張慎富

（上海電力建設(shè)有限責(zé)任公司， 上海 201100）

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地鐵建設(shè)在全國(guó)范圍內(nèi)也進(jìn)入高峰期，乘坐地鐵也成為大多數(shù)人的首選出行方式。雖然各個(gè)城市都在全力建設(shè)地鐵，但是客流還是在飛速增長(zhǎng)，自動(dòng)扶梯作為地鐵站內(nèi)客流的主要運(yùn)輸工具，在為乘客提供便利的同時(shí)，對(duì)自動(dòng)扶梯的運(yùn)載能力及運(yùn)行穩(wěn)定性也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。由于地鐵客流主要集中在上下班、周末及節(jié)假日時(shí)段，所以對(duì)自動(dòng)扶梯是否能在滿負(fù)荷重在狀態(tài)下長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行是有嚴(yán)格的要求，在自動(dòng)扶梯安裝驗(yàn)收時(shí)，考慮到地鐵乘客集中的特點(diǎn)，都是要做嚴(yán)格的重在試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)扶梯的性能指標(biāo)是否符合投入使用的條件的。即便如此，由于現(xiàn)場(chǎng)情況瞬息萬(wàn)變，也不能保證絕對(duì)的安全，所以在全國(guó)的多個(gè)城市比如北京、上海都出現(xiàn)過(guò)地鐵扶梯傷人的情況。本文論述了自動(dòng)扶梯在緊急狀態(tài)下的急停按鈕的施工及優(yōu)化措施，以期達(dá)到快速制止事故的發(fā)生及最大可能地減少損失。

自動(dòng)扶梯在運(yùn)行中發(fā)生擠傷、夾傷乘客時(shí)，最有效地減少乘客傷害程度的方式就是迅速按下急停按鈕，使扶梯迅速停止運(yùn)行，雖然在扶梯的出入口處、或者扶梯的中部都設(shè)有急停按鈕，但是對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，都不知如何操作。更何況在事故發(fā)生時(shí)所有人都處在慌亂狀態(tài)，不能及時(shí)制停扶梯的運(yùn)行，無(wú)疑會(huì)增加乘客的傷害程度。為此，在地鐵站自動(dòng)扶梯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到上述狀況，自動(dòng)扶梯在車站控制室IBP盤上都設(shè)有急停按鈕，以防出現(xiàn)事故時(shí)，車站專業(yè)操作人員可以在最短時(shí)間內(nèi)在車控室控制自動(dòng)扶梯的啟停。

1 地鐵自動(dòng)扶梯運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著地鐵施工技術(shù)逐漸成熟，各個(gè)專業(yè)都在不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，在確保滿足功能使用的前提下，使整個(gè)系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔。自動(dòng)扶梯也不例外，按照現(xiàn)行的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)扶梯主要由BAS對(duì)站內(nèi)自動(dòng)扶梯運(yùn)行控制及狀態(tài)監(jiān)視，包含站內(nèi)自動(dòng)扶梯數(shù)量、接口型式、位置、控制及狀態(tài)信息；由綜合監(jiān)控（ISCS）在IBP盤面的控制，包含控制按鈕、指示燈的數(shù)量與規(guī)格。

在以往的自動(dòng)扶梯設(shè)計(jì)中，車控室的急?？刂剖峭ㄟ^(guò)干觸點(diǎn)硬線直連方式敷設(shè)一根硬線來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。此種施工方式雖然在功能實(shí)現(xiàn)上沒(méi)有問(wèn)題，但是平均每個(gè)地鐵站都有十幾臺(tái)以上的扶梯，每臺(tái)扶梯單獨(dú)引線至車控室，不但增加了施工工程量，浪費(fèi)了材料，而且增加了政府的投資。

2 優(yōu)化方案

就實(shí)現(xiàn)扶梯急停功能來(lái)說(shuō)，無(wú)外乎有兩種控制原理：第一種是人工介入強(qiáng)行切斷電源；另一種是人工介入給予停梯信號(hào)，由扶梯控制箱動(dòng)作，抱閘停機(jī)。在實(shí)現(xiàn)功能上，圖1即是第一種控制原理。我們結(jié)合第二種控制原理，有兩種布線方案可以實(shí)現(xiàn)急停功能，具體方案如下：

圖1 地鐵自動(dòng)扶梯急停控制敷線常規(guī)布置圖

2.1 方案一

由車控室IBP盤通過(guò)BAS模塊箱引一根RS485通信線至自動(dòng)扶梯控制箱，當(dāng)在IPB盤上人工操作急停控制后，通過(guò)RS485通信線傳輸信號(hào)給自動(dòng)扶梯控制箱，控制箱接收停梯信號(hào)動(dòng)作，扶梯抱閘實(shí)現(xiàn)停梯（見(jiàn)圖2）。

圖2 RS485通信控制扶梯急停原理圖

2.1.1 RS485通訊的優(yōu)點(diǎn)

1）采用差分信號(hào)。差分信號(hào)最大的優(yōu)勢(shì)是可以抑制共模干擾，非常適用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、干擾比較多的公共場(chǎng)所。

2）由于RS485是差分通信，因此接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)是不能同時(shí)進(jìn)行的，也就是說(shuō)它是一種半雙工通信，所以一般只需兩根線，實(shí)際應(yīng)用中均采用屏蔽雙絞線傳輸，屏蔽雙絞線的價(jià)格比較便宜。

3）邏輯特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+2～+6 V表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-2～-6 V表示。

4）RS485通信傳輸速度可以達(dá)到10 MB/s以上。

5）RS485接口的傳輸距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到1 200 m左右，但是它的傳輸速率和傳輸距離是成反比的，只有在100 kB/s以下的傳輸速度，才能達(dá)到最大的通信距離，如果需要傳輸更遠(yuǎn)距離就必須要使用中繼。

6）RS485接口在總線上最多允許連接128個(gè)收發(fā)器，即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地組建起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。但是總線上任何時(shí)候只能有一個(gè)發(fā)送器發(fā)送。

2.1.2 RS485通訊的缺點(diǎn)

1）RS485是單主從結(jié)構(gòu)，也就是在一個(gè)總線上只能設(shè)置一臺(tái)主機(jī)，所有通訊都由這一臺(tái)發(fā)起，主機(jī)不下達(dá)命令，下面的節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送，而且要發(fā)完必須及時(shí)收到答復(fù)，主機(jī)收到答復(fù)后，才能向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)詢問(wèn)。這樣避免了多個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)混亂，但是這種效率很低。

2）RS485沒(méi)有數(shù)據(jù)鏈路層，以至于它對(duì)錯(cuò)誤無(wú)法識(shí)別，除非是有些短路故障等物理錯(cuò)誤。這樣造成的結(jié)果是，如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞了，不斷的向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，最終會(huì)導(dǎo)致總線癱瘓。

3）在RS485網(wǎng)絡(luò)中，若系統(tǒng)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致總線出現(xiàn)短路，進(jìn)而造成有些節(jié)點(diǎn)損壞。

4）因?yàn)樵赗S485通信網(wǎng)絡(luò)中采用的是主從通信方式，在連接RS485通信時(shí)只是簡(jiǎn)單地將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)，而忽略了信號(hào)地的連接。這種連接方法雖然在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但是卻有嚴(yán)重的隱患，因?yàn)镽S485接口采用差分信號(hào)傳輸方式，系統(tǒng)只是檢測(cè)兩線之間的電位差來(lái)判斷信號(hào)邏輯，而收發(fā)器有一定的共模電壓范圍。RS485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12 V，只有電壓在此范圍，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的正常工作，甚至是節(jié)點(diǎn)不斷的發(fā)送錯(cuò)誤信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

2.2 方案2

由車控室IBP盤通過(guò)BAS模塊箱引一根硬線至自動(dòng)扶梯控制箱，當(dāng)在IPB盤上人工操作急停控制后，急停信號(hào)通過(guò)BAS內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)傳至BAS模塊箱，BAS模塊箱通過(guò)硬線直接控制扶梯控制箱動(dòng)作，抱閘停機(jī)（見(jiàn)圖3）。

圖3 硬線控制扶梯急停原理圖

1）硬線連接的優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，即使一個(gè)變量有問(wèn)題不會(huì)影響其他變量傳輸；問(wèn)題查找相對(duì)簡(jiǎn)單。

2）硬線連接的缺點(diǎn)：施工工程量較大，尤其是大量傳輸時(shí)，電纜施工成本較高；需要連接硬件較多，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)時(shí)就要設(shè)置更多的連接機(jī)柜等硬件設(shè)施，占用的設(shè)備房空間更大；能傳遞的信息有限；抗干擾能力差。

3 方案確定

在選擇哪種方案前，要弄明白自身的實(shí)際需求。首先，地鐵自動(dòng)扶梯的急停功能，是當(dāng)扶梯出現(xiàn)緊急情況時(shí)，車站操控人員應(yīng)急處理突發(fā)事件的一種保證措施，說(shuō)明急停功能使用頻率非常小。但是一旦要使用這個(gè)功能，就要確保它的安全性和可靠性不能出現(xiàn)錯(cuò)誤，否則就會(huì)發(fā)生人身傷亡的事件。所以，使用急停功能的前提是必須保證安全可靠。其次，由于地鐵站基本都是設(shè)在地下，里面通風(fēng)效果不好、環(huán)境濕度大，設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較惡劣，尤其是自動(dòng)扶梯是直接面對(duì)乘客使用的，所以出現(xiàn)問(wèn)題的概率就比封閉在設(shè)備房里的設(shè)備大的多，包括一些人為無(wú)意識(shí)的損壞。所以，即便是在運(yùn)行前測(cè)試的非常完善，在運(yùn)行是也難免出現(xiàn)小的問(wèn)題，這就要求設(shè)備本身包括與之相連的各種電氣設(shè)備以及線路有良好的韌性及抗破壞性能。如果上面兩個(gè)要求都能保證，我們才能考慮如何節(jié)約投資。

鑒于此，我們比較兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，雖然RS485通信線有抗干擾能力強(qiáng)、通信速率快、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)是致命的，假如運(yùn)行中一個(gè)自動(dòng)扶梯的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了故障或者是共模電壓超出既定范圍，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)一直給主機(jī)發(fā)信號(hào)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無(wú)法檢測(cè)到其他扶梯的運(yùn)行狀態(tài)，以至于出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況，這種不安全因素，在地鐵運(yùn)行過(guò)程中是絕對(duì)不能出現(xiàn)的。所以，選用方案二，對(duì)于方案二中硬線連接的缺點(diǎn)，我們采取了一系列應(yīng)對(duì)措施，比如：針對(duì)電纜成本高和連接硬件多的問(wèn)題，我們將BAS模塊箱設(shè)置在地鐵出入口附近，這樣就減少了硬線的敷設(shè)長(zhǎng)度，BAS模塊箱和IBP盤之間屬于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，安全性沒(méi)問(wèn)題，因?yàn)橛簿€直接連接到BAS模塊箱，減少了其它硬件的設(shè)置；針對(duì)抗干擾能力差的問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初就和供電專業(yè)溝通好，不和動(dòng)力電纜敷設(shè)在一個(gè)電纜橋架內(nèi)，消除了電磁干擾問(wèn)題，至于能傳遞的信息有限的問(wèn)題，此線路本身使用頻率就很小，信息傳遞量沒(méi)有達(dá)到飽和的程度。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵行業(yè)在我國(guó)發(fā)展越來(lái)越成熟，“如何減少投資”是每個(gè)行業(yè)逐漸成熟后所必須經(jīng)過(guò)的過(guò)程。作為基建單位，只有把握住細(xì)節(jié)，從小事上下功夫，才能在這個(gè)行業(yè)里立于不敗之地。