失败原因分为FAS系统设备问题、EMCS系统PLC设备问题、智能低压设备问题、现场机械设备问题共四类，详细地剖析了软、硬件设备问题，为现场维修人员提供故障处理与日常维保的思路。

火灾模式联动是灾害状况下保护地铁乘客生命财产的重要系统功能，作为地铁维修人员，必须要进行完善的系统维护，应针对本文列出的原因制定针对性整改措施，提高设备运行稳定性，为地铁安全运营保驾护航。

参考文献：

[1]何强.城市轨道交通环境与设备监控系统研究，2017：19-20

[2]徐智.地铁隧道通风系统火灾运行模式探讨，2016：17-18

[3]宋树胜.地铁综合监控系统深度集成火灾报警系统的应用，2018：143-144

[4]陈超.分析自动控制在地铁火灾报警系统中的应用，2018：57-58

[5]陈小林，高翔，罗春红，周志恒.广州地铁3号线首通段车站火灾模式调试中执行失败的解决方案，2006：44-46

[6]姚瑶，王军鹏.环境与设备监控火灾联动模式失败原因分析，2018：38-39