城市轨道交通FAS与BAS联动控制需求分析

南京地铁运行有限责任公司江苏南京 210008

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摘要：FAS和BAS是城市轨道交通火灾自动报警系统和环境与设备监控系统，它们承担着对车站及区间等保护区域内早期火灾探测、报警和消防联动控制的重要职责。为了实现火灾工况下的协同救灾，BAS和FAS之间必须建立可靠的通信接口。目前国内外针对这两个子系统间的通信问题还没有统一规定，因此在设计中必须考虑各自的特点。基于此本文针对国内城市轨道交通FAS、BAS的实际情况，重点探讨FAS和BAS系统的接口形式，以及BAS系统实现联动控制的流程和实现方法，从而为地铁的正常、安全运营提供必要的技术支持。

关键词：城市轨道交通；火灾；防排烟；联动控制；FAS；BAS

引言：

地铁作为一种特殊的地下建筑，其车站作为人流密集的公共场所，必须遵循国家消防规范、地铁设计以及城市轨道交通技术规范等相关要求，配备火灾自动报警系统和消防系统及相关设备。由于地铁站台具有人员高度集中的特点，一旦发生火灾，极易导致大量人群聚集或蔓延，从而产生重大灾害后果。因此，在火灾前期，确保防烟和排烟系统的有效性至关重要。对于与正常通风系统相结合的车站设备，应由环境和设备监控系统（BAS）进行统一监控，并在BAS和FAS之间设置可靠的通信接口，由FAS发布火灾模式指令，BAS则优先执行相应的火灾控制程序。

1.系统的联动控制构成

地铁消防联动控制系统主要包括火灾自动报警系统、综合监控系统、环境及设备监控系统三大部分。FAS担负着启动通风空调系统防排烟设备，启动消防给水设备，移除低压动照系统的非消防电源回路，解除门禁，解除AFC闸机，并将广播系统切换至应急广播状态的诸多重要使命。它的核心作用就是实现火情过后快速启闭有关防火设施以保证列车的安全行驶[1]。综合监控系统（防灾调度人员）会对各个系统整体联动策略与疏散策略进行协调，保证其高效、有序的执行。对于站内通风空调系统共用装置，通常情况下此装置是用来送风和排风的，但是当发生火灾时需完成防排烟任务并受BAS控制，一旦发生火灾FAS会对BAS下达火灾模式命令。

2.联动控制的核心和难点所在

2.1区间火灾模式指令的传输路径问题

在没有建立区间感温光纤系统或者没有测量到火情时，区间内出现火情后列车司机可直接将火警信息通过车载无线上报控制中心。针对这一难点问题，提出根据列车司机向控制中心报告来指令区间火灾发生方式。列车司机向控制中心报告后，第一时间了解到火警为中心行车调度值班员后，中心行调值班员便通过调度电话告知中心环调值班员或中心防灾值班员，造成中心发出区间火灾模式指令有两条传输路径。

（1）方案1：通过综合监控系统网络

将综合监控系统中心级下发至两个邻近车站级综合监控系统，随后将其转发至环境与设备监控系统。该系统将各站点的数据信息传送给站段，由站场人员对这些信息进行分析和处理后再发出命令来实现列车调度指挥功能。具体如图1所示：

通过中心级综合监控系统下发至区间相邻的2个车站级综合监控系统，并转发至环境与设备监控系统。另外，综合监控中融入PSCADA，BAS，有些线路中也融入ACS，造成传输通道被多专业所共享，进而影响网络安全性与可靠性。

（2）方案2：采用火灾自动报警系统联网自动报警

中央火灾自动报警系统对邻近车站级的火灾自动报警系统进行报警并转发到环境与设备监控系统。各机组根据现场条件自定或者修正火警等级评判依据及评判方式，以达到在铁路区段重大灾害中有效地控制列车内人员的安全撤离。详细情况如图2所示：

鉴于火灾自动报警系统通常采用通信传输系统所提供的光纤单独组网，因此网络的可靠性和安全性得到了显著提升。因此介绍一种基于无线技术的火灾探测及灭火控制系统。以下为比较两种传输方式性能的表格：

鉴于当前火灾自动报警系统规范越来越多地体现了系统的报警功能，而非联动功能，且区间通风救灾不牵涉到FAS直接控制的设备，建议采用方案一。两种方式的选择均受到运营管理模式的影响。

2.2 FAS与BAS的接口问题

通常地铁并没有安装专用防排烟系统装置，大多是利用通风系统共用装置作为防排烟系统，这些装置实现正常运行条件下通风换气功能并通过BAS进行监控。在火灾条件下用来防排烟，这时BAS要解决什么时候联动控制的问题，因为对火灾工况的检测是通过FAS来完成的，所以在这种条件下必然会涉及两个系统之间的接口。接口通常采用如下三种方式来实现：I/O硬线接口、低速率异步通信接口、网络接口。

对FAS和BAS之间的接口方案要给予设计人员充分的注意。例如北京某市轨道交通工程使用了美国某牌报警系列产品，该线通车后FAS和BAS接口仍然有问题。深究其原因，是因为报警主机有两个异步串口（RS-232），一个设置为图形显示终端接口，用于连接FAS图形显示工作站，另一个设置为打印机接口，其协议是主机固有的打印机协议。FAS须使用该打印机接口与BAS进行联动，并发出火灾模式指令，以达到联动控制的目的。

3.联动控制的过程

一旦解决了系统之间的接口问题，接下来需要对整个联动控制过程进行全面的实施，以确保系统的无缝衔接和高效运行，通过对现有的联动控制系统进行深入分析和研究，并结合具体的实例，设计并开发了一套基于以太网技术的煤矿井下安全监控与预警系统。该系统主要由数据采集、数据传输和远程报警三部分组成。在实现联动控制的过程中，首先需要接收到有效的预警信息，这是一个不可或缺的步骤；其次确定目标区域，然后根据报警信息选择相应的灭火方式或人员位置，最后发出控制命令。鉴于模式的优先级和潜在的矛盾，必须进行权衡和评估；当判定为不安全状态时，发出相应的控制指令。借助指令的发布，得以实现对火灾模式的有效掌控[2]。

3.1获得有效的警报信息

在将火灾报警信息或模式指令传输至BAS控制器的应用程序时，必须确保及时、可靠地获取和处理这些数据，以避免新增事件数据对数据造成覆盖而导致事件损失。目前常用的是利用人机对话来完成这种功能。为了确保BAS能够及时可靠地读取FAS信息，PLC需要频繁地对界面进行查询，以确保获取到可靠的数据。基于以太网的远程自动消防设备监控管理系统。可以通过对多种自动灭火系统的通讯方式和特点进行比较分析，并结合本单位的实际情况，提出了一种基于以太网技术的远距离无线数据传输方案，以适应消防现场的应用需求。该设计具有良好的可扩展性、可靠性、实时性等优点，可广泛应用于其他自动化控制系统。在实现BAS联动控制之前，必须确保及时接收到有效的预警信息。

3.2判断模式是否优先，是否冲突

地铁系统一般有隧道风系统，车站公共区风系统（大型系统）及设备与管理用房风系统等3种不同通风系统（小型系统）。地铁通风空调系统主要由风源装置，风机盘管机组等相关辅助设施组成。从工艺设计上看，这几种风系统设备表现出各种运行状态的多样化运动，从而使各种运行状态的多台设备形成了各种运行状态的结合，这就是模式控制[3]。为适应各种工作状态，BAS会通过群组控制这些装置来达到模式控制。地铁运营期间，一般发生火灾，堵塞或者正常工况，所以需采取防排烟模式，堵塞模式或者正常模式，防排烟模式实施优先。

当火灾等异常事件出现时，则首先要对防排烟模式进行选择后再开始对应防排烟模式。当同一风系统所对应的防火（防烟）分区不同而同时着火时，如果不同的模式对同一种装置有不同的运动要求，就称为模式冲突。这时，当BAS系统响应和实现第一种模式后，就不能实现第二种模式了。这一切工作都是通过BAS可编程控制器来判断处理的。通过比对各个事件占用时间的长短和各个状态出现的频率来决定其优先顺序，以分配给对应消防控制柜。当火灾发生后，BAS系统由于火灾工况优先级最高，所以先根据事件队列的模式号对工况进行判断，从而确定能否优先实施模式。然后，BAS系统根据模式号来判断模式的冲突情况，从而判断其是否和当前同级别的模式相抵触。如果不发生冲突，向有关风机或风阀发送相应消防控制指令，反之，继续执行其他方式。上述判断结果说明联动控制第二阶段结束。

结论：

综上所述，随着我国地铁工程的广泛推广和市民对铁路及其他公共交通领域的高度关注，地铁消防安全工作的重要性也日益凸显。目前国内大部分城市都已经建立起相应的地铁消防工程体系，但由于其自身特点，使得地铁火灾扑救难度较大，因此需要通过完善相关配套设施来保障整个灭火救援过程的顺利进行。因此，在设计FAS和BAS系统的接口形式以及BAS系统联动控制实现流程时，必须高度重视，以确保接口功能在项目实施时能够顺利执行，并达到消防部门验收的标准。

参考文献：

[1]赵鑫.城市轨道交通火灾报警系统改造工程难点浅析[J].中小企业管理与科技，2021（13）：174-175.

[2]徐腾飞.总线短路隔离器环形接线方式在城市轨道交通FAS系统中的应用[J].今日自动化，2022（6）：19-21.

[3]王扬.城市轨道交通火灾工况下的BAS控制工艺研究[J].自动化应用，2021（1）：12-15.

（作者单位：南京地铁运行有限责任公司）

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