地铁车辆段停送电及登台作业安全保障系统

万山林

(常州市轨道交通发展有限公司,213022,常州//工程师)

地铁车辆段停送电及登台作业安全保障系统

万山林

(常州市轨道交通发展有限公司,213022,常州//工程师)

针对地铁车辆段停送电及登台作业过程安全保障方面不足和可能存在的安全隐患,提出了一套整体解决方案。采用自动化、信息化手段,结合智能验电接地联锁、视频联动跟踪及智能分析等先进技术,实现车辆段停送电及登台作业过程的安全管控,同时提升工作效率,降低运营管理成本。

地铁车辆段; 作业安全保障; 智能验电接地联锁; 作业流程管理; 视频联动跟踪及智能分析

Author′s address Changzhou Rail Transit Development Co.,Ltd.,213022,Changzhou,China

在地铁安全运行的各个环节当中,车辆段的检修作业是其中非常重要的一环。为此,国内各城市的地铁运营单位出台了许多相关的规章制度,来保障车辆段检修作业中人员和设备的安全。但是,目前这些传统方法的智能化程度较低,保障手段有限,不仅耗费人力且效率不高,同时在作业过程中还存在着一定的安全隐患。

经过对车辆段现场作业相关环节的深入调研和分析发现,目前在作业过程中存在的安全隐患主要包括:

(1) 由于安全措施不足,现场作业人员容易走错股道,误闯带电检修平台,在接地的情况下进行送电或者在带电的情况下误挂接地线等,存在较大的安全隐患。

(2) 现场接地作业还处在传统人工作业阶段,缺乏对接地线等相关设备的智能化管理手段,且不能对接地的过程进行有效的监视管理[1]。

(3) 车辆段现场检修平台的作业没有和接触网的停送电进行有效关联,作业人员可在还没停电或尚未做好安全措施的情况下登上平台作业,威胁现场人员的人身安全[2]。

(4) 现场作业流程依赖于人工管理,“两票”内容没有与实际工作内容形成有效技术关联,现场作业人员存在不按照操作票规定顺序操作的情况,存在安全隐患。

目前,越来越多的地铁运营单位开始寻找智能化、电子化的解决方案,来保障车辆段停送电及登台检修作业过程中人员和设备的安全。

1 车辆段停送电及登台作业安全保障系统

本文介绍的车辆段停送电及登台作业安全保障系统,针对传统车辆段检修作业中存在的安全问题,结合当前先进技术,将传统智能化程度低的人工保障方式转变成为智能化、信息化的保障方式,实现了作业流程的电子化开票和网络化流转;在缩短作业准备时间,提高工作效率的同时,利用技术手段全面提高车辆段停送电和人员登台作业过程中的安全保障水平,并在设备本体防误、局部防误的基础上,完善跨地点防误,形成整体安全保障体系;通过视频和“两票”流程及现场作业相结合,实现作业全过程的远程视频监管,提升了现场设备及人员的综合保障效率。

车辆段停送电及登台作业安全保障系统由联锁管控、作业流程管理、声光警示、监控反馈、视频联动跟踪及智能分析五大功能模块组成。该系统采用平台化、开放式架构模式,可以依据现场需要拓展系统功能。

(1) 联锁管控模块:实现车辆段从停电到登台作业再到送电全过程的安全保障,从技术上保障停送电操作及登台检修作业过程中人员和设备的安全,避免各种人为不确定因素,防止现场人员走错股道或带电挂接地线。

(2) 作业流程管理模块:将工作表单和现场实际的操作从技术上进行关联,实现电子化、网络化管理模式,形成闭环流程控制[3]。相对于手写开票来说,该模块可以解决字迹不清、出错重写、审核周期长、内容无逻辑判断、纸质票分析统计困难等问题,提升作业准备过程的安全保障水平和效率。

(3) 声光警示模块:通过声、光形式及LED (发光二极管)显示屏对现场人员进行安全警示,直观显示对应股道接触网带电状态,确保人身的安全。

(4)监控反馈模块:通过DCC (车辆段控制中心)检调后台直观显示库区股道实时情况,及时采集和显示现场设备状态信息。

(5) 视频联动跟踪及智能分析模块:可实现现场设备的操作和变位联动监视和跟踪;另外,可通过视频智能分析技术在接触网送电前自动巡视检查检修平台上是否有人员滞留,并给出告警提示,提高现场安全保障能力和工作效率。

2 车辆段停送电及登台作业安全保障系统关键技术原理

(1) 整体性安全联锁管控:该系统从车辆段检修维护的全过程进行整体考虑,针对其中每一个涉及到人员及设备安全的环节,提出相对应的安全保障措施,在整体上进行安全联锁管控。在如图1所示的车辆段日常检修作业流程中,该系统在每一个容易出现安全问题的环节中均采取了技术性的安全保障措施。即:在开票环节,系统通过将开票内容与现场实际设备状态相关联,保证开票内容与现场一致;在停电环节,系统判断各项相关条件,只有满足停电的前提下才能进行停电;在验电和挂接地线环节,该系统通过强制验电的方式,在挂接地线之前须进行验电,只有无电的情况下才允许进行下一步的挂接地线操作,确保现场人员在有电的情况下无法进行接地操作。改变了传统的人工方式下验电和接地两个操作相互独立、没有形成电气联锁关系的状况;在人员登台环节,该系统在车辆段登顶平台的入口处设置了门控装置,在接触网带电的情况下,该平台门处于闭锁状态,禁止任何人员进入作业平台,只有在接触网已经停电并接地的情况下,该平台门才被解锁,允许具有登台权限的人员登台作业(该技术可有效防止现场人员在接触网有电的情况下登台作业,避免发生人员触电事故);在送电环节,该安全保障系统在进行送电之前要对送电条件进行核验,只有满足作业人员全部撤离现场,且接地线已经拆除的条件下,才允许进行送电操作,确保了送电的安全。

图1 车辆段日常检修作业流程图

(2) 智能验电接地联锁:传统的车辆段接触网验电接地操作并没有形成联锁关系,也无法对其状态信息进行实时采集和上送。应用该安全保障系统后,在挂接地线操作过程中,手持终端记录地线的挂接和拆除位置,并通过无线网络将信息上传至监控工作站,系统后台可实时显示当前地线的状态(包括已取走、已归还以及地线当前挂接位置等状态信息);当有任何应归还的地线没有归还时,系统会有相关提醒,禁止进行送电工作。轨道上安装有验电桩和接地桩。接地桩采用闭锁机构进行闭锁,接地之前需要首先采用智能验电器进行验电,并将验电结果送至作业手持终端。当验电结果为有电时,闭锁机构无法解锁,禁止进行接地操作。只有当验电结果为无电时,才能解锁接地装置并进行挂接地线操作,从而实现了接地之前的强制验电,确保作业人员在无电的情况下才能进行接地操作。智能验电接地联锁的判断逻辑如图2所示。

图2 智能验电接地联锁逻辑判断图

(3) 视频智能分析:该技术目前在地铁行业的相关应用还很少。该技术的应用,能够大大提高现场工作的智能化程度,节省人力成本。该安全保障系统通过对车辆段库区内摄像头采集的视频图像进行智能分析,提取作业平台上的人员信息,在接触网送电前若还有人员滞留在平台上,则自动给出报警提示,使值班人员在第一时间了解现场情况,并在最短的时间内做出响应。对于平台上人员的确认识别,除了通过视频智能分析技术实现外,还通过现场检修平台两端设置的巡检确认点进行确认;当检修任务完成后,施工负责人要通过巡检确认点确认平台上所有人员已经撤离。针对车辆段检修平台区域内人员滞留情况分析的视频智能分析示意图如图3所示。

(4) 视频联动跟踪:该系统通过安装高速球形摄像机实现视频联动跟踪功能。联动监护范围包括库内隔离开关、接触网接地点以及平台作业门;视频联动监视的对象包括隔离开关的操作、验电接地操作、隔离开关状态变位、接地状态变位以及作业人员刷卡开门等。视频联动跟踪功能模块通过视频联动控制装置采集相关现场数据信息并进行分析处理。当现场设备发生操作或状态变位时,视频联动控制装置发送画面切换指令,告知视频监视器所需切换到的设备画面信息;视频监视器收到切换指令后,从视频联动服务器上调取相关场景画面信息,同时视频服务器控制相关位置摄像机,将画面切换至对应设备的场景上,从而实现现场设备的联动跟踪。视频联动跟踪的原理示意图如图4所示。

图3 检修平台智能视频分析示意图

图4 视频联动跟踪原理图

3 车辆段停送电及登台作业安全保障系统的实现

该系统采用的分层分布式结构,分为应用层、应用支撑层、数据库访问层和硬件设备层四个层级。应用层是系统业务核心层,负责所有业务的处理;应用支撑层实现系统大部分业务的逻辑处理;数据库访问层基于通用数据库访问组件开发,实现对各种数据的统一操作;硬件设备层主要包括计算机硬件、存储设备以及网络通信设备等。

该系统主要由后台计算机、门禁控制系统、安全警示装置、手持终端、高清摄像机以及相关锁具组成。系统结构图如图5所示。

图5 安全保障系统结构图

(1) 后台计算机:一般设置在车辆段DCC检调室,包括系统工作站以及视频工作站等。后台计算机系统是整个车辆段停送电及登台作业安全保障系统的中枢,负责整个系统的管控和处理工作,包括开票、审批、下发指令、数据采集和处理、远程监视等。

(2) 门禁控制系统:安装在车辆段检修平台的登台通道入口处,主要用来限制现场人员的不安全登台行为。当接触网带电时,禁止任何人登上对应的检修平台。只有系统检测到接触网已经停电,且接地安全措施已经确保到位的情况下,才允许有权限的人员登台作业。

(3) 安全警示装置:主要安装在车辆段检修平台的两端,包括安全警示灯、音箱等。在现场检修完毕并准备送电之前,通过安全警示系统可及时提醒现场人员尽快撤离现场,确保送电的安全。

(4) 高清摄像机:在车辆段检修平台两端安装高清摄像机,用于监视库区现场的停送电操作过程及检修作业情况并进行实时联动监视。高清摄像机包括枪机和球机:枪机锁定检修平台,实时监视检修平台上的人员及作业情况;球机可全方位监视检修区库前的相关情况。当现场设备状态发生变化或特定情况下,系统可实现视频联动,方便后台值班人员了解现场的情况。

(5) 手持终端:在该系统中有非常关键的纽带作用,系统所管辖范围内的车辆段工作任务,基本都离不开手持终端。从制定任务、下达任务,到现场停电、登台等操作,均需要通过手持终端进行确认,且只有符合计划顺序和条件的任务,才允许操作进行下去。手持终端通过Zigbee无线传输方式与后台监控系统进行通信,及时将现场的状态信息传送到后台计算机监控系统,确保后台系统数据与现场一致。

(6) 锁具:包括电编码锁、验电桩、接地桩等设备。电编码锁主要安装在隔离开关操作机构上,验电桩、接地桩安装在接触网接地点处。通过对隔离开关操作机构进行闭锁,可以防止在不允许操作隔离开关的情况下误分或误合隔离开关。验电桩和接地桩主要在验电接地过程中进行验证,通过技术手段强制在接地前先进行验电,只有验明接触网无压的情况下才允许进行接地操作,确保接地操作过程中人员及设备的安全。

4 车辆段停送电及登台作业安全保障系统的创新性

(1) 利用计算机和通信等技术,将传统针对单个环节的人工保障措施转变成为面对全过程的安全作业保障;各个环节相互之间通过电气联锁及逻辑判断等技术措施,实时判断当前环节的安全状态,确保每一个环节中人员和设备的安全。这从根本上解决了传统方式下现场设备孤立离线的保障状况,从局部保障升级为整体保障,大大提高了现场安全保障的水平。

(2) 在接地操作过程中,通过采用智能验电接地联锁技术进行强制验电,并将地线的状态通过无线方式实时传送至后台系统,既方便了值班人员对现场状态的了解,又有效避免了由于人员疏忽造成的带电接地及带接地送电等问题发生,从技术上确保了现场人员和设备的安全。

(3) 视频联动跟踪及智能分析技术大大提高了现场处理问题的效率。当现场设备发生状态改变或操作时,监视画面能及时切换到相关设备的区域;同时,通过智能分析技术自动巡视检查作业平台上人员的滞留情况,值班人员可及时了解到现场的情况并在第一时间内做出响应,大大提升了现场作业的安全保障水平及问题处理效率。

5 结语

地铁车辆段登台及作业安全保障系统能有效解决目前地铁车辆段检修作业中存在的安全问题和隐患,通过整体性安全联锁管控、智能验电接地联锁、视频联动跟踪及分析等技术,能对地铁车辆段检修作业过程中停送电及登台作业等过程进行有效安全保障。该系统与现场实际规章制度相结合,可有效提升车辆段检修作业的安全保障水平和工作效率,同时降低运营管理成本,具有良好的应用前景。

[1] 倪硕.南京地铁接触网停电挂接地线检修流程优化[J]. 交通企业管理,2013,296(4):57.

[2] 石磊,喻贵忠,王民.基于力控监控组态软件的动车段安全联锁系统[J].电子技术应用,2011,37(6):18.

[3] 冯亚军.浅议地铁车辆段/停车场行车安全管理[J]. 大科技,2015,(2):161.

[4] 缪东.浅议轨道交通车辆段的安全设计[J].铁道建筑技术,2012(7):8.

[5] 耶旭强,党小刚,代娟. 动车组检修作业管理手持终端应用[J].铁路计算机应用,2013,22(1):38.

Security Assurance System of Metro Vehicle Depot and Stage Operation

WAN Shanlin

In view of the problems and possible security risks in metro vehicle depot during the power failure and staging operation,an overall solution is proposed,which adopts automation and information means in combination with intelligent electricity grounding interlocking,video linkage tracking and analysis,as well as other advanced technologies,to realize the safety management in the process of power supply and staging operation,enhance the work efficiency and reduce the cost of operation management in vehicle depot.

metro vehicle depot; safety assurance; intelligent inspection and earthing interlock; operation flow management; video linkage tracking and analysis

U279.1

10.16037/j.1007-869x.2017.04.031

2016-07-08)