德黑蘭地鐵一、二號線BAS/FAS/FES系統

　　一、項目概述
　　德黑蘭地鐵項目是當時建國以來最大的機電產品出口項目,是伊朗乃至中東地區的第一條地鐵。德黑蘭地鐵一、二號線工程，全長共49.1公里，共有32個地下站，成十字型貫穿德黑蘭市區的南北和東西。該項目原由法國人在七十年代完成設計，在兩伊戰爭爆發之前土建施工已基本完成，后因戰爭爆發而停工。中伊雙方就德黑蘭地鐵的建設問題于1992年開始談判，清華大學及清華同方的環境控制專家參與了談判并同時進行德黑蘭地下熱環境的模擬分析。1996年，清華同方簽定了環境監控系統（BAS）的承建合同。2002年，清華同方成功續簽火災報警（FAS）和氣體滅火系統（FES）工程。
　　清華同方將環境監控系統、火災報警系統、氣體滅火系統進行了集成,使三個系統有機結合，協同工作，在有效節省工程總投資的基礎上，提高了系統運行的可靠性。

　　二、工程難點
　　地鐵內的環境復雜，空調通風系統的運行與室外空氣狀況、列車運行情況以及地下環境狀況都有關系。簡單地根據各點溫度來啟/停當地設備，難以維持合適的溫濕度環境。同時，地鐵環境又具有巨大的熱慣性,很難在短時間內通過對空調和通風系統的調整迅速改變地下環境的溫濕度。這就使通風系統的控制非常復雜。
　　地鐵環境在發生火災時煙量大、排煙排熱差、人員疏散困難，撲救困難。不僅如此，德黑蘭地鐵一號線的隧道兩端地勢高差達500m，形成了“煙囪”的效應，使得排煙時的氣流組織成為一個難點。
　　德黑蘭氣候高溫干燥，夏季室外溫度高達43度，相對濕度很低。空氣調節系統采用的是完全循環水噴淋，這種空調方式的送風溫度受室外濕球溫度的限制，為BAS系統達到設計要求增加了難度。
　　現有的建筑條件，也嚴重制約了通風量的增加。原設計認為，地鐵列車運行中的發熱量有70％散發到隧道，30％散發到站臺。然而，經過模擬分析以及實測，得出了完全相反的結論。為了承擔成倍增加的熱負荷，必須加大通風量，增加足夠的通風設備。但是，結構預留的風道截面積明顯不足，限制最大風量；車站通風機房的面積不足，限制通風設備的增加；車站通風系統設備用電負荷估算不足，致使各車站用于輔助設備供電的變壓器容量不足，通風設備無法正常啟動。

　　三、環境監控系統（BAS）
　　環境監控系統（BAS）監測一、二號線共三十二個地下車站和區間隧道的環境狀況及機電輔助系統設備的運行狀態，對通風設備、空調用水泵等環境控制設備實施優化控制，以維持站臺和隧道適宜的溫濕度，并盡可能減少設備的運行能耗；對電梯、扶梯、照明、給排水等設備實施定時啟停及遠動控制，以保證車站正常的乘車環境。當發生火災或列車阻塞等事故時，環境監控系統根據災害狀況控制通風設備實現通風排煙及誘導人流疏散。
　　針對德黑蘭地鐵的特殊條件和功能需求，環境監控系統采用了清華同方完全自主知識產權的RH分布式微機控制系統，采取了全面的抗干擾措施以適應地鐵內高溫、潮濕、粉塵及強電磁干擾的惡劣環境，實施了一系列應用軟件以解決工程中存在的難點問題。
　　系統結構分為中央級、車站級、就地級三級控制、兩級管理。每個車站設置十五到二十臺現場控制器，由車站級局域網絡與車站操作員站連接。車站操作員站負責站內設備的監控和管理。各個車站的操作員站通過地鐵信息主干網與全線控制中心相連。控制中心負責對全線設備統一調度和監測控制。
　　應用的關鍵性軟件包括環境模擬預測和優化控制軟件、排煙智能分析判斷及運行決策軟件等。系統自動根據當前及上一周的測量數據，預測下一周環境溫濕度等熱狀況，通過能效計算和比較，提供優化的通風空調系統運行模式，在保證地鐵熱環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發生火災時的煙氣流動情況，在現場控制設備中預置排煙方案，在火災情況下自動根據火情變化及風機的排煙情況，動態計算所需排煙量，調整排煙的運行模式，以達到最佳的排煙效果。系統還具備設備管理和故障診斷等功能，并根據設備故障情況自動調整運行模式，確保系統的安全、可靠運行。
　　目前，該項目運行情況良好，獲得了業主的高度評價，中伊雙方一致認為是合同執行情況最好的系統，該系統同時獲得了北京市政府頒發的2001年度市科學技術進步二等獎。

　　四、火災報警系統（FAS）和氣體滅火系統（FES）
　　火災報警系統（FAS）和氣體滅火系統（FES）的監控范圍包括一、二號線全部地下、地上車站及地面設施。火災報警系統監測車站和隧道內的空氣溫度和車站煙霧濃度，監測防排煙設備和氣體滅火設備的運行狀態，當檢測到火災危險情況后，及時向控制中心、本站氣體滅火系統、本站環境監控系統發送報警信息。
　　火災報警系統采用了國際先進的智能探測和報警設備，采用了清華同方根據德黑蘭地鐵需求而開發的應用軟件。系統結構分為控制中心級、車站級、就地級三級控制，兩級管理。在車站控制室內設系統監控工作站和控制主機，從控制主機引出三條探測回路，分別用于連接分布于站廳層、站臺層和重要設備用房的煙感/溫感探測器、電話插孔、聲響可視報警設備、人工手動報警設備、揚聲器及聯動控制模塊等就地設備。站臺層探測回路中還在站臺下設置電纜探測系統用于檢測電纜的故障狀況，在隧道中設置了光纖探測系統用于檢測隧道空氣溫度是否正常。各車站監控工作站通過地鐵通信主干網向控制中心傳輸相關信息，控制中心是整個地鐵的火災報警中心，負責接收并記錄各車站發送的危險警報信息，包括系統設備運行狀態和滅火系統信號，設備維護報告等。
　　氣體滅火系統用于重要設備用房和辦公用房在火災情況下的惰性氣體方式滅火，在車站內按照區域分成七個獨立的子系統，每個子系統包括智能煙感/溫感探測器、氣體滅火藥劑儲存裝置、氣體分布管道，自動釋放裝置及其管道等設備設施，分別連接到火災報警系統的車站控制主機上。當接收到火災報警系統發來的火災報警信息后，相關區域的氣體滅火子系統自動按照預設模式控制氣體滅火裝置進行滅火操作。對于整流站、動力照明變電站等無人值班場所，采用二氧化碳氣體滅火系統，對于技術室、管理室等辦公用房，采用七氟丙烷（HFC 227ea）滅火系統。所有設備的狀態信息都發送給火災報警系統的車站級控制主機，并通過地鐵通信主干網將所有報警信息和設備運行狀態信息發送到控制中心，由控制中心統一顯示并管理。
　　火災報警系統在車站級通過信息接口和環境監控系統進行數據通訊。當出現火情時，火災報警系統向環境監控系統發送危險警報信息。環境監控系統由控制中心級根據實際情況，在預設的若干火災模式中進行合理選擇，統一調度著火區域前后相鄰車站的通風設備用以通風和排煙的氣流組織，自動向相關車站發出滅火指令，并接受反饋信號。
　　火災報警系統、氣體滅火系統、環境監控系統共同承擔了德黑蘭地鐵的危害防御使命。

　　五、應用效果
　　德黑蘭地鐵BAS系統一次投運成功，至今運行良好，設備自動控制運行正常，地鐵環境達到設計的要求并大幅度降低了機電設備的運行能耗（與原設計的簡單模式運行方式相比，節能在30％以上），各個車站BAS系統可實現無人職守。該系統反映了中國的高科技發展水平，受到業主及伊朗業內人士的高度贊揚，加深了我國在中東地區的影響，提高了我國的國際地位。
　　德黑蘭地鐵BAS/FAS/FES的成功經驗和成套技術可以應用到目前國內正在修建的地鐵中，為我國地鐵相關系統的國產化作出示范。