綜合監(jiān)控系統(tǒng)隧道通風(fēng)模式的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊軍華 熊天圣

摘 要：本文通過對(duì)軌道交通（地鐵）區(qū)間隧道正常工況、阻塞工況、火災(zāi)工況下區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行原則的分析，探討了各工況下區(qū)間隧道模式的執(zhí)行機(jī)制，研究了綜合監(jiān)控系統(tǒng)區(qū)間隧道系統(tǒng)模式的功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。本文分析了區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)各種工況下的模式控制設(shè)計(jì)，并對(duì)面向地鐵線路控制中心調(diào)度人員的綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)；綜合監(jiān)控；阻塞工況

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）04-0100-03

Functional Design and Implementation of Tunnel Ventilation Mode in

Integrated Monitoring System

YANG Junhua，XIONG Tiansheng

（Shanghai SEARI Intelligent System Co.，Ltd.，Shanghai 200333，China）

Abstract：Based on the analysis of the operating principles of ventilation system in the normal working conditions，blocking working conditions and fire working conditions of the section tunnel of rail transit（subway），this paper discusses the execution mechanism of the section tunnel mode under each working condition，and studies the function design and realization of the section tunnel system mode of the integrated monitoring system. In this paper，the mode control design of ventilation system in interval tunnels under various working conditions is analyzed，and the function design of integrated monitoring system software for dispatchers of metro line control center is explained.

Keywords：interval tunnel ventilation system；comprehensive monitoring；blocking condition

0 引 言

地鐵中連接相鄰兩個(gè)車站之間的區(qū)間隧道是地鐵所獨(dú)具的建筑結(jié)構(gòu)。相對(duì)于地鐵車站完善的通風(fēng)及消防設(shè)施，以及相對(duì)有利的人員疏散條件，處于兩個(gè)車站之間地下封閉空間的區(qū)間隧道與外部空間的連接通道較少，空氣較為污濁。一旦列車在區(qū)間隧道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間阻塞，或者列車在區(qū)間隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，隧道內(nèi)通風(fēng)換氣不足、排熱差，火災(zāi)產(chǎn)生煙量大、熱量高、火勢(shì)撲救困難等問題使得內(nèi)部人員不易疏散、外部救援力量難以進(jìn)入，極易造成較大的人員、財(cái)產(chǎn)損失。因此，區(qū)間隧道的通風(fēng)系統(tǒng)是地鐵設(shè)計(jì)單位、通風(fēng)空調(diào)專業(yè)及綜合監(jiān)控專業(yè)研究及工作重點(diǎn)所在。

1 區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)分析

地鐵區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行工況分為三類：正常工況、阻塞工況和火災(zāi)工況。以下分析不同工況時(shí)區(qū)間隧道內(nèi)的氣流組織方式及執(zhí)行的通風(fēng)模式。[1]

1.1 正常工況

日間運(yùn)營(yíng)階段，區(qū)間隧道利用列車行駛的活塞風(fēng)以及車站的排熱系統(tǒng)排除區(qū)間內(nèi)列車散熱，對(duì)區(qū)間隧道進(jìn)行通風(fēng)換氣，為車載乘客提供良好的乘車環(huán)境。此時(shí)，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行“正常運(yùn)行模式”。

夜間停運(yùn)后，關(guān)閉機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，以自然通風(fēng)形式對(duì)隧道區(qū)間進(jìn)行通風(fēng)換氣。此時(shí)，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行“系統(tǒng)停運(yùn)模式”。

在早間啟運(yùn)前，線路全線各車站配合進(jìn)行縱向推挽式機(jī)械通風(fēng)，排除隧道中的廢氣和余熱余濕。此時(shí)，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)排送風(fēng)方向的不同執(zhí)行不同的“通風(fēng)模式”。

1.2 阻塞工況

當(dāng)列車由于故障或其他原因停留在區(qū)間隧道內(nèi)，并且時(shí)間超過閾值時(shí)間（一般為3至6分鐘，各地設(shè)計(jì)要求不同）時(shí)，即判斷為列車發(fā)生阻塞。此時(shí)列車所處阻塞位置相鄰的兩個(gè)車站配合執(zhí)行“阻塞模式”，相鄰兩個(gè)車站的隧道風(fēng)機(jī)按行車方向進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，前排后送，為阻塞在區(qū)間隧道的列車提供通風(fēng)換氣，同時(shí)控制隧道內(nèi)的溫度。

1.3 火災(zāi)工況

當(dāng)列車在區(qū)間隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)且無法移動(dòng)時(shí)，此時(shí)將觸發(fā)火災(zāi)工況?；馂?zāi)工況發(fā)生后，需要迅速獲取列車所在線路、上/下行位置及列車著火部位信息，根據(jù)上述信息執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的區(qū)間隧道“火災(zāi)模式”，由與發(fā)生火災(zāi)的區(qū)間相鄰的兩個(gè)車站的區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合建立一個(gè)與發(fā)生火災(zāi)的列車上的人員組織疏散方向相反的氣流組織，即迎向人員疏散方向的車站執(zhí)行送風(fēng)模式，背向人員疏散方向的車站執(zhí)行排風(fēng)模式。同時(shí)，上述兩個(gè)車站配合啟動(dòng)排煙設(shè)備，排除區(qū)間內(nèi)濃煙，以便人員逃生。

（1）行駛方向?yàn)樯闲?，列車頭部著火，乘客向行駛方向車尾疏散，通風(fēng)方式為車頭側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)排煙，車尾側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)送風(fēng)；

（2）行駛方向?yàn)樯闲?，列車尾部著火，乘客向行駛方向車頭疏散，通風(fēng)方式為車尾側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)排煙，車頭側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)送風(fēng)；

（3）行駛方向?yàn)橄滦?，列車頭部著火，乘客向行駛方向車尾疏散，通風(fēng)方式為車頭側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)排煙，車尾側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)送風(fēng)；

（4）行駛方向?yàn)橄滦?，列車尾部著火，乘客向行駛方向車頭疏散，通風(fēng)方式為車尾側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)排煙，車頭側(cè)車站事故風(fēng)機(jī)送風(fēng)。

2 區(qū)間隧道模式控制在綜合監(jiān)控軟件的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件設(shè)計(jì)

分析區(qū)間隧道系統(tǒng)在三種工況下所需執(zhí)行的模式，編制區(qū)間隧道模式觸發(fā)流程如圖1所示。

分析隧道模式觸發(fā)特性及觸發(fā)流程，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以設(shè)計(jì)“手動(dòng)執(zhí)行”、“自動(dòng)執(zhí)行”、“聯(lián)動(dòng)執(zhí)行”三種操作及執(zhí)行形式。

2.2 手動(dòng)執(zhí)行

基于區(qū)間隧道模式觸發(fā)流程，在綜合監(jiān)控軟件中確定相對(duì)應(yīng)的模式操作邏輯及軟件功能實(shí)現(xiàn)。綜合監(jiān)控軟件全線區(qū)間隧道模式控制人機(jī)交互界面如圖2所示。

區(qū)間隧道模式手動(dòng)執(zhí)行人機(jī)交互說明如下：

（1）在正常工況下，根據(jù)時(shí)間確定區(qū)間隧道模式執(zhí)行，指令執(zhí)行在綜合監(jiān)控軟件上的操作邏輯如下：第一步，選擇準(zhǔn)備操作的區(qū)間，選擇相鄰兩個(gè)車站的上行/下行區(qū)間，即圖2中上半部“區(qū)間選擇”區(qū)域；第二步，選擇準(zhǔn)備執(zhí)行的模式，在地鐵營(yíng)運(yùn)時(shí)間段選擇“正常運(yùn)行”；在夜間地鐵停運(yùn)后選擇“系統(tǒng)停運(yùn)”；在地鐵早間啟運(yùn)前執(zhí)行通風(fēng)模式，即“通風(fēng)方案一”、“通風(fēng)方案二”。即圖2中左下部“模式選擇”區(qū)域；第三步，在信息欄內(nèi)確認(rèn)準(zhǔn)備執(zhí)行的模式信息，即圖2中下部信息欄區(qū)域；第四步，確認(rèn)信息欄內(nèi)準(zhǔn)備執(zhí)行的模式無誤后，下發(fā)執(zhí)行指令，即圖2中右下部“模式執(zhí)行”區(qū)域。

（2）當(dāng)確認(rèn)發(fā)生列車阻塞工況時(shí)，指令執(zhí)行在綜合監(jiān)控軟件上的操作邏輯如下：第一步，判斷發(fā)生阻塞的列車所處位置后，在“區(qū)間選擇”區(qū)域選擇模式執(zhí)行區(qū)域；第二步，判斷阻塞形式后，在“模式選擇”區(qū)域選擇執(zhí)行模式；第三步，在信息欄區(qū)域確認(rèn)執(zhí)行模式的信息；第四步，在“模式執(zhí)行”區(qū)域進(jìn)行指令下發(fā)操作。

（3）當(dāng)確認(rèn)列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，指令執(zhí)行在綜合監(jiān)控軟件上的操作邏輯如下：第一步，判斷發(fā)生火災(zāi)的列車所處位置后，在“區(qū)間選擇”區(qū)域選擇模式執(zhí)行區(qū)域；第二步，判斷列車上火災(zāi)發(fā)生的位置后，在“模式選擇”區(qū)域選擇執(zhí)行模式；第三步，在信息欄區(qū)域確認(rèn)執(zhí)行模式的信息；第四步，在“模式執(zhí)行”區(qū)域進(jìn)行指令下發(fā)操作。

（4）執(zhí)行情況觀察確認(rèn)。在模式執(zhí)行后，通過通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行界面確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行情況。

2.3 自動(dòng)執(zhí)行

基于正常工況下模式由時(shí)間觸發(fā)的特性，綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)開發(fā)區(qū)間隧道模式時(shí)間表控制功能。時(shí)間表功能按預(yù)定的日期和時(shí)間，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)案操作，來進(jìn)行模式控制。

時(shí)間表分為工作日、周末和特殊日三種類型。工作日時(shí)間表中，各模式在周一到周五的指定時(shí)刻運(yùn)行；周末時(shí)間表中，各模式在周六、周日的指定時(shí)刻運(yùn)行；特殊日時(shí)間表，各模式按照設(shè)定的日期、設(shè)定的時(shí)刻運(yùn)行。

在系統(tǒng)中配置的時(shí)間表，在時(shí)間表功能激活狀態(tài)下，根據(jù)選擇的時(shí)間表類型優(yōu)先級(jí)，按照設(shè)定的時(shí)刻自動(dòng)執(zhí)行。特殊日時(shí)間表的優(yōu)先級(jí)最高，若當(dāng)天有特殊日時(shí)間表處于激活狀態(tài)，則其他工作日、周末時(shí)間表的模式自動(dòng)屏蔽，不發(fā)模式指令。時(shí)間表可按照工作日、周末進(jìn)行多次觸發(fā)，按照特殊日進(jìn)行單次觸發(fā)。

可在線修改時(shí)間表的配置信息，實(shí)時(shí)查看當(dāng)前配置的所有時(shí)間表信息，配置的時(shí)間表可以進(jìn)行激活和禁止操作。

2.4 聯(lián)動(dòng)執(zhí)行

基于阻塞工況和火災(zāi)工況由列車運(yùn)行狀態(tài)觸發(fā)的特性，綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以通過與信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。

當(dāng)發(fā)生阻塞時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)根據(jù)列車所在軌道位置，計(jì)算出列車所在區(qū)段，同時(shí)發(fā)送阻塞信號(hào)和列車位置至綜合監(jiān)控，然后綜合監(jiān)控根據(jù)列車位置判斷列車所處區(qū)間，下發(fā)對(duì)應(yīng)的阻塞模式。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，綜合監(jiān)控判斷列車起火位置后，下發(fā)對(duì)應(yīng)的火災(zāi)模式；同時(shí)綜合監(jiān)控將火災(zāi)信號(hào)發(fā)送至信號(hào)系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)實(shí)施扣車，防止列車接近。

3 結(jié) 論

本文結(jié)合地鐵區(qū)間隧道系統(tǒng)的各類工況運(yùn)行場(chǎng)景，分析了區(qū)間隧道模式的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)而詳細(xì)介紹了綜合監(jiān)控軟件中央級(jí)區(qū)間隧道模式控制的設(shè)計(jì)思路、功能實(shí)現(xiàn)及操作邏輯，以期為同類項(xiàng)目的工程實(shí)施提供借鑒、參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50157-2013 [S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 黃旺來.雙層島式地鐵站臺(tái)火災(zāi)煙氣流動(dòng)模擬與通風(fēng)控制研究 [D].南京：南京師范大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：楊軍華（1982.03-），男，漢族，上海人，本科，工程師，研究方向：軌道交通智能化和信息化研究與工程實(shí)施；熊天圣（1983.08-），男，漢族，湖北丹江口人，碩士研究生，工程師，研究方向：從事軌道交通智能化和信息化技術(shù)研究與工程實(shí)施。