張 翼

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，610031，成都∥工程師）

1 工程概況

深圳地鐵3號(hào)線（龍崗線）連接深圳中心城區(qū)和龍崗次中心，穿越福田、羅湖、布吉、橫崗、龍崗等5個(gè)城市重要組團(tuán)。線路全長(zhǎng)41.611km，設(shè)車站30座。其中地下站14座，半地下站1座，高架站15座。

塘坑站為深圳地鐵3號(hào)線唯一的半地下站，兩端正線地下區(qū)間出洞口后連接至相鄰的高架站。左端地下區(qū)間還設(shè)有復(fù)雜的出、入段線連接至橫崗雙層車輛段，共計(jì)有5條線在地下區(qū)間相鄰并交織。塘坑站兩端線路平剖面圖如圖1所示。

塘坑站兩端地下區(qū)間總長(zhǎng)1 685m，分散布置了24臺(tái)18.5kW的區(qū)間射流風(fēng)機(jī)，具體分布如圖2所示。對(duì)于左右線同一里程處的2組（4臺(tái)）射流風(fēng)機(jī)（共計(jì)4處），在其旁外挖區(qū)間配電間，內(nèi)設(shè)一面環(huán)控柜，實(shí)現(xiàn)對(duì)附近2組射流風(fēng)機(jī)的就地配電和控制；對(duì)于不同里程的分散的各組射流風(fēng)機(jī)（共計(jì)4處），設(shè)置區(qū)間配電箱固定于隧道壁，實(shí)現(xiàn)對(duì)附近1組射流風(fēng)機(jī)的就地配電和控制。

圖2 塘坑站兩端地下區(qū)間射流風(fēng)機(jī)分布圖

由于塘坑站兩端的區(qū)間多、長(zhǎng)、交織，射流風(fēng)機(jī)多、分散、距車站遠(yuǎn)，因此，區(qū)間射流風(fēng)機(jī)的控制以及與車站的通信方案是設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。此外，本線為國(guó)內(nèi)首次采用施工設(shè)計(jì)總承包模式的地鐵線路，設(shè)計(jì)院作為施工方的協(xié)作單位應(yīng)充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足控制的功能性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

2 控制方案

區(qū)間射流風(fēng)機(jī)的控制分為就地控制、車站環(huán)控電控室控制和BAS（環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)）控制等三級(jí)，各級(jí)控制如圖3所示。

圖3 區(qū)間射流風(fēng)機(jī)控制示意圖

就地控制：區(qū)間射流風(fēng)機(jī)均由塘坑站變電所雙電源配電至區(qū)間現(xiàn)場(chǎng)的射流風(fēng)機(jī)配電箱（或環(huán)控柜），在配電箱（或環(huán)控柜）上實(shí)現(xiàn)一次配電和二次就地控制功能。即在圖3中的區(qū)間風(fēng)機(jī)控制箱上實(shí)現(xiàn)就地控制。

車站環(huán)控電控室控制：將用于車站控制的二次元件置于車站環(huán)控電控室內(nèi)的區(qū)間通風(fēng)空調(diào)設(shè)備集中控制箱內(nèi)，采用控制電纜將其與就地的區(qū)間風(fēng)機(jī)控制箱連接，即可實(shí)現(xiàn)在車站環(huán)控電控室對(duì)區(qū)間射流風(fēng)機(jī)的控制。

BAS控制：采用通信線將就地的風(fēng)機(jī)控制智能模塊（軟啟動(dòng)器）與車站環(huán)控柜內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)連接，該通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)關(guān)（PLC（可編程邏輯控制器）模塊）與BAS控制柜通信。通過(guò)以上完備的信號(hào)傳輸路徑，即可實(shí)現(xiàn)BAS對(duì)區(qū)間射流風(fēng)機(jī)的監(jiān)控。

3 通信方案

本文重點(diǎn)研究實(shí)現(xiàn)就地的射流風(fēng)機(jī)與車站環(huán)控通信網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)或傳輸介質(zhì)，對(duì)影響通信的不同因素，如通信距離、通信效果、工程投資等進(jìn)行綜合分析和比較，通過(guò)比選，確定技術(shù)成熟、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ欧桨浮８魍ㄐ欧桨妇C合比較如表1所示。

表1 通信方案綜合比較表

當(dāng)車站與區(qū)間射流風(fēng)機(jī)控制箱的距離在200～1 000m范圍時(shí)，表1中有2種通信方案可供選用，以實(shí)現(xiàn)區(qū)間射流風(fēng)機(jī)監(jiān)控信號(hào)與車站BAS的傳輸。

方案一：采用Profibus電纜＋中繼器進(jìn)行通信信號(hào)傳輸。

方案二：采用多模光纖＋多模光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信信號(hào)傳輸。

此外，亦可采用單模光纖＋單模光電轉(zhuǎn)換器的方案。在200～1 000m距離內(nèi)單模光纖方案的通信效果同方案二，但其工程造價(jià)高，并且單模光電轉(zhuǎn)換器采購(gòu)周期長(zhǎng)、成本高，故不采用該方案。

塘坑站兩端區(qū)間射流風(fēng)機(jī)布置分散，且最遠(yuǎn)距車站約800m，若采用Profibus電纜＋中繼的傳統(tǒng)通信方案進(jìn)行通信，因電信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)引起的電壓降幅大、信號(hào)衰減明顯、抗干擾能力弱、可靠性差等問題會(huì)造成與BAS的誤通信或難通信。

經(jīng)綜合分析和比較，采用方案二實(shí)現(xiàn)區(qū)間射流風(fēng)機(jī)監(jiān)控信號(hào)與車站BAS的傳輸。即區(qū)間射流風(fēng)機(jī)采用多模光纖作為通信介質(zhì)傳輸光信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信功能，并在就地控制箱和車站兩端采用多模光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)化。該方案具有信號(hào)傳輸速度快、信號(hào)衰減小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)良好的可靠通信。

此外，在方案二中還采用了高可靠性的環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣M網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將光纖敷設(shè)成環(huán)狀，接入各分散的射流風(fēng)機(jī)監(jiān)控信號(hào)，即使環(huán)網(wǎng)某一點(diǎn)故障或斷開，也可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信號(hào)的有效和可靠傳輸。圖4為區(qū)間光纖敷設(shè)布置圖。圖5為光纖與光電轉(zhuǎn)換器電氣連接環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 區(qū)間光纖敷設(shè)布置圖

圖5 環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電氣連接示意圖

區(qū)間射流風(fēng)機(jī)的狀態(tài)信號(hào)上傳較多，因軟啟動(dòng)器輸出口數(shù)量不夠，故在就地控制箱內(nèi)采用了PLC的I／O擴(kuò)展模塊，將各種狀態(tài)信號(hào)收集后傳送至光電轉(zhuǎn)換器。射流風(fēng)機(jī)就地控制箱內(nèi)電氣元件連接如圖6所示。

圖6 控制箱內(nèi)部電氣連接示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

區(qū)間射流風(fēng)機(jī)采用三級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)BAS控制的通信方案從工程實(shí)際出發(fā)，提出了適合深圳地鐵3號(hào)線塘坑站兩端地下長(zhǎng)大區(qū)間特點(diǎn)的技術(shù)方案，通過(guò)采用多模光纖的形式實(shí)現(xiàn)了可靠的監(jiān)控信號(hào)傳輸，取得了良好的實(shí)用效果，對(duì)城市軌道交通中地下長(zhǎng)大區(qū)間的風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值和借鑒作用。

［1］GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50490—2009城市軌道交通技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］吳鈺驊，沈林沖，金偉良.長(zhǎng)距離光纖傳感技術(shù)在地鐵隧道監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)市政工程，2006（6）：59.

［4］喬煒.城市快速軌道交通工程光纖傳輸系統(tǒng)方案比較［J］.都市快軌交通，2002（3）：54.

［5］李士峰，黎江.軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006（11）：49.

［6］郭建偉.地鐵BAS對(duì)通風(fēng)空調(diào)的監(jiān)控要求［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（2）：39.