摘要：城市轨道交通在为市民出行带来便利的同时，如何保障运行安全，尤其是防范电气火灾的发生，成为各界普遍关注的焦点问题。考虑到电气火灾事故具有突发性的特点，必须要做到实时监测，对故障隐患进行超前识别，从而为故障排查与处理赢得更多的时间，切实保障城市轨道交通的安全运行。本文提出了一种电气火灾监测系统，从系统方案设计、监测功能实现和网络传输方案选择方面进行了简要分析。
关键词：电气火灾监测；城市轨道交通；无线传输；可扩展性
引言：电气系统是城市轨道交通控制系统中的重要组成，但是由于运行环境复杂、使用年限增加，或是日常维护不到位等诸多因素的影响，这些电气设备容易发生故障，进而有较大概率发生电气火灾。通过构建电气火灾的实时监测系统，利用各类传感设备、监测设备，可以对各类电气设备的运行工况进行密切监测，当监测到异常工况后，通过无线通信装置将异常参数发送给终端控制台，同时发出警报。技术人员根据监测信息找到故障位置、判断故障原因，进而精准、快速的完成电气火灾事故的防控，将损失降至最低。
一、城市轨道交通中电气火灾成因分析
根据近年来国内外城市轨道交通发生的若干起电气火灾事故，归纳其原因主要包括以下几类：其一是超负荷运行，电气设备因为过载导致温度升高，橡胶或塑料材质的绝缘材料融化或着火，引起电气火灾；其二，系统故障或是外界环境影响，导致线路短接，短路状态下电阻极小、电流热效应明显，高温引起可燃物燃烧，也是导致电气火灾的重要原因；其三，接触不良。设备或线路使用较长时间后，出现松动，造成接触不良，可能形成短路或断路。如果是断路，引起局部温度升高，进而增加发生电气火灾的概率。分析原因可以发现，城市轨道交通的电气火灾，通常与电气系统故障有关。我们可以利用监测系统，实施监测电气系统运行情况，从而做到对故障的实时掌握，避免电气火灾的发生。
二、电气火灾监测系统的设计
电气火灾监测系统由电气火灾监控主机、安装在监测对象上的测温式电气火灾探测器、剩余电流式电气火灾探测器、无线数据集中器及现场总线等组成。各车站设置1台电气火灾监控主机。每个车站的电气火灾监测系统是一个相对独立的系统，在主干传输网络出现故障的情况下，各车站电气火灾监控系统仍能正常工作。电气火灾监测系统的构成如图1所示。
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图1电气火灾监测系统结构图
三、电气火灾检测系统的实现
1、监测端
在城市轨道交通的电气系统中，布设若干监测设备、传感设备，从而实现对重要电气设备运行工况的实时监测。例如，温度传感器可以监测电气设备、线路的实时温度，以及在某段时间内的变化情况，并且能够将温度信号同步传输到终端控制主机上；电流监测仪则能够对电力系统中的实时电流，以及某段时间内电流变化情况进行监测。在电气火灾监测系统的运行程序中，设置有温度、电流的正常阈值。一旦出现温度或电流异常，并且超出了正常阈值，自动进行电气火灾报警。同时，将故障码、信号源等信息通过屏幕显示，方便管理人员掌握电气故障信息。
2、控制端
控制主机采用无线或有线通信方式，获取监测端反馈的信息。并且利用内置软件将温度信号、电流信号，统一转化为计算机可识别的二进制信息。控制主机设置有操作权限，管理人员只有获取权限才能进行操作，包括调整温度、电流的报警阈值，以及停用/启用某个监测元件、传感设备等。电气火灾监控主机通过以太网接口与车站综合监控系统连接，保证数据同步。为了提高系统响应速度，控制主机下设若干个控制分区，分别对应城市轨道交通电气系统的不同部分，提高了数据处理效率。控制系统可以支持历史检索，帮助管理人员掌握以往的电气火灾隐患发生原因，为制定更加完善的维护与检修计划提供了必要的参考。
四、电气火灾监测系统传输方案的选择
1、可供选择的传输方案
电气火灾监测系统要求具有较快的响应速度，理想状态下是实现故障检出和系统响应的同步。为了达到这一目标，对信号传输网络提出了较高的要求。目前可供选择的信号传输方案主要分为两类，即有线传输和无线传输。有线传输是以光缆为传输载体，传输速度较快，但是由于电气系统复杂，电气设备多样，一方面是增加成本，另一方面后期维护、检修难度大。随着5G网络覆盖范围的逐步扩大，无线传输的优势也得到了进一步凸显。在保证传输速度的基础上，降低成本、管理方便，应用效果更为理想。
2、方案的对比选择
在实际安装和应用电气火灾监测系统时，应当从实用效果、使用成本等各方面进行综合考虑，最终选出适合城市轨道交通电气火灾监测需要的最佳方案。具体到网络传输方式上来说，有线传输和无线传输在功能上，都可以满足电气火灾监测的需要。因此，就需要从投资成本、安装难度，以及后期随着城市轨道交通不断发展，系统功能的扩展等方面进行对比。两种方案的对比情况如表1所示。
表1 两种传输方案的对比
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结合上表可以看出，无线传输方案的布线方式更加简单、安装难度更低，而且后期可扩展性好。在电气火灾监测系统的网络传输模式上，可以将无线传输作为优先选择。
结语：在城市轨道交通的安全管理中，新技术、新设备的运用，既可以减轻管理压力，又能够做到防患于未然，进一步提高安全管理成效。电气火灾监测系统通过实时监测重要电气设备的运行工况，并且对异常参数进行及时响应，对异常工况进行智能报警，在电气火灾的萌芽阶段，提醒管理人员采取相应的控制策略，避免造成实质性损失，具有推广应用价值。
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