城市轨道交通系统中环境控制设备的故障监测与诊断技术

邱杰

摘要：在城市轨道交通中对环境控制系统( ECS)的运用，可以保证城市交通的顺利运行，其对交通中出现的故障问题可以有效的检测并查证，以此我们就可以对其进行故障排查，以此制定切实可行的解决策略。

关键词：绍城市轨道交通系统；环境控制设备；故障检测；故障诊断

中图分类号：C913文献标识码： A

1、城市轨道交通的环境与设备监控系统简介及其意义

1.1、城市轨道交通的环境与设备监控系统

城市轨道交通的环境与设备监控系统( BuildingAutomation System，简称BAS系统) 是对城市轨道交通建筑物内的环境与空气条件、通风、给排水、照明、乘客导向、自动扶梯及电梯、屏蔽门、防淹门等建筑设备和系统进行集中监视、控制和管理的系统。

1.2、城市轨道交通的环境与设备监控系统的功能

由于城市轨道交通的空间狭窄、人流密集、相对封闭的特殊性，在运行时为了节能，综合考虑列车、客流、车站设备、通风等影响空调通风系统负荷的各种因素，根据城市轨道交通热环境变化的规律，对空调通风系统的全年运行方式自动进行调整，在保障城市轨道交通车站机电系统设备的安全可靠运行，创造安全、舒适、高效的乘车环境的同时，要降低系统的运行能耗，减少运营成本。

2、故障分析

如何根据不同的地铁工程实际情况将地铁站厅、隧道内设计所分布的众多机电设备及系统进行合理有效的组织，使之成为一个综合且能够正常运行的系统组织，这就需要我们分析明确各个组成部分、系统与子系统之间的复杂逻辑关系，特别是空调通风系统, 以达到预先设计效果, 是地铁环控系统要考虑和解决的问题,其中对设备运行状态的监视, 及时、准确地定位系统中的各种故障并进行有效处理是环控系统的一个基本功能。并在对这些系统进行设计的同时考虑到其可能出现的故障问题，而针对这些问题又该采取怎样的解决措施，下文即对这些可能出现的故障问题的发生原因进行分析。

2.1、设备本身

地铁建设本身便是综合性极强的复杂系统，其内部设备繁多，而又会因为种种外部环境因素或其他人为的原因造成系统故障或不能正常运行的情况，而这些问题出现的最主要原因还是设备本身的问题。

2.2、系统本身

而由于某些不确定的因素导致环境监控系统可能出现的一些故障，如监控工作站死机和检测及执行机构失灵、IO模块通道损坏、断线、电源失电、通讯中断等。这些故障的产生有可能便是系统本身的协调出现问题导致的。

3、故障检测技术分析

3.1、设备选型

各种设备的选型对故障的及时发现有着重要的影响意义。连接监控工作站和现场控制站的以太网设备, 采用光纤环网, 利用其内部完善的网络传输分析与诊断管理机制, 若是网络传输被检测到出现问题, 便可以极快速的检测出问题出现的原因并在保持网络畅通的基础上迅速作出决策判断。在车站控制室采用UPS 进行电源监视, 一旦发现供电电源掉电, 可自动报警并进行电源切换, 保证控制室内设备正常运行。又如某方案设计选用某国际品牌最新一代性能指标最高的PLC 产品作为地铁环控系统( ECS) 的主要控制设备,不仅所有模块均可带电插拔, 而且在系统配置组态时沿用DCS 系统的思想和惯用做法, 其高性能的处理器在运行过程中时刻监视所有模块的每一个通道的工作状态,该系列产品区别于其他厂家产品的最大特点是, 可对所有模块的每一个IO 通道进行独立组态, 一旦发现故障, 可迅速在监控工作站和IO 模板上及时反映出来, 帮助维护人员及时定位故障。

3.2、软件设计

在PLC软件编制时需要充分考虑到由于工作站的突然失灵而造成的车站环境监控设备失去操作人员的掌控的情况，尽量避免导致不可预计的严重后果。因为在每一个车站只有一个监控工作站，而要做好车站监控工作就需要工作人员对此提起高度的重视。如现今针对这种情况就在充分考虑了的基础上，设置监管警报功能，不定时与监控工作站进行联系，一旦因为监控工作站死机、网络故障或是掉线的情况导致联络超时就会及时通过车站控制室后备操作面板进行报警, 并在警报响起的同时通过启动并准备接收来自后备面板的模式控制指令, 以维持系统的基本运行功能；对于来自机电设备的运行状态信息, 在PLC 及监控软件设计时时刻分析这些数据, 及时报警并形成历史数据库；如果检测到监控工作站正常时, 可发出提示信息, 自动启动并准备接收来自监控工作站的命令。

4、故障诊断技术分析

4.1、在线编辑和在线调试

在线编辑和在线调试即是在基于工程师站计算机具有读取网上所有PLC 程序和向各个PLC 下载程序的功能；且工程师站计算机专供工程师或自控技术人员使用, 该机内装有PLC 的工具软件和远程诊断软件，具有对所有PLC 的程序进行在线编辑的功能,。在PLC 投入运行后, 发现某些程序语言有些小错误或者还需优化时，工程师站计算机的在线调试功能便会及时生效, 工程师站计算机可以马上修改PLC 中的程序,而不影响PLC的正常控制工作，这项技术被大量用于工艺参数的整定调试。

4.2、远程诊断

现代计算机的远程应用广泛，其同样适用于城市轨道交通故障处理中。如在地铁完成Internet 接入后或通过拨号方式，即广域网的应用。当自动化控制系统中出现了非正常事件时, 可在异地进行设备故障诊断，通过网络提示结合相应软件的支持，对程序进行优化改进即可在线诊断和在线维护，而这是在考虑到未来的发展, 通过地铁内部网, 流动维护工作站可在网路的任意一处进入网络并监视网络中所有工作结点的工作状况，在设计时预留了远程诊断功能, 此项工作可在整个地铁网络及控制系统建设完成后逐步实施。

5、设备维保

为实现地铁机电系统运行的安全性、可靠性和经济性，目前国内地铁公司设备/设施维保采用的主要形式和内容主要有：日常维护/点检、定期预防性检修、状态检修、故障临修和故障部件的维修。

5.1、日常维护

日常维护指依照标准程序定期对设备进行清理、巡检、保养、组件更换及测试工作，以降低可能影响运营的设备故障；日常检查包含功能检查和技术检查两部分，主要对与乘客及与行车安全相关的运营设施、系统进行检查；在定期的设备日常维护检查中，也包括一些在检查中发现的故障临修工作。

5.2、故障临修

故障临修指设施、设备出现故障后进行的修理（包括设备事故的抢险救援）。

5.3、定期计划性维修

定期计划性维修是固定周期的维修，维修周期取决于设备、设施的技术要求和设备运行时间或里程，一般又可分为预防性检修和矫治性检修，定期计划性维修根据维修深度的不同可分为小修、中修和大修。定期计划性维修能比较可靠地保证设备运行，但投入的维修成本较大，在一定程度上存在过度维修的问题。随着设备技术升级、监测监控技术的提升，定期计划性维修会逐步减少而向均匀维修和状态维修过渡。

5.4、状态维修

状态维修是不固定周期的维修，通过有效的检测装备和手段对运营设备进行定期或不定期状态检测，对发现的故障和隐患进行修理或更换；这种修理方法要求具备较全面的检测手段和维修经验（包括设备状态数据）的积累，设备利用率高，支出的维修成本低，但同定期计划性维修相比，设备出现故障的风险相对要大一些。定期计划性维修和状态维修并不是可以截然分开的，在地铁机电设备系统中，其中重要的、同行车安全强相关的设备/设施维保（如地铁车辆）特别是在运营初期大都采用定期计划性检修形式以确保设备的可靠性；同时，随着设备维修经验及设备状态数据的积累，也会有部分固定周期的维修项目向状态维修过渡，以减少设备维修工作量，提高设备利用率。

6、结束语

城市轨道交通系统中环境控制系统( ECS) 应用与设备管理中，对城市轨道交通环境的正常运行有着巨大的推动意义。

参考文献：

[1]城市轨道交通信号.中国铁道出版社.

[2]GB 50157-92.地下铁道设计规范.