1 軌道交通與綜合布線系統(tǒng)
地鐵、輕軌都是城市內(nèi)部的軌道交通系統(tǒng),，是城市公交體系的一部分,。與以往的公共交通工具相比，它具有運(yùn)量大,、速度快,、污染小、能耗低,、建設(shè)快,、成本低等特點(diǎn)。大力發(fā)展城市軌道交通,，對(duì)于緩解城市交通擁擠和改善城市大氣環(huán)境具有十分重要的意義,。
城市軌道交通系統(tǒng)一般由供電系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng),、控制與運(yùn)行系統(tǒng),、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、自動(dòng)扶梯/ 電梯系統(tǒng),、通信系統(tǒng),、信號(hào)系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng),、給排水系統(tǒng)等組成,。在這些子系統(tǒng)的內(nèi)部和子系統(tǒng)之間，不但存在著大量的信息交換,，而且,，這些信息的表現(xiàn)形式不僅有開關(guān)量，還有對(duì)干擾十分敏感的模擬量，因此,，布線系統(tǒng)十分復(fù)雜,。
隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，軌道交通系統(tǒng)的數(shù)字化程度不斷地提高,，這也對(duì)布線系統(tǒng)提出了新的要求,。綜合布線系統(tǒng)本身所具有的兼容性、開放性,、靈活性,、可靠性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn),，使其在軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍,。
2 軌道交通布線系統(tǒng)的特殊性
軌道交通的特殊性，決定了軌道交通布線系統(tǒng)的特殊性,。如圖1 所示,，軌道交通布線系統(tǒng)不僅要考慮系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸性能,，還要更多地考慮消防,、管理、系統(tǒng)升級(jí)等方面的要求,。
與民用,、商用綜合布線系統(tǒng)相比，在設(shè)計(jì)軌道交通布線系統(tǒng)時(shí),，還要考慮以下幾個(gè)因素：
(1)布線系統(tǒng)的消防性能
地鐵人流密集,，一旦發(fā)生火災(zāi)，救援,、疏導(dǎo)都有一定困難,，因此，消防要求很嚴(yán)格,。根據(jù)有關(guān)資料顯示,，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，燃燒物散發(fā)出來的煙霧中含有大量的有毒物質(zhì),。例如,，火災(zāi)中會(huì)分解產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳,、氮氧化物,、氫化氰氣體,，能使人嗆咳,、窒息，極易造成人員死亡。在火災(zāi)喪生的人中,，多數(shù)都是因?yàn)槲脒^多的毒煙而窒息死亡的,，而不是直接死于高溫。
在軌道交通系統(tǒng)中存在著大量的電纜,。因此,，在纜線選用時(shí)除了滿足阻燃要求外，還應(yīng)該考慮到火焰的蔓延程度,，燃燒時(shí)釋放的熱量,、煙霧和毒氣等因素。
(2)布線系統(tǒng)的電磁兼容性能
與傳統(tǒng)的寫字樓,、校園網(wǎng),、生活小區(qū)等民用、商用布線系統(tǒng)相比,，地鐵布線系統(tǒng)具有更明顯的數(shù)據(jù)分布特征,。由于軌道交通采用電力牽引，來自一次線路和二次線路的干擾遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通建筑群電梯系統(tǒng)的干擾,，并且,，信號(hào)傳輸線路與其他線路可能長(zhǎng)距離平行布防，因此,，在設(shè)計(jì)布線系統(tǒng)時(shí),，要充分考慮系統(tǒng)的電磁兼容性能及各種纜線之間的間距要求和屏蔽電纜光纜的應(yīng)用。
(3)傳輸線路的可靠性
軌道交通系統(tǒng)的客流量很大,，例如：上海地鐵一,、二、三號(hào)線的客流總量每個(gè)工作日都保持在130 萬人次左右,，周五更是達(dá)到140 多萬人次,，而香港地鐵目前日均客流量可達(dá)230 萬人次。軌道交通和其他交通方式不同的是,，一旦發(fā)生事故,，整個(gè)線路就必須停止運(yùn)行，因此,，運(yùn)輸中斷帶來的經(jīng)濟(jì)損失是十分巨大的,，它關(guān)系到軌道交通公司和幾百萬人的利益，系統(tǒng)的配置應(yīng)有冗余和備份,。
(4)系統(tǒng)的可管理性
作為一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng),，發(fā)生故障是不可避免的，因此,，如何在最短的時(shí)間內(nèi)找到故障點(diǎn)并加以排除是一個(gè)關(guān)鍵問題,。布線系統(tǒng)雖然是無源系統(tǒng),，但它就像人體的神經(jīng)一樣，聯(lián)系著機(jī)電系統(tǒng)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn),，它也是機(jī)電系統(tǒng)中關(guān)鍵的環(huán)節(jié),。因此，提高線纜連接的可管理性,，會(huì)大大縮短故障定位時(shí)間,。
(5)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性
隨著數(shù)字化時(shí)代的到來，軌道交通運(yùn)營(yíng)商必然會(huì)增加許多新的設(shè)備或增值性服務(wù)來提高軌道交通系統(tǒng)的整體功能,，因此,，必須考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，以滿足日后的系統(tǒng)改進(jìn),、擴(kuò)容等方面的需求,。
(6)總體擁有成本
一套系統(tǒng)建成后，在使用過程中還會(huì)發(fā)生其他的維護(hù)費(fèi)用,。在設(shè)計(jì)布線系統(tǒng)時(shí),，應(yīng)在現(xiàn)有條件下，提高系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多態(tài)性,，并做到合理的冗余,。
3 布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 參照標(biāo)準(zhǔn)
目前，在設(shè)計(jì)軌道交通系統(tǒng)時(shí),，可參照住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)的,、由北京市城建設(shè)計(jì)研究總院主編的《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50157- 2003》。
《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50157 - 2003》是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，自2003 年8 月1 日起實(shí)施,。標(biāo)準(zhǔn)中包括建議部分和強(qiáng)制要求部分，其中,，第15 章對(duì)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了設(shè)計(jì)要求,，包括傳輸系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng),、專用電話系統(tǒng),、時(shí)鐘系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)等,。此外,，標(biāo)準(zhǔn)的21 章對(duì)運(yùn)營(yíng)控制中心的功能分區(qū)與總體布置、建筑與裝修,，特別是布線,、供電、防雷與接地,、消防與安全等方面提出了具體的規(guī)定和建議,。 此外,，作為綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，還應(yīng)該遵守或參照IEC/ISO 11801 國(guó)際建筑布線標(biāo)準(zhǔn)和GB50311-2007,、GB50312-2007 國(guó)家綜合布線標(biāo)準(zhǔn)等,。
3.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在軌道交通系統(tǒng)中,，存在著多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài),，常用的是共享介質(zhì)以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng),、FDDI 等,。以太網(wǎng)主要用于辦公用計(jì)算機(jī)組網(wǎng);令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI 主要用于網(wǎng)絡(luò)綜合性能要求較高的設(shè)備組網(wǎng),。
在前幾節(jié)中,，已經(jīng)論述了軌道交通系統(tǒng)的特殊性。為了適應(yīng)軌道交通系統(tǒng)的需求,，軌道交通系統(tǒng)的工控設(shè)備通常采用雙機(jī)熱備份技術(shù),，以便在故障發(fā)生后啟用備用系統(tǒng)，并且,，多采用全雙工環(huán)狀結(jié)構(gòu),。另外，為了防止意外的損壞,，還要進(jìn)行線路的物理冗余設(shè)計(jì),，因此，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常為圖2 所示,。
圖2 典型結(jié)構(gòu)
在各個(gè)車站之間,，必然會(huì)有一條工作鏈路，以維持正常的工作,。為了組成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò),，需要占用4根光纖。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備冗余的要求,，還要采用4根光纖與設(shè)備連接,，形成雙機(jī)冗余鏈路。工作鏈路和雙機(jī)冗余鏈路可以采用一根8芯光纜,。
