地鐵可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
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摘要：基于傳統(tǒng)接地模式下的地鐵接觸網(wǎng)檢修存在低效率高危險(xiǎn)性等問題，本文設(shè)計(jì)了一套接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)，可通過主站遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)可靠的驗(yàn)電、掛拆地線操作，提高供電運(yùn)行安全生產(chǎn)水平，提高工作效率、降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)安全、高效率、低成本的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：地鐵；接觸網(wǎng)；可視化接地
1概述
在檢修地鐵接觸網(wǎng)過程中，在檢修區(qū)段兩側(cè)需要架設(shè)接地線，以保證運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員的人身安全。按照目前大多數(shù)地鐵檢修模式，運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員在檢修工作開始之前，需要將驗(yàn)電器和接地線人工運(yùn)送到作業(yè)區(qū)域，先通過驗(yàn)電器驗(yàn)電，確認(rèn)安全后再人工為接觸網(wǎng)掛上地線，之后才能進(jìn)行檢修工作，待檢修工作完成之后，再將接地線拆除，整個(gè)檢修過程中驗(yàn)電接地工作將占用非常多的時(shí)間，壓縮了有效的檢修施工時(shí)長(zhǎng)，并且還需要專門的人員進(jìn)行掛接地線操作，整個(gè)接地過程無(wú)法監(jiān)視，存在人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)。人工掛地線的弊端主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）人工操作存在漏掉驗(yàn)電步驟的可能，造成帶電掛地線事故。（2）電調(diào)人員無(wú)法通過系統(tǒng)了解地線設(shè)置情況，造成帶電送電事故。（3）人工掛、摘地線，耗時(shí)耗力，檢修效率低下。針對(duì)人工掛地線的這些問題，接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛、摘地線，并在掛地線前通過強(qiáng)制驗(yàn)電保證操作的安全，無(wú)需專門人員在每一處接地點(diǎn)操作，大大節(jié)省人力，提高檢修效率。
2接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
地鐵接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)設(shè)置1套OCC中央監(jiān)控主站，在牽引所車站車控室站級(jí)和接觸網(wǎng)工區(qū)設(shè)置站級(jí)監(jiān)控子站，接觸網(wǎng)工區(qū)和維修調(diào)度設(shè)置復(fù)試終端。主要解決接觸網(wǎng)作業(yè)過程中的安全問題和提高工作效率，實(shí)現(xiàn)全線接觸網(wǎng)接地的遠(yuǎn)程遙控操作、強(qiáng)制驗(yàn)電和可視化，防止接地線漏掛、漏拆，提高檢修天窗利用率。
2.1系統(tǒng)構(gòu)成及配置
2.1.1系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)應(yīng)采用集中管理、分散布置的模式，分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。覆蓋范圍包含控制中心、牽引所車控室及變電所、接觸網(wǎng)工區(qū)、維修調(diào)度等各個(gè)地點(diǎn)。
2.1.2中央監(jiān)控主站
在OCC控制中心配置1套中央監(jiān)控主站，需具備全線數(shù)據(jù)處理和服務(wù)器功能，服務(wù)器應(yīng)采用雙機(jī)主備冗余設(shè)計(jì)原則，所有硬件設(shè)備該考慮地鐵環(huán)境的特殊性，保證在地鐵環(huán)境中安全、可靠地運(yùn)行。
2.1.3站級(jí)監(jiān)控子站
牽引所車站控制室及變電所：在19個(gè)正線牽引站車控室各配置1套站級(jí)監(jiān)控子站，各子站主要設(shè)備應(yīng)包含但不限于以下設(shè)備：操作終端（含嵌入式主機(jī)、軟件等）、通信柜（含通信管理機(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等，配置在變電所）、鑰匙管理機(jī)等，用于本站級(jí)可視化直流驗(yàn)電接地裝置的站級(jí)控制及監(jiān)視。車輛段接觸網(wǎng)工區(qū)：在車輛段接觸網(wǎng)工區(qū)配置1套站級(jí)監(jiān)控子站，子站主要設(shè)備應(yīng)包含但不限于以下設(shè)備：工作站（含軟件）、通信柜（含通信管理機(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等）、鑰匙管理機(jī)等，同時(shí)配置1套復(fù)視終端，用于車輛段可視化直流驗(yàn)電接地裝置的站級(jí)控制及全線監(jiān)視。停車場(chǎng)接觸網(wǎng)工區(qū)：在停車場(chǎng)接觸網(wǎng)工區(qū)配置1套站級(jí)監(jiān)控子站，子站主要設(shè)備應(yīng)包含但不限于以下裝備：工作站（含軟件）、通信柜（含通信管理機(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等）、鑰匙管理機(jī)等，用于停車場(chǎng)可視化直流驗(yàn)電接地裝置的站級(jí)控制及監(jiān)視。車輛段維修調(diào)度：在車輛段維修調(diào)度配置1套復(fù)視終端，用于全線接地柜接地狀態(tài)、隔離開關(guān)分合狀態(tài)監(jiān)視。
2.2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
2.2.1正線接觸網(wǎng)設(shè)備
在正線每個(gè)牽混所上/下行接觸網(wǎng)設(shè)備區(qū)每個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)隔離開關(guān)各配置1臺(tái)可視化直流驗(yàn)電接地裝置，用于實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)的遠(yuǎn)方及就地驗(yàn)電接地功能。在正線接觸網(wǎng)所有上網(wǎng)隔離開關(guān)刀閘附近設(shè)置網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，監(jiān)視上網(wǎng)隔離開關(guān)刀閘分、合狀態(tài)。
2.2.2車輛段/停車場(chǎng)接觸網(wǎng)設(shè)備
在車輛段/停車場(chǎng)接觸網(wǎng)設(shè)備區(qū)每個(gè)上網(wǎng)點(diǎn)各設(shè)置1臺(tái)可視化直流驗(yàn)電接地裝置，場(chǎng)段越區(qū)分段絕緣器兩側(cè)各設(shè)置1臺(tái)可視化直流驗(yàn)電接地裝置，出入段線處的分段絕緣器兩側(cè)各設(shè)置1可視化直流驗(yàn)電接地裝置，用于實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)的遠(yuǎn)方及就地驗(yàn)電接地功能。在車輛段/停車場(chǎng)接觸網(wǎng)所有上網(wǎng)、越區(qū)隔離開關(guān)刀閘附近設(shè)置網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，監(jiān)視上網(wǎng)、越區(qū)隔離開關(guān)刀閘分、合狀態(tài)。
2.3網(wǎng)絡(luò)通信層
網(wǎng)絡(luò)通信層實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控主站、站級(jí)監(jiān)控子站與間隔設(shè)備層之間的通信，以及各層內(nèi)部設(shè)備之間的通信。配置時(shí)需保證安全聯(lián)鎖數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)獨(dú)立通信，系統(tǒng)的接口數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)約應(yīng)能滿足各層設(shè)備的接入要求，并應(yīng)預(yù)留一定的接口擴(kuò)展容量。
2.3.1遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)
遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)指中央監(jiān)控主站與站級(jí)監(jiān)控子站、復(fù)試終端與站級(jí)監(jiān)控子站以及監(jiān)控子站與監(jiān)控子站的通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)模式為光纖單環(huán)以太網(wǎng)，站級(jí)監(jiān)控子站通信處理機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)配置光纖以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通信口連接到相鄰車站站級(jí)監(jiān)控子站以太網(wǎng)交換機(jī)，站與站間通過光纖連接構(gòu)成光纖主干網(wǎng)。OCC中央監(jiān)控主站、復(fù)試終端通過以太網(wǎng)交換機(jī)配置光纖以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通信口接入光纖主干網(wǎng)。光纖主干網(wǎng)絡(luò)通道需敷設(shè)光纖。
2.3.2站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)
站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)（通信柜與可視化接地操作終端、可視化直流驗(yàn)電接地裝置之間）方式，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或其它方式提供足夠種類和數(shù)量的接口以滿足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入的要求。
2.3.3站間通信網(wǎng)絡(luò)
系統(tǒng)支持站間網(wǎng)絡(luò)通信，即在OCC控制中心設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，相鄰站間設(shè)備也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、視頻交互及通信，實(shí)現(xiàn)站間設(shè)備閉鎖功能。同時(shí)，要求系統(tǒng)能夠檢測(cè)出通信網(wǎng)絡(luò)中光纜斷線等通信故障，以便及時(shí)處理。
3接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)主要問題及應(yīng)對(duì)措施
接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)通過接地裝置與鋼軌連接，如果在接觸網(wǎng)帶電狀態(tài)下刀閘誤動(dòng)，或者送電時(shí)接地刀閘尚未分開，將造成檢修事故。目前主要通過以下措施避免接地裝置帶電動(dòng)作的問題：
3.1為可視化接地裝置設(shè)置驗(yàn)電設(shè)備，并與接地刀閘閉鎖，當(dāng)接觸網(wǎng)帶電時(shí)，接地刀閘無(wú)法動(dòng)作；并與上網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行閉鎖，檢測(cè)到上網(wǎng)開關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，接地刀閘無(wú)法動(dòng)作。只有在驗(yàn)電設(shè)備檢測(cè)到接觸網(wǎng)無(wú)電并且上網(wǎng)開關(guān)都處于打開狀態(tài)這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，接地刀閘才能執(zhí)行掛地線動(dòng)作。
3.2可視化接地柜還將設(shè)置高清攝像頭，對(duì)接地刀閘狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，操作人員在對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)可以通過攝像頭觀察到接地刀閘所處狀態(tài)。
3.3為了防止電調(diào)送電時(shí)接地裝置處于接地狀態(tài)，將設(shè)置接觸網(wǎng)與鋼軌間電阻測(cè)試裝置，上網(wǎng)開關(guān)與該裝置閉鎖，檢測(cè)接觸網(wǎng)與鋼軌電阻，接地刀閘閉合時(shí)電阻較小，上網(wǎng)開關(guān)無(wú)法閉合。
3.4接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)，無(wú)需專門人員到現(xiàn)場(chǎng)操作，遠(yuǎn)程進(jìn)行掛、拆地線工作，能有效提高檢修效率。而且操作簡(jiǎn)單，供電車間的人員通過極短時(shí)間的培訓(xùn)就可以掌握操作方法。目前大多數(shù)地鐵公司檢修作業(yè)，所有專業(yè)與供電車間都是靠手簽工作，工作效率很低，采用可視化接地系統(tǒng)之后，將大大簡(jiǎn)化工作流程，提高工作效率，而且基于全線的安全接地作業(yè)管理可與工作票、操作票等管理流程環(huán)節(jié)技術(shù)關(guān)聯(lián)，大大提高接觸網(wǎng)接地作業(yè)的安全性。目前接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)還雖然可能會(huì)發(fā)生通信故障、操作系統(tǒng)卡滯、零部件故障等運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，單發(fā)生概率極低，即使發(fā)生類似故障，仍然可以采用人工掛地線方式進(jìn)行檢修作業(yè)。由于可視化接地裝置現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)運(yùn)用尚比較少，還需要對(duì)閉鎖保護(hù)，驗(yàn)電裝置，以及和電力監(jiān)控接口等當(dāng)面進(jìn)一步優(yōu)化。
4結(jié)論
接觸網(wǎng)可視化驗(yàn)電接地系統(tǒng)通過與驗(yàn)電裝置及上網(wǎng)開關(guān)之間設(shè)置閉鎖，可以保證接地裝置掛、拆地線時(shí)的安全性，避免帶電操作，有效保障檢修人員的安全；通過接地柜中的高清攝像頭對(duì)接地刀閘的監(jiān)視，操作人員能及時(shí)了解接地裝置的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地故障；不需要專門的接地人員到每一處接地點(diǎn)去就地操作，能極大的節(jié)省人力成本，提高檢修效率；可與現(xiàn)行的軌道交通規(guī)章制度相配套，建立一套程序化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化的供電可視化自動(dòng)接地系統(tǒng)，保障供電檢修安全，提高供電系統(tǒng)的可靠性，提高檢修工作效率、降低檢修運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)安全、高效率、低成本的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。
作者：胡淵 單位：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
