冗余环网在轨道交通中的应用
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时间：2014年10月20日 14:53
文/杨长均1 侯尧2
关键词】火灾报警系统 FAS 冗余 环网 交换机近年来，轨道交通在城市居民的生活中发挥着越来越重要的作用，轨道交通的安全性也显得尤为重要。火灾自动报警系统(FAS) 作为城市轨道交通报警系统的核心，负责全线的火灾探测和报警功能，其重要性不言而喻。通常，FAS 系统集成到综合监控系统中，能形象、直观的反应车站的情况。但是，这样的方法独立性差。FAS 系统单独组成环网，具有可靠性强、抗干扰能力强、实时性好的优点，能在综合监控系统瘫痪的情况下，自身可靠运作，避免出现漏报的情况。在本方案中，我们采用HirschmanmRS20-0400M2M2SDAEHC04.2.03 交换机。RS20 系列交换机，采用一体化设计，耐高温、高湿度环境，使用方便，能支持冗余及环网技术。该交换机具有2 个电源端口、2 个RJ45接口、2 个SC 光口、1 个V.24 配置端口、1个USB 端口。下面将本方案中需要使用的功能做简单介绍：1 电源端口及指示灯介绍RS20 交换机电源为6 端子接口。其中，1和3 端子,6 和4 端子分别为P1、P2 两组电源输入。2 和5 端子为电源状态输出，当电源发生错误时，2、5 端子输出Fault 状态。在电源端口的下方，有4 个指示灯，可以帮助用户判别电源及环网状态，指示灯功能可以查阅相关配置手册2 多模光纤端口（SC）RS20 提供的是多模的双纤光纤收发器，一组端口表示一对全双工光纤信道。在使用的时候，应注意一个交换机的输入端口接另一个交换机的输出端口。在每个SC 端口旁都有LS/DA 两个指示灯，帮助用户判断光纤的连接状态，具体功能可以查阅相关配置手册。3 Stand By和RM功能Stand By 为交换机的冗余功能开关，打到ON 时，交换机开启冗余模式。RM 即Ring火灾自动报警系统(FAS) 作为城市轨道交通报警系统的核心，负责全线车站及区间的火灾探测和报警功能。冗余环网为FAS 系统提供了独立、稳定的报警方式，使整个FAS 系统更加稳定可靠。摘 要Managerment（环网管理），打到ON 的交换机负责管理整个环网。在一个冗余环网中，Stand By 和RM 都只能有一处为ON 的状态，否则，容易造成网络风暴，使环网瘫痪。它们可以为同一交换机，也可以在不同的交换机上。由于FAS 系统在综合监控中已有集成，环网只作为一个后备火灾报警方案，故本方案只考虑组建冗余单环网。在每个车站的光纤架上，上下行各预留2 组端口给FAS（2 组光纤分别连接相邻车站，每组一收一发）。采用隔站成环的方式组成环网，即：在任意一个车站（首尾车站除外），只有上行或者下行的两组端口通过4 根多模光纤接到FAS 主机配置的交换机上，另一组端口采用光纤跳线连接。如：某车站上行两组端口采用光纤跳线连接，下行接交换机；则在其相邻车站上行应接交换机，下行采用跳线连接。在首尾车站，由于只有两组端口（来自其相邻车站的上下行各一组），应将其都用光纤接到交换机上。按照以上原则，我们组成冗余单环网的架构如图1 所示。在这样一个冗余单环网中，我们将控制中心的交换机RM 开关拨到ON，用来管理整个网络。连接到交换机的输入和输出光纤构成了该环网的主通讯链路和备用通讯链路。当RM交换机检测到主通讯链路发生故障时，将自动切换到备用链路，不影响正常通讯。同时，我们在控制中心设置人机界面工作站，画面集成了每个车站FAS 系统设备的位置、状态、报警等详细信息，方便中心值班人员随时查看和发现车站的异常情况，做到早发现、早预防，最大程度减少损失，保障生命财产安全。为了方便环网的维护，在故障发生后，能及时找到故障点，我们可以为每台交换机配置固定的IP 地址，此时需要用到”HiDiscovery”软件。用电脑连接交换机，打开软件， 将自动扫描所连接的交换机。为每台交换机配置相应的IP 和子网掩码（图2 中IP 地址为192.168.1.1~192.168.1.10， 子网掩码为255.255.0.0）。同时，可以根据交换机所在站设置相应的名字（如”A站”将名字设置为”A”），更方便直观的知道交换机所在的车站，有利于故障判断（如图2）。通过以上分析，冗余单环网运用在轨道交通中，具有如下优点：（1）可靠性强。FAS 系统单独组成环网，为全线车站报警增加了新的途径，使整个系统的可靠性增强。同时，单独组网，使FAS 系统不受其他其他系统的约束和干扰，自身可靠运作，更增加了系统的可靠性。（2）简单易行。从以上分析可以看出，组建一个冗余单环网，耗材少，成本低，组网简单易行。同时，通过软件设置，可以方便检测到故障点，后期维护简单。（3）传输快而稳定。光纤具有传输速率快、抗干扰能力强等优点。冗余单环网充分利用了光纤的特点，传输速率快。同时，主链路出现故障后能自动切换到备用线路，系统稳定性好。但是，冗余单环网只容许链路上发生一处故障点，如果出现多个故障点，环网将无法工作。因此，在实际应用中，如果成本允许，可以组建冗余双环网，进一步提高稳定性。参考文献[1]《地铁设计规范》(GB50157-2003).[2]《城市轨道交通技术规范》(GB50490-2009).[3]《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98).作者单位国电南瑞科技股份有限公司 江苏省南京市 210000图2：A 站交换机配置图图1：轨道交通FAS 系统冗余单环网图
