現(xiàn)代有軌電車車輛基地建筑智能化系統(tǒng)設計與研究

盧洪祥

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司）

1 引言

車輛基地是現(xiàn)代有軌電車的大本營，主要承擔列車的停放、列檢和一般故障處理等工作，包括全線的行車調(diào)度、日常的行政管理、系統(tǒng)的集成監(jiān)控及設備的維護保養(yǎng)等，是有軌電車安全通行的保障及管理中心[1]。整個車輛基地由綜合樓（含控制中心）、生活樓、停車運用庫、聯(lián)合檢修庫、物資庫、洗車加砂庫、工程車庫、綜合維修中心等組成。車輛基地建筑智能化系統(tǒng)設計是滿足車輛基地正常運轉(zhuǎn)必不可少的部分。本次研究主要借鑒國內(nèi)現(xiàn)代有軌電車的工程案例，并結(jié)合現(xiàn)代有軌電車項目特點，對車輛基地建筑智能化系統(tǒng)的功能及方案進行分析。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

常規(guī)的車輛基地建設形式，建筑智能化系統(tǒng)設計包括以下內(nèi)容[（2]見圖1）：

圖1 車輛基地建筑智能化系統(tǒng)架構(gòu)

①通信部分，包括電話系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、無線Wi-Fi系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)；

②安全防范部分，包括視頻監(jiān)視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)；

③建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)；

④火災自動報警系統(tǒng)；

⑤綜合布線系統(tǒng)；

⑥電源及接地系統(tǒng)。

特別說明的是，如果車輛基地涉及綜合性商業(yè)開發(fā)，需要將車輛基地建筑智能化系統(tǒng)與綜合開發(fā)部分弱電系統(tǒng)分別進行設計。由于車輛基地建設周期一般早于綜合性開發(fā)部分，車輛基地建筑智能化系統(tǒng)需預留后期綜合開發(fā)部分弱電系統(tǒng)施工作業(yè)的條件，包括預留孔洞、線纜橋架、供電需求等，同時還需滿足綜合開發(fā)弱電各子系統(tǒng)的接入條件[3]。

3 系統(tǒng)功能及方案

3.1 通信部分

通信部分包括電話系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、無線Wi-Fi系統(tǒng)及視頻會議系統(tǒng)。

3.1.1 電話系統(tǒng)

電話系統(tǒng)用于有軌電車各部門間進行公務通話及業(yè)務聯(lián)系，為運營、管理、維修等部門的工作人員提供服務；與公用電話網(wǎng)連接，實現(xiàn)有軌電車用戶與公網(wǎng)用戶間的通信；可向有軌電車用戶提供語音、數(shù)據(jù)、傳真等通信服務。

車輛基地電話系統(tǒng)建議采用軟交換技術。根據(jù)有軌電車電話系統(tǒng)的特點，用戶主要分布在控制中心、車輛基地、變電所、派班室等處。除控制中心、車輛基地用戶相對集中外，變電所用戶數(shù)量較少，軟交換系統(tǒng)集中智能的網(wǎng)絡管理體系、靈活接入的方式能夠很好地適應現(xiàn)代有軌電車用戶較分散的特點。

在車輛基地為運營商提供電話系統(tǒng)所需的機房、用電、接地等條件，運營商完成管線、電話軟交換機的安裝調(diào)試。

3.1.2辦公自動化系統(tǒng)

①辦公信息網(wǎng)絡所交換的信息主要包括計劃管理信息、技術管理信息、維修管理信息、辦公自動化信息等。

②通過構(gòu)筑內(nèi)部網(wǎng)絡平臺，整合信息資源，強化信息資源共享。利用相應的軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)業(yè)務流程智能化、經(jīng)營和管理信息化、決策支持實時化。

③能實現(xiàn)信息高度集成和共享，提高辦公效率和管理水平，加強各部門的協(xié)同工作能力，提高公司內(nèi)部的協(xié)調(diào)、組織能力，為企業(yè)辦公自動化建立網(wǎng)絡平臺。

辦公自動化系統(tǒng)建議采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，按核心層、匯聚層、接入層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。

3.1.3 廣播系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)主要提供背景音樂及一些必要的業(yè)務廣播信息，達到抑制環(huán)境噪音，營造輕松環(huán)境空間的目的。在發(fā)生火災等緊急事故時，提供火災應急廣播。

1）播放背景音樂

通過適時播放背景音樂，營造出溫馨、和諧、輕松的氣氛。

2）業(yè)務廣播功能

通過公共廣播可將人們所需的信息傳送到車輛基地內(nèi)的每一個角落，信息內(nèi)容包括通告、天氣預報、國際國內(nèi)新聞等。

3）火災應急廣播

當有消防廣播聯(lián)動信號輸入廣播系統(tǒng)時，系統(tǒng)立即自動強行切換到消防廣播狀態(tài)，激活并調(diào)用預先錄制儲存的火災報警信號，自動循環(huán)播放消防廣播。消防廣播應符合消防規(guī)范，具有最高優(yōu)先權(quán)。

廣播系統(tǒng)推薦采用數(shù)模結(jié)合或全數(shù)字化廣播系統(tǒng)，采用以太網(wǎng)技術，基于標準TCP/IP協(xié)議，將音頻信號以標準IP數(shù)據(jù)包的形式在網(wǎng)絡上進行傳送，音頻信息、控制信息、狀態(tài)信息和網(wǎng)管信息均為數(shù)字信號。

3.1.4 無線Wi-Fi系統(tǒng)

無線網(wǎng)絡具備以下功能。

①拓撲結(jié)構(gòu)避免了業(yè)務匯聚、中心網(wǎng)絡擁堵、單點故障等問題，增加了可靠性。

②終端節(jié)點可以在任何地點接入網(wǎng)絡，并與其他節(jié)點聯(lián)系，擴大了網(wǎng)絡覆蓋范圍。

③擴展網(wǎng)絡只要加上無線AP等設備，即可與已有的無線設施融合，提高網(wǎng)絡的柔韌性和可行性。

車輛基地對無線系統(tǒng)的要求，可結(jié)合辦公自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡，通過設置無線接入及管理設備，滿足無線的覆蓋要求。

3.1.5 視頻會議系統(tǒng)

視頻會議系統(tǒng)主要實現(xiàn)對整個視頻會議系統(tǒng)的組織、控制、管理等功能，包括視頻會議的建立、發(fā)起，分會場的加入和刪除，并能實時瀏覽各分會場畫面，監(jiān)視各分會場情況等。分會場支持響應主會場的各項組織、控制、管理會議的要求，并可調(diào)整視頻信號接收帶寬。同時，分會場還支持自動重復請求功能，采用手動發(fā)布、立即發(fā)布、定時發(fā)布等模式。

視頻會議系統(tǒng)可設置小型會議室、中型會議室、高層會議室、大型會議室等，根據(jù)實際運營需求，設置不同的會議場景。

3.2 安全防范部分

安全防范部分包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)及停車場管理系統(tǒng)。

3.2.1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)為滿足車輛基地實時監(jiān)控的要求，在車輛基地的主要通道、各類型庫房、綜合樓、生活樓的出入口、樓層通道、電梯廳、電梯轎廂、車輛基地圍欄及重要設備機房設置全覆蓋的視頻監(jiān)控，系統(tǒng)主要功能有：

①實時現(xiàn)場畫面的采集；

②高清視頻圖像的實時傳輸；

③視頻信息的數(shù)據(jù)存儲管理和檢索；

④前端設備的控制，滿足各系統(tǒng)聯(lián)動要求。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)建議采用全高清數(shù)字組網(wǎng)方案，在車輛基地各監(jiān)控點設置網(wǎng)絡化攝像機（包括槍機、板球、球機），視頻圖像通過以太網(wǎng)通道傳送至監(jiān)控中心系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)圖像的監(jiān)視、控制和存儲。在車輛基地設置集中錄像存儲設備，全天不間斷地錄制前端攝像機的圖像，各錄像設備和錄像回放設備之間通過以太網(wǎng)組網(wǎng)，以實現(xiàn)設備的統(tǒng)一管理和錄像回放。

3.2.2 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)是實現(xiàn)用戶進出管理的自動化系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)可自動識別用戶身份，自動根據(jù)系統(tǒng)設定開啟門鎖，自動采集數(shù)據(jù)，自動統(tǒng)計、產(chǎn)生報表，并可通過系統(tǒng)設定實現(xiàn)人員權(quán)限、區(qū)域管理和時間控制等功能。同時，門禁系統(tǒng)應使用門禁卡作為員工的考勤憑證，進行考勤管理。為了便于日常管理，可按照運營需求進行二次開發(fā)。門禁系統(tǒng)在火災情況下具有自動釋放功能，滿足人員的安全疏散。

門禁系統(tǒng)由調(diào)度中心的中央級門禁管理層、車輛基地內(nèi)的車輛段級門禁管理層、現(xiàn)場設備層及傳輸網(wǎng)絡組成。

車輛基地門禁系統(tǒng)需與調(diào)度中心中央管理級通過傳輸通道連接。中央級可以管理所有車輛段及停車場的門禁設置權(quán)限。車輛基地管理層與現(xiàn)場（就地）控制器間通過以太網(wǎng)方式連接。

3.2.3 入侵報警系統(tǒng)

為確保車輛基地的日常運營安全，防止外來人員非法入侵，有必要在車輛基地內(nèi)設置入侵報警系統(tǒng)。其主要功能包括：

①按需要選擇、安裝入侵探測器，防區(qū)內(nèi)不應有盲區(qū)；

②當被觸發(fā)報警后應能立即發(fā)出緊急報警信號并自鎖，并能與包括視頻監(jiān)控等相關系統(tǒng)進行聯(lián)動。

本系統(tǒng)由前端探測及告警裝置、報警控制設備及報警輸出裝置三部分組成。在重要用房及區(qū)域設置緊急求助按鈕及紅外、微波雙向探測器，外側(cè)圍墻設置高壓脈沖電子圍欄。

3.2.4 電子巡更系統(tǒng)

電子巡更系統(tǒng)是監(jiān)督管理巡邏人員的，看其是否按規(guī)定路線，在規(guī)定的時間內(nèi)巡邏了規(guī)定數(shù)量的巡邏地點。本系統(tǒng)應能準確的記錄預定區(qū)域、巡查路線、詳細時間（精確到秒）、地點及人員信息。

電子巡更系統(tǒng)可采用離線式系統(tǒng)，配置主機（含巡棒讀寫器等裝置）和各個關鍵地點巡查讀卡器。

3.2.5 停車場管理系統(tǒng)

為滿足汽車方便快捷地進出車輛基地，設置停車場管理系統(tǒng)，對進出車輛進行識別并控制車輛通行，減少值班人員的工作強度，提高通行效率。

停車場管理系統(tǒng)配置車牌自動識別設備、自動控制道閘設備、顯示屏設備、監(jiān)控終端、報警設備、管理工作站等。有地下停車庫的車輛基地，可利用既有停車場，結(jié)合收費管理系統(tǒng)，增加運營收入[4]。

3.3 建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)

建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)對車輛基地范圍內(nèi)的通風空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯、照明系統(tǒng)等設備進行一體化控制、檢測和管理，創(chuàng)造舒適、安全的環(huán)境，以最低的能源和電力消耗來維持系統(tǒng)和設備的正常運行，降低運營成本。同時，通過優(yōu)化控制提高管理水平，方便了設備的操作與維修，減少管理和維護，達到節(jié)約能源和人力資源的目的，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)包括：

①暖通系統(tǒng)，空調(diào)冷熱源系統(tǒng)、送排風系統(tǒng)、空調(diào)機組、新風機組的監(jiān)控，以及CO2濃度、溫濕度的監(jiān)測；

②給排水系統(tǒng)，對生活水池、給排水設備、污水處理設備的狀態(tài)進行監(jiān)控；

③電梯系統(tǒng)，對電梯運行、故障狀態(tài)進行監(jiān)視及緊急狀態(tài)報警；

④照明系統(tǒng)，對公共照明及建筑物立面照明進行監(jiān)視和控制。

建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)由冗余性控制主機、工作站、網(wǎng)絡交換機、打印機、遠程I/O模塊、傳感器和現(xiàn)場總線等組成。

3.4 火災自動報警系統(tǒng)

火災自動報警系統(tǒng)的主要功能包括：

①接收車輛基地內(nèi)各建筑物的火災報警信號，顯示火災報警或故障報警部位；

②監(jiān)視車輛基地的各種火災報警設備及專用消防設備的運行狀態(tài)；

③確認災情并向調(diào)度中心及有關部門通報聯(lián)絡，傳遞火災發(fā)生信息，接收消防控制室發(fā)出消防救災指令和疏散命令，組織和誘導乘客進行安全疏散；

④具有消防聯(lián)動功能，在確認火災后，指令樓內(nèi)的設備監(jiān)控系統(tǒng)按照預定火災模式運行；通過FAS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口，聯(lián)動相關的設備按照火災工況運行；

⑤調(diào)度中心能夠收集和顯示所有車輛段及停車場火災報警信息的功能。

對單個車輛基地的有軌電車工程，火災自動報警系統(tǒng)可采用集中報警系統(tǒng)，對擁有多個停車場或車輛段的工程可采用控制中心報警系統(tǒng)。

集中報警系統(tǒng)主要由火災報警主控制器、火災報警區(qū)域控制器、圖形顯示裝置、聯(lián)動控制器，手動控制盤、智能感煙/感溫探測器、吸氣式探測器（高大空間設置）、輸入輸出模塊、手動報警按鈕及電話插孔、聲光報警器、消防電話等。

3.5 綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)主要涉及電話和網(wǎng)絡信息點的布設以及相關系統(tǒng)的構(gòu)架。

綜合布線系統(tǒng)應為開放式星型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，以保證每個分支子系統(tǒng)都是相對獨立的單元，對每個分支單元系統(tǒng)改動都不影響其他子系統(tǒng)。

布放纜線在橋架內(nèi)的截面利用率應為30%～50%。同時，布線電纜與附近可能產(chǎn)生高電平電磁干擾的電動機、電力變壓器、射頻應用設備等電器設備之間應保持必要的間距[5]。

3.6 電源與接地系統(tǒng)

1）電源

建筑智能化系統(tǒng)電源按一級負荷供電，采用雙電源供電并在末端設自動切換裝置，同時設置集中UPS電源，備用時間不小于1h。

消防控制室內(nèi)由動力照明專業(yè)為FAS提供消防電源，一級負荷，雙電源末端互投供電?；馂膱缶刂破髯詭铍姵兀瑐溆脮r間不小于3h。

2）接地

采用綜合接地系統(tǒng)，接地電阻不大于1Ω。由動力照明專業(yè)統(tǒng)一在各單體設備室設置弱電接地端子箱，再由弱電系統(tǒng)分別引至各弱電系統(tǒng)機柜。

進出單體的弱電系統(tǒng)外線、弱電設備、弱電機柜電源進線處需做防雷處理。

4 系統(tǒng)集成性需求

現(xiàn)代有軌電車車輛基地建筑智能化系統(tǒng)復雜繁多，涉及12個子系統(tǒng)。如果各子系統(tǒng)均獨立設置工作站，后期運行時工作量大。為簡化系統(tǒng)配置及減少運營管理成本，可以引入集成系統(tǒng)設計方案。結(jié)合有軌電車通信、信號系統(tǒng)設置綜合運營管理平臺，將建筑智能化系統(tǒng)納入到綜合管理平臺，實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理以及系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享[6]。

系統(tǒng)集成方案建議采用界面集成。各子系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)傳輸通道將數(shù)據(jù)信息上傳至綜合運營管理平臺。在控制中心、安防監(jiān)控中心或消防控制室設置集中管理工作站，通過集成界面軟件實現(xiàn)多系統(tǒng)的查看和管理，及時了解掌握各子系統(tǒng)運行狀態(tài)及設備運轉(zhuǎn)情況。

建筑智能化系統(tǒng)集成設計可滿足設備資源、人力成本統(tǒng)一管理，達到整合有軌電車運營控制管理系統(tǒng)目的。系統(tǒng)用戶界面操作簡潔，聯(lián)動性強，方便調(diào)度員處理各類突發(fā)事件，為后期運營大大節(jié)省設備和人工成本。

5 結(jié)語

本研究主要對現(xiàn)代有軌電車車輛基地建筑智能化系統(tǒng)的構(gòu)成、功能及方案逐一進行解析。針對各子系統(tǒng)的特點，研究其在有軌電車項目的特殊需求，提出不同的設計方案，為有軌電車弱電設計提供了相關的參考標準，提高了設計效率。同時，提出了系統(tǒng)集成設計的思路和建議，簡化系統(tǒng)設置，實現(xiàn)有軌電車的信息融合與聯(lián)動指揮、協(xié)同處置與跨專業(yè)協(xié)調(diào)，從而提高有軌電車運行效率，節(jié)約系統(tǒng)資源，更有利于有軌電車的發(fā)展。