德黑蘭地鐵一、二號(hào)線BAS/FAS/FES系統(tǒng)
一、項(xiàng)目概述
德黑蘭地鐵項(xiàng)目是當(dāng)時(shí)建國(guó)以來(lái)最大的機(jī)電產(chǎn)品出口項(xiàng)目,是伊朗乃至中東地區(qū)的第一條地鐵。德黑蘭地鐵一、二號(hào)線工程，全長(zhǎng)共49.1公里，共有32個(gè)地下站，成十字型貫穿德黑蘭市區(qū)的南北和東西。該項(xiàng)目原由法國(guó)人在七十年代完成設(shè)計(jì)，在兩伊戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)之前土建施工已基本完成，后因戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)而停工。中伊雙方就德黑蘭地鐵的建設(shè)問題于1992年開始談判，清華大學(xué)及清華同方的環(huán)境控制專家參與了談判并同時(shí)進(jìn)行德黑蘭地下熱環(huán)境的模擬分析。1996年，清華同方簽定了環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）的承建合同。2002年，清華同方成功續(xù)簽火災(zāi)報(bào)警（FAS）和氣體滅火系統(tǒng)（FES）工程。
清華同方將環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行了集成,使三個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，協(xié)同工作，在有效節(jié)省工程總投資的基礎(chǔ)上，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
二、工程難點(diǎn)
地鐵內(nèi)的環(huán)境復(fù)雜，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行與室外空氣狀況、列車運(yùn)行情況以及地下環(huán)境狀況都有關(guān)系。簡(jiǎn)單地根據(jù)各點(diǎn)溫度來(lái)啟/停當(dāng)?shù)卦O(shè)備，難以維持合適的溫濕度環(huán)境。同時(shí)，地鐵環(huán)境又具有巨大的熱慣性,很難在短時(shí)間內(nèi)通過對(duì)空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整迅速改變地下環(huán)境的溫濕度。這就使通風(fēng)系統(tǒng)的控制非常復(fù)雜。
地鐵環(huán)境在發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙量大、排煙排熱差、人員疏散困難，撲救困難。不僅如此，德黑蘭地鐵一號(hào)線的隧道兩端地勢(shì)高差達(dá)500m，形成了“煙囪”的效應(yīng)，使得排煙時(shí)的氣流組織成為一個(gè)難點(diǎn)。
德黑蘭氣候高溫干燥，夏季室外溫度高達(dá)43度，相對(duì)濕度很低?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)采用的是完全循環(huán)水噴淋，這種空調(diào)方式的送風(fēng)溫度受室外濕球溫度的限制，為BAS系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求增加了難度。
現(xiàn)有的建筑條件，也嚴(yán)重制約了通風(fēng)量的增加。原設(shè)計(jì)認(rèn)為，地鐵列車運(yùn)行中的發(fā)熱量有70％散發(fā)到隧道，30％散發(fā)到站臺(tái)。然而，經(jīng)過模擬分析以及實(shí)測(cè)，得出了完全相反的結(jié)論。為了承擔(dān)成倍增加的熱負(fù)荷，必須加大通風(fēng)量，增加足夠的通風(fēng)設(shè)備。但是，結(jié)構(gòu)預(yù)留的風(fēng)道截面積明顯不足，限制最大風(fēng)量；車站通風(fēng)機(jī)房的面積不足，限制通風(fēng)設(shè)備的增加；車站通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備用電負(fù)荷估算不足，致使各車站用于輔助設(shè)備供電的變壓器容量不足，通風(fēng)設(shè)備無(wú)法正常啟動(dòng)。
三、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）
環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）監(jiān)測(cè)一、二號(hào)線共三十二個(gè)地下車站和區(qū)間隧道的環(huán)境狀況及機(jī)電輔助系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)通風(fēng)設(shè)備、空調(diào)用水泵等環(huán)境控制設(shè)備實(shí)施優(yōu)化控制，以維持站臺(tái)和隧道適宜的溫濕度，并盡可能減少設(shè)備的運(yùn)行能耗；對(duì)電梯、扶梯、照明、給排水等設(shè)備實(shí)施定時(shí)啟停及遠(yuǎn)動(dòng)控制，以保證車站正常的乘車環(huán)境。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或列車阻塞等事故時(shí)，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)災(zāi)害狀況控制通風(fēng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)通風(fēng)排煙及誘導(dǎo)人流疏散。
針對(duì)德黑蘭地鐵的特殊條件和功能需求，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用了清華同方完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RH分布式微機(jī)控制系統(tǒng)，采取了全面的抗干擾措施以適應(yīng)地鐵內(nèi)高溫、潮濕、粉塵及強(qiáng)電磁干擾的惡劣環(huán)境，實(shí)施了一系列應(yīng)用軟件以解決工程中存在的難點(diǎn)問題。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為中央級(jí)、車站級(jí)、就地級(jí)三級(jí)控制、兩級(jí)管理。每個(gè)車站設(shè)置十五到二十臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制器，由車站級(jí)局域網(wǎng)絡(luò)與車站操作員站連接。車站操作員站負(fù)責(zé)站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控和管理。各個(gè)車站的操作員站通過地鐵信息主干網(wǎng)與全線控制中心相連?？刂浦行呢?fù)責(zé)對(duì)全線設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度和監(jiān)測(cè)控制。
應(yīng)用的關(guān)鍵性軟件包括環(huán)境模擬預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制軟件、排煙智能分析判斷及運(yùn)行決策軟件等。系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前及上一周的測(cè)量數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)下一周環(huán)境溫濕度等熱狀況，通過能效計(jì)算和比較，提供優(yōu)化的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式，在保證地鐵熱環(huán)境舒適性要求的前提下，盡可能降低能耗；采用智能分析手段模擬不同地點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的煙氣流動(dòng)情況，在現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備中預(yù)置排煙方案，在火災(zāi)情況下自動(dòng)根據(jù)火情變化及風(fēng)機(jī)的排煙情況，動(dòng)態(tài)計(jì)算所需排煙量，調(diào)整排煙的運(yùn)行模式，以達(dá)到最佳的排煙效果。系統(tǒng)還具備設(shè)備管理和故障診斷等功能，并根據(jù)設(shè)備故障情況自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行模式，確保系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。
目前，該項(xiàng)目運(yùn)行情況良好，獲得了業(yè)主的高度評(píng)價(jià)，中伊雙方一致認(rèn)為是合同執(zhí)行情況最好的系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)獲得了北京市政府頒發(fā)的2001年度市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
四、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）和氣體滅火系統(tǒng)（FES）
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）和氣體滅火系統(tǒng)（FES）的監(jiān)控范圍包括一、二號(hào)線全部地下、地上車站及地面設(shè)施?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)車站和隧道內(nèi)的空氣溫度和車站煙霧濃度，監(jiān)測(cè)防排煙設(shè)備和氣體滅火設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)危險(xiǎn)情況后，及時(shí)向控制中心、本站氣體滅火系統(tǒng)、本站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信息。
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)采用了國(guó)際先進(jìn)的智能探測(cè)和報(bào)警設(shè)備，采用了清華同方根據(jù)德黑蘭地鐵需求而開發(fā)的應(yīng)用軟件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為控制中心級(jí)、車站級(jí)、就地級(jí)三級(jí)控制，兩級(jí)管理。在車站控制室內(nèi)設(shè)系統(tǒng)監(jiān)控工作站和控制主機(jī)，從控制主機(jī)引出三條探測(cè)回路，分別用于連接分布于站廳層、站臺(tái)層和重要設(shè)備用房的煙感/溫感探測(cè)器、電話插孔、聲響可視報(bào)警設(shè)備、人工手動(dòng)報(bào)警設(shè)備、揚(yáng)聲器及聯(lián)動(dòng)控制模塊等就地設(shè)備。站臺(tái)層探測(cè)回路中還在站臺(tái)下設(shè)置電纜探測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)電纜的故障狀況，在隧道中設(shè)置了光纖探測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)隧道空氣溫度是否正常。各車站監(jiān)控工作站通過地鐵通信主干網(wǎng)向控制中心傳輸相關(guān)信息，控制中心是整個(gè)地鐵的火災(zāi)報(bào)警中心，負(fù)責(zé)接收并記錄各車站發(fā)送的危險(xiǎn)警報(bào)信息，包括系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和滅火系統(tǒng)信號(hào)，設(shè)備維護(hù)報(bào)告等。
氣體滅火系統(tǒng)用于重要設(shè)備用房和辦公用房在火災(zāi)情況下的惰性氣體方式滅火，在車站內(nèi)按照區(qū)域分成七個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)包括智能煙感/溫感探測(cè)器、氣體滅火藥劑儲(chǔ)存裝置、氣體分布管道，自動(dòng)釋放裝置及其管道等設(shè)備設(shè)施，分別連接到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的車站控制主機(jī)上。當(dāng)接收到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)來(lái)的火災(zāi)報(bào)警信息后，相關(guān)區(qū)域的氣體滅火子系統(tǒng)自動(dòng)按照預(yù)設(shè)模式控制氣體滅火裝置進(jìn)行滅火操作。對(duì)于整流站、動(dòng)力照明變電站等無(wú)人值班場(chǎng)所，采用二氧化碳?xì)怏w滅火系統(tǒng)，對(duì)于技術(shù)室、管理室等辦公用房，采用七氟丙烷（HFC 227ea）滅火系統(tǒng)。所有設(shè)備的狀態(tài)信息都發(fā)送給火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的車站級(jí)控制主機(jī)，并通過地鐵通信主干網(wǎng)將所有報(bào)警信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送到控制中心，由控制中心統(tǒng)一顯示并管理。
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在車站級(jí)通過信息接口和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。當(dāng)出現(xiàn)火情時(shí)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)向環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送危險(xiǎn)警報(bào)信息。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心級(jí)根據(jù)實(shí)際情況，在預(yù)設(shè)的若干火災(zāi)模式中進(jìn)行合理選擇，統(tǒng)一調(diào)度著火區(qū)域前后相鄰車站的通風(fēng)設(shè)備用以通風(fēng)和排煙的氣流組織，自動(dòng)向相關(guān)車站發(fā)出滅火指令，并接受反饋信號(hào)。
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)共同承擔(dān)了德黑蘭地鐵的危害防御使命。
五、應(yīng)用效果
德黑蘭地鐵BAS系統(tǒng)一次投運(yùn)成功，至今運(yùn)行良好，設(shè)備自動(dòng)控制運(yùn)行正常，地鐵環(huán)境達(dá)到設(shè)計(jì)的要求并大幅度降低了機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行能耗（與原設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單模式運(yùn)行方式相比，節(jié)能在30％以上），各個(gè)車站BAS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守。該系統(tǒng)反映了中國(guó)的高科技發(fā)展水平，受到業(yè)主及伊朗業(yè)內(nèi)人士的高度贊揚(yáng)，加深了我國(guó)在中東地區(qū)的影響，提高了我國(guó)的國(guó)際地位。
德黑蘭地鐵BAS/FAS/FES的成功經(jīng)驗(yàn)和成套技術(shù)可以應(yīng)用到目前國(guó)內(nèi)正在修建的地鐵中，為我國(guó)地鐵相關(guān)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化作出示范。
