安全联锁系统在城轨车辆生产线上的实际应用

李瑜

摘要：主要介绍了机械开关、电气开关、门禁磁卡三联锁相结合的安全联锁系统在城轨车辆生产调试线的实际应用。

关键词：安全联锁;生产线;主控调度室;城轨车辆

0  引言

机械开关、电气开关、门禁磁卡三联锁相结合的安全联锁系统的实际应用，保障了城轨车辆生产调试线上安全零事故，在抗干扰和可靠性方面性能突出，该技术在目前的轨道交通车辆生产领域中广泛运用，也突显了企业管理方面的标准化。

1  系统概况及组成

我公司城轨车辆生产基地，静调整备厂房内，共有7条试验线，1号至4号试验线上的每条接触网的滑触线上，输送了直流750V、1500V两种电压制式，在5号至7号试验线接触网的滑触线上，输送了直流750V、1500V、3000V和交流27.5kV四种电压制式。每一条生产试验线分为东西两段2个实验台位，分别供电，每段为1个台位，共14个台位。

在每个台位上方的接触网上都设置有双面显示文字的LED高压警示牌，有高压通电的情况下显示不同的电压等级内容，颜色为为红色。无高压时显示当前该台位供电状态，颜色为绿色。每个台位都配有黄、红两种高压警示灯，红灯代表高压送电警示灯，黄灯代表车辆运行的警示灯，并带有蜂鸣提示。当出现紧急事故时，厂房内安装有紧急断电按钮，拍下紧急断电按钮，厂房内14个台位接触网上的DC750V、DC1500V、DC3000V、AC25KV的所有高压全部紧急断电。

每个台位都配置了一个登车顶作业的登车梯，每个登车梯上安装一套门禁设备，配有6张门禁磁卡，一次只允许最多6个工作人员登顶作业。每个登车梯门禁上安装一个电锁、两个门禁磁卡器（进门刷卡器，出门刷卡器）、一个控制器（连接电磁锁与门禁磁卡器的），控制器实时读取电磁锁与门禁卡的状态，该控制器与牵引变电所“主控调度室”计算机上管理软件实时通讯。由于在管理软件上已做人机画面监控显示系统，可以动态显示登梯作业人数，作业时间，作业卡号。并有事件记录保存到管理软件中，供以后调用查看。

调度人员需要查看每条送电台位的6张登顶作业卡是否全部送回“主控调度室”，接地杆是否摘下放到接地杆控制箱中，如果“主控调度室”管理软件显示登顶门禁卡没刷卡或少刷卡，管理系统软件将不发出送电信号，调度人员也不予送电。每个门禁控制器实时与“主控调度室”管理软件通讯，刷卡人数能够准确的在管理软件上显示，为防止尾随即一卡进多人，在梯子上安装两个对射光栅传感器，一个检测进入登车梯的人数，一个检测出去登车梯的人数，传感器检测的人数和门禁刷卡器检测到的人数在上位机做一个核对，如果传感器和刷卡器检测到的人数不符，管理软件将发出蜂鸣报警信号，通知调度人员处理。

2  机械开关、电气开关与门禁磁卡相结合的三保险安全联锁系统

在牵引总变电所“主控调度室”内配置了钥匙联锁控制柜，柜内设计采用了英国Castell机械开关联锁的ABC钥匙交换盒。插入钥匙A或B或C，一把初始钥匙后，才能按顺序取出其余钥匙。钥匙交换盒是机械开关和电气开关与门禁之间相互联锁的关键部件。

2.1 安全联锁在登车顶调试作业时所起的作用

当工作人员申请使用某个车辆生产试验台位，要登车顶调试作业时，申请办理登顶作业申请单后，调度人员在总变电所控制室内的隔离开关柜上，拔出高压隔离开关通电钥匙，隔离开关的钥匙和机械锁钥匙A是拴在一起的。将机械锁钥匙A带到“主控调度室内”，插入钥匙连锁控制柜对应的A孔后，方可按顺序拔出钥匙B（A置换B），带着钥匙B离开调度室，到想要进行登车顶试验作业对应台位旁的高压接地杆控制箱上，插入钥匙B，打开箱门取出高压接地棒，悬挂在该台位试验线接触网的滑触线上，悬挂完接地杆后，按顺序拔出高压接地杆控制箱上的钥匙C（B置换C），到要登车顶试验作业的登车梯门口处，用钥匙C打开登车梯门锁，登车梯的门打开后，工作人员依次进入车顶调试平台，进入的每个工作人员都要刷门禁卡，方可进行车辆生产、试验作业。

当车顶作业结束后，工作人员使用门禁磁卡打开登车梯门，依次刷门禁卡出门，其中一名工作人员取出门外侧的钥匙C，关闭好登车梯门，方可撤离。在接触网不送电的过程中，接地杆始终是悬挂在接触网上的，即钥匙C在调试工作人员手中，任何人无法对此条接触网线路送电操作。14个试验台位接触网的机械钥匙是不通用的。

2.2 城轨车辆进入送电调试阶段时过程

当需要给某个试验工位送电时，首先办理好高压送电操作票，然后去车间内，将接地杆从接触网取下，放回到高压接地杆控制箱位置上，插入钥匙C，按顺序拔出高压接地杆控制箱上的钥匙B（C置换B），工作人员持钥匙B和收回的6张门禁磁卡，归还到“主控调度室”，观察监视器中登车梯平台上是否有人，确认无误后，将机械锁钥匙B带到“主控调度室”，插入钥匙连锁控制柜对应的B孔后，按顺序拔出钥匙A（B置换A），带着钥匙A到总变电所控制室内的隔离开关柜上，插入隔离开关钥匙，转到启动档位，即可送电。

①高压隔离开关闭合联锁框图如图1所示。

②高压隔离开关闭合与门禁、LED屏、动车信号灯的联锁框图如图2所示。

③高压隔离开关分闸与LED屏、作业门禁的联锁框图如图3所示。

3  安全联锁控制系统和计算机监控系统的硬件配置

3.1 安全联锁控制系统的硬件配置

主要配置有PC监控管理机，以太网交换机，工控机，高压接地杆箱，登车梯联锁，大屏幕LED信息显示屏，UPS备用电源，广播系统，钥匙联锁控制柜，牵引总变电所内所高压交、直流开关柜信号采集子站箱，工作台位信号采集子站箱，28个摄像头。

主控調度室内可编程控制器S7-315-2DP主机，通过以太网、Profibus-DP通讯总线、ET200子站箱（输入/输出接口），与现场的各种状态信号进行实时通讯，显示各个试验台位的状态，控制隔离开关的分合闸操作。

3.2 计算机监控及显示子系统

在主控调度室内设置了整个安全联锁系统，采用“工业以太网+工控机+可编程序控制器（PLC）+组态软件WINCC”方式，来实现计算机自动监控管理。

①2台PC监控管理机，用来实时监控显示14个工作台位上的直流750V、1500V、3000V和交流27.5kV四种电压供电、牵引总变电所内高压隔离开关分合闸、紧急断电按钮、接触网、登车梯门禁、高压接地杆、高压警示灯、移车警示灯，高压显示牌、车辆入库门等终端设备的状态。

②2台PC监控管理机，用来显示28个摄像头的实时影像信息。在进行车辆调试整备作业时，必须确保作业人员的人身安全和设备安全。装设摄像监控装置，对厂房内重点区域进行监控。系统可有效防止由于工作人员的疏忽等人为因素造成事故，实现人机联控确保安全。

③配置大容量UPS（不间断电源），防止系统意外断电。

④PLC逻辑控制通讯都采用工业以太网总线方式。

⑤计算机软件系统主要有两部分构成：实时监控软件和调度管理软件。实时监控的人机界面采用WINCC7.0，主调度室管理人员可以在显示器上看到系统状态总图。通过系统总图可看到当前14个台位的各个状态，可以实时掌握当前所有状态信息，看到顶部作业平台上的人数、列车编号等全部信息。

⑥设定了用户权限管理。

根据不同等级权限的用户，分配不同权限，去执行系统相關功能操作。

4  结论

安全联锁系统突出的就是安全二字。机械开关、电气开关、门禁磁卡安全联锁系统使用至今，在城轨车辆生产、调试、维修等作业环节都发挥出了非常好的作用。该项技术在目前的轨道交通车辆生产领域中普遍运用，在抗干扰和可靠性方面还是很稳定的。突出了企业安全管理标准化。

利用语音、视频、计算机结合工控机加组态软件在主控调度室内的显示屏上显示有声、像、图等大量信息，使管理轻松自如，更加人性化，实现了计算机监控管理。

参考文献：

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