摘要：随着城市的高速发展，地铁以运量大、速度快、受气候影响小等多种优势，逐渐成为人们出行交通工具的首选。在整个地铁线网的能耗中，通风空调系统能耗仅次于列车牵引供电的能耗，因此，有效降低地铁通风空调系统的能耗，而又不影响车站环境的舒适度，对地铁发展具有重大的意义。
关键词：BAS系统；控制；节能；应用
地铁线路的通风空调系统是由BAS系统负责控制的，BAS系统通过分布式监控系统对地铁机电设备进行智能化监控，其中BAS系统智能控制策略的自动调节，既可以保证地铁机电设备的安全运行，又能进行有效的节能，从而降低地铁运行成本。
一、BAS系统概述及主要功能
BAS系统又被称为环境与设备监控系统，是为地铁车站设备监控而设的自动监控系统，被监控的设备包括车站隧道通风系统、大系统、小系统、水系统设备、给排水设备、电扶梯、照明导向系统、事故电源等，以及监控车站公共区和设备房环境温湿度的参数等。
BAS系统对全线车站、车辆段（含控制中心）、隧道区间设备进行全面、有效的自动化监控及管理，确保系统设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态，从而提供一个舒适的乘车环境。
二、BAS系统智能控制策略的应用与分析
BAS系统的智能控制策略主要由焓值自动调节功能、PID调节控制功能、水系统冷水机组自动控制功能等控制策略组成，以实现对车站环境的节能优化控制。
（一）焓值自动控制功能
1.焓值自动控制功能介绍
车站大系统、小系统焓值自动控制功能指BAS系统根据采集到的车站内外环境温湿度值进行焓值计算及比较，自动选择运行工况，进行运行模式的最优化控制。
车站大系统、小系统通风空调系统运行分空调季节小新风、空调季节全新风、非空调季节、夜间运行等几种模式。当运行全自动运行工况（焓值自动）时，车站内正常运行状态中的工况切换控制是根据iw（车站室外焓值）、ir（车站回风焓值）和Tw（室外空气温度）的变化与设定的目标送风温度To（车站空调送风温度）进行比较分析确定。
空气的焓值是由空气温湿度决定的，而温湿度每时每刻都在变化，因此焓值也随之变化。为了防止工况在一天内频繁转换，要求对0.5～1小时内焓值的平均值计算，定期进行模式的控制和工况的转换控制。
2.焓值自动控制功能的应用分析
以广州地铁七号线为例分析。七号线的焓值自动控制策略是由BAS系统根据采集到的车站内外环境温湿度值进行焓值计算及比较。焓值自动功能自动执行相应模式条件如下：
空调季节小新风：当iw>ir 时，系统进入小新风空调运行工况。
空调季节全新风：当ir≥iw 时，系统进入全新风空调运行工况。
非空调季节：当Tw≤To 时，系统进入全新风非空调运行工况。
焓值计算公式：i = 0.24*t+（0.5973+0.00044*t）*dB*￠
I 焓值，T 温度，￠ 相对湿度，dB 饱和气压参数
（二）PID调节控制功能
1.PID调节控制功能原理介绍
图1 模拟PID控制系统原理图
PID控制（Proportion Integration Differentiation.比例-积分-微分控制），其控制功能原理为把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。
常规的模拟PID控制系统由模拟PID控制器和被控对象组成，原理框图如图所示。
2.PID调节控制功能在环控策略中的应用分析
由于地铁站厅站台为一个相对开发式空间，而且综合车站出入口对室内的环境温湿度扰动及站内人流量不定性因素等，导致地铁范围的冷量需求难以稳定。为稳定控制地铁环境的温湿度，在地铁车站环控系统控制策略中大量引用PID调节，根据PID控制原理对车站大、小系统通风空调系统进行偏差调节。通过测量大、小系统中相关温度、湿度和其他相关的参数，对大系统的空调机组风量和大、小系统的空调二通流量调节阀的开度进行控制，来满足大小系统的温湿度控制要求。
（三）水系统冷水机组自动控制功能（自由模式）
1.功能介绍
根据车站环境条件，车站内一般采用车站集中供冷方式。空调水系统示意图如下图所示：
图2 空调水系统设备关联示意图
水系统冷水机组自动控制功能是根据设在分水器、集水器的供回水管路上的温度、压力等传感器的采样信号，以及参考实际冷水机负荷和蒸发器出水温度，程序自动计算对比，选择按同时满足设定的临界负荷出水温度和开启和关闭冷水机的运行数量，并进行相应的连锁控制，从而达到既保证满足环境供冷需求又达到节能的目的。
2.冷水机组自动控制策略的应用分析
以广州地铁七号线为例分析。七号线各站皆有二台冷水机组，当执行水系统全自动控制模式后，水系统全自动控制策略如下：
1）冷机的初始运行指令和最终停止指令由操作员人工下发。
2）接到冷机运行指令后，首先启动一台冷机（同时按照连锁和控制顺序启动相关的水泵、水阀等设备）。
3）累计运行时间较短的冷机将首先启动。
4）单台冷机运行时，当运行的冷机的负荷率（运行容量）>95%，且持续时间>20分钟，且冷冻水供水温度（蒸发器出水温度）>9摄氏度，则增加一台冷机运行。
5）两台冷机运行时，当两台冷机负荷率（运行容量）之和<90%，且持续时间>20分钟，且冷冻水供水温度（蒸发器出水温度）<7.5摄氏度，则减少一台冷机运行。
通过对车站冷水机组的自由调节，控制冷水机组开启的台数，从而使得冷水机组出水温度控制在稳定范围内，达到车站环境温度控制和节能降耗的目的。
结束语
随着城市地铁线网的发展，节能已成为地铁公司非常重视的技术项目，在既要保证地铁的运营安全，又要确保乘车环境舒适的情况下，采用BAS系统智能控制策略，是能够在很大程度上节约设备能耗，同时能够满足地铁运营需求。
参考文献：
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[2]姜金言，王海霞.地铁通风空调系统节能分析[J].建筑技术开发，2016，08
[3]张劭，陈晓东.BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现[J].地铁与轻轨，2003，（05）：30-37.
论文作者:陈奋祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：系统论文; 车站论文; 地铁论文; 功能论文; 工况论文; 环境论文; 温湿度论文; 《基层建设》2019年第3期论文;