地铁可视化隔离接地一体化系统研究

刘立华

摘 要：针对传统接地模式下的地铁接触网检修存在低效率高危险性及传统方式验电接地的不足等问题，本文设计了一套接触网可视化隔离接地一体化系统，可通过隔离接地开关一体化设计，自动化控制操作，实现可靠的验电、挂拆地线操作，提高供电运行安全生产水平，提高工作效率、降低运行成本，实现安全、高效率、低成本的运营目标，具有成熟产品和技术，能够满足系统的要求。

关键词：地铁;接触网;隔离接地一体化;可视化;智能验电功能

引 言

轨道交通的安全运行离不开高质量的检修，车辆段、停车场检修作业是保障车辆安全的关键环节，虽然目前全国各地铁运营公司制定了详细、完善的规章制度与管理措施来保障检修作业的安全运行，但现行的规章制度完全依靠人来保障执行，需要投入大量的人力资源，效率不高，可靠性也不高。

在检修地铁接触网过程中，在检修区段两侧需要架设接地线，以保证运营维护人员的人身安全。按照目前大多数地铁检修模式，运营维护人员在检修工作开始之前，需要将库前带接地刀闸的隔离开关分闸（隔刀与地刀联动操作），再将验电器和接地线人工运送到作业区域，先通过验电器验电，确认安全后再人工为接触网挂上地线，之后才能进行检修工作，待检修工作完成之后，再将接地线拆除，整个检修过程中验电接地工作将占用非常多的时间，压缩了有效的检修施工时长，并且还需要专门的人员进行挂接地线操作，整个接地过程无法监视，存在人为失误的风险。人工挂地线的弊端主要表现在以下几个方面：（1）挂地线前，没有进行强制验电，存在带电挂接地线的可能;（2）针对人工挂地线的这些问题，接触网可视化验电接地系前，没有进行强制验电，存在带电挂接地线的无法采集，上传地线的实时状态，存在带接地线送电的可能;（3）整个操作过程完全依靠人工，自动化程度低，效率低。

在运用库、检修库各股道设置可视化隔离接地装置、股道带电显示屏，在DCC检调配置主站设备，实现对库区隔离刀闸、接地刀闸的视频监视和远程控制，同时实现库区停送电安全联锁、两票及流程管理等功能。系统充分利用了各种检测手段、计算机逻辑处理、安全联锁等控制方法，可有效防止由于工作人员的疏忽、精神疲倦、联系不周等人为因素造成事故，实现了人机联控确保安全的目的。

可视化隔离接地一体化系统研究方案

一、系统组成

系统采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式系统结构。系统由管理层、现场设备层、网络通信层组成 。

1、管理层。管理层设置在车辆段DCC检调，配置良好人机界面，为DCC检调工作人员提供库区接触网及检修平台的监视、控制和管理功能。

车辆段/停车场安全联锁管理系统由系统工作站（含手持终端、应用软件等）、視频工作站、通信机柜（包含但不限于以下设备：以太网交换机、嵌入式网络硬盘录像机、通信管理机、、网络接口设备等）、解锁钥匙管理机、打印机、状态模拟屏、工作台以及可视化隔离接地操作管理系统。

2、现场设备层。在运用库、检修库每个股道接触网电源处装设可视化隔离接地装置，实现隔离刀闸、接地刀闸的电控操作和远程视频监视，装置的柜门、操作机构配置安全联锁元件，实现手动操作安全联锁管理。

3、网络通信层。网络通信层实现管理层与现场设备层之间的通信。系统内部各设备之间采用光纤、以太网通信，可视化隔离接地装置与通信屏之间采用星型网络连接，根据需要在库内适当位置增加光纤接口箱或交换机;通讯距离超过100米或者信号干扰严重时，采用光缆连接。

二、系统功能

1、管理层。1） 设备监视控制：实现库区电气设备监视控制功能，能查看库区接触网及检修平台工作情况，包括隔离刀闸、接地刀闸位置状态、告警信息、视频信息、接触网电压值，可对隔离接地装置进行遥控操作。2） 检修作业安全联锁：实现车辆段检修作业中包括列车出入库、接触网停送电、接触网接地操作、登台检修及撤离等作业过程的安全联锁管理，确保检修人员的人身安全和车辆设备安全。3） 操作防误闭锁：系统实现用库内电动隔离刀闸、电动接地刀闸的遥控操作、就地电动/手动操作;无论遥控还是手动操作，操作过程均须具有防误操作功能，保障作业人员和设备安全。4） 操作回路硬接地闭锁：正常运行时，现场装置分合闸操作回路处于失电状态，无法直接操作;准备操作时，先由系统进行逻辑条件判断，判断通过后方才允许其操作回路带电，保证遥控操作安全，防止误操作。5） 视频监视：实现对库内隔离刀闸、接地刀闸的视频监视，通过巡检联动、模拟联动、操作联动、告警联动等联动监视功能和自动识别隔离刀闸位置、接地刀闸位置等视频智能分析功能提供完善的安全防护。6） 两票流程管理：系统实现工作票、操作票的电子化开票、图形开票、逻辑判断、操作设备与两票逻辑关联等功能，使操作设备与计划任务保持一致性，并可以打印相应的表单和票据。7） 程序化遥控操作：实现对库区隔离接地装置的并行操作、一键顺控操作等程序化操作，具有条件严谨、直观可见的操作前后逻辑条件判断。8） 状态模拟屏：通过状态模拟屏直观显示接触网带电状态和检修平台工况等信息，包括股道的示意图，相关设备比如隔离刀闸、接地刀闸、股道带电等信息。9） 唯一操作权管理：DCC检调遥控操作、库区电动/手动操作和其它调度遥控操作之间具备唯一操作权管控功能。10） 接口预留：系统预留与综合监控系统、智能运维平台的接口。11） 系统故障或异常，具备急操作功能，并有保障应急操作安全的技术手段。

2、现场设备。1） 可视化隔离接地一体化装置：完成车辆段运用库、检修库接触网电动隔离刀闸和接地刀闸功能。2） 设备控制：装置可实现DCC调度、现场以及其它调度的多级倒闸操作及监控;能支持遥控、就地电动、就地手动等多种操作方式。 3） 操作安全保障：装置具有刀闸地刀电气联锁、验电接地联锁、柜门身份识别、操作机构强制闭锁、遥控闭锁等防误操作功能，防止现场走错位置或误操作。4） 自动验放电：在接地时，装置自动进行验电操作，验明接触网残压大于既定值时，自动执行放电操作，放电成功后能自动接地。5） 远程可视化：装置内置摄像机，实现隔离刀闸、接地刀闸视频画面远方监视，并具有联动推送操作设备视频画面和设备状态视频智能分析识别功能。6） 装置信息采集监视：装置应具备完善的二次设计，能够采集并远传隔离刀闸状态、接地刀闸状态、接触网带电状态及远方/就地切换按钮状态。7） 高亮度LED显示：装置具有引出式LED显示屏，用于直观显示接触网带电状态。

小 结

地铁接触网可视化隔离接地一体化系统能够有效解决过去人工接触网接地操作中存在的安全问题，结合可视化的防误闭锁理念、隔离开关和接地开关一体化设计思路，且这种系统的自动化程度高，在安全保障方面能够很好的避免传统人为操作模式下的安全问题，可以两级以上给接触网送电、验电接地操作，保证人员和设备安全的情况下，尽量减少工作人员的工作量，缩短工作时间，提高工作效率，减少人力成本，为地铁及相关企业带来很好的经济和社会效益。

参考文献

[1] 胡渊. 地铁可视化验电接地系统设计方案[J]. 都市快轨交通，2012，（5）：38-41.

[2] 徐劲松、张建昭、赖峰.地铁接触网可视化验电接地操作管理系统研究[J]. 轨道交通，2016

[3] 上海轨道交通14号线工程黄陂南路站（不含）～金桥停车场接触网招标文件[J].