地鐵可視化驗電接地系統(tǒng)設計方案
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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性等問題，本文設計了一套接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)，可通過主站遠程操作，實現(xiàn)可靠的驗電、掛拆地線操作，提高供電運行安全生產(chǎn)水平，提高工作效率、降低運行成本，實現(xiàn)安全、高效率、低成本的運營目標。
關鍵詞：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)段兩側需要架設接地線，以保證運營維護人員的人身安全。按照目前大多數(shù)地鐵檢修模式，運營維護人員在檢修工作開始之前，需要將驗電器和接地線人工運送到作業(yè)區(qū)域，先通過驗電器驗電，確認安全后再人工為接觸網(wǎng)掛上地線，之后才能進行檢修工作，待檢修工作完成之后，再將接地線拆除，整個檢修過程中驗電接地工作將占用非常多的時間，壓縮了有效的檢修施工時長，并且還需要專門的人員進行掛接地線操作，整個接地過程無法監(jiān)視，存在人為失誤的風險。人工掛地線的弊端主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）人工操作存在漏掉驗電步驟的可能，造成帶電掛地線事故。（2）電調人員無法通過系統(tǒng)了解地線設置情況，造成帶電送電事故。（3）人工掛、摘地線，耗時耗力，檢修效率低下。針對人工掛地線的這些問題，接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動掛、摘地線，并在掛地線前通過強制驗電保證操作的安全，無需專門人員在每一處接地點操作，大大節(jié)省人力，提高檢修效率。
2接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)設計方案
地鐵接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)設置1套OCC中央監(jiān)控主站，在牽引所車站車控室站級和接觸網(wǎng)工區(qū)設置站級監(jiān)控子站，接觸網(wǎng)工區(qū)和維修調度設置復試終端。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，實現(xiàn)全線接觸網(wǎng)接地的遠程遙控操作、強制驗電和可視化，防止接地線漏掛、漏拆，提高檢修天窗利用率。
2.1系統(tǒng)構成及配置
2.1.1系統(tǒng)構成
系統(tǒng)應采用集中管理、分散布置的模式，分層、分布式系統(tǒng)結構。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)、維修調度等各個地點。
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)處理和服務器功能，服務器應采用雙機主備冗余設計原則，所有硬件設備該考慮地鐵環(huán)境的特殊性，保證在地鐵環(huán)境中安全、可靠地運行。
2.1.3站級監(jiān)控子站
牽引所車站控制室及變電所：在19個正線牽引站車控室各配置1套站級監(jiān)控子站，各子站主要設備應包含但不限于以下設備：操作終端（含嵌入式主機、軟件等）、通信柜（含通信管理機、交換機、網(wǎng)絡視頻服務器等，配置在變電所）、鑰匙管理機等，用于本站級可視化直流驗電接地裝置的站級控制及監(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套站級監(jiān)控子站，子站主要設備應包含但不限于以下設備：工作站（含軟件）、通信柜（含通信管理機、交換機、網(wǎng)絡視頻服務器等）、鑰匙管理機等，同時配置1套復視終端，用于車輛段可視化直流驗電接地裝置的站級控制及全線監(jiān)視。停車場接觸網(wǎng)工區(qū)：在停車場接觸網(wǎng)工區(qū)配置1套站級監(jiān)控子站，子站主要設備應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、交換機、網(wǎng)絡視頻服務器等）、鑰匙管理機等，用于停車場可視化直流驗電接地裝置的站級控制及監(jiān)視。車輛段維修調度：在車輛段維修調度配置1套復視終端，用于全線接地柜接地狀態(tài)、隔離開關分合狀態(tài)監(jiān)視。
2.2現(xiàn)場設備層
2.2.1正線接觸網(wǎng)設備
在正線每個牽混所上/下行接觸網(wǎng)設備區(qū)每個上網(wǎng)點隔離開關各配置1臺可視化直流驗電接地裝置，用于實現(xiàn)接觸網(wǎng)的遠方及就地驗電接地功能。在正線接觸網(wǎng)所有上網(wǎng)隔離開關刀閘附近設置網(wǎng)絡高清攝像機，監(jiān)視上網(wǎng)隔離開關刀閘分、合狀態(tài)。
2.2.2車輛段/停車場接觸網(wǎng)設備
在車輛段/停車場接觸網(wǎng)設備區(qū)每個上網(wǎng)點各設置1臺可視化直流驗電接地裝置，場段越區(qū)分段絕緣器兩側各設置1臺可視化直流驗電接地裝置，出入段線處的分段絕緣器兩側各設置1可視化直流驗電接地裝置，用于實現(xiàn)接觸網(wǎng)的遠方及就地驗電接地功能。在車輛段/停車場接觸網(wǎng)所有上網(wǎng)、越區(qū)隔離開關刀閘附近設置網(wǎng)絡高清攝像機，監(jiān)視上網(wǎng)、越區(qū)隔離開關刀閘分、合狀態(tài)。
2.3網(wǎng)絡通信層
網(wǎng)絡通信層實現(xiàn)中央監(jiān)控主站、站級監(jiān)控子站與間隔設備層之間的通信，以及各層內部設備之間的通信。配置時需保證安全聯(lián)鎖數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)獨立通信，系統(tǒng)的接口數(shù)量、標準及規(guī)約應能滿足各層設備的接入要求，并應預留一定的接口擴展容量。
2.3.1遠程通信網(wǎng)絡
遠程通信網(wǎng)絡指中央監(jiān)控主站與站級監(jiān)控子站、復試終端與站級監(jiān)控子站以及監(jiān)控子站與監(jiān)控子站的通信網(wǎng)絡。網(wǎng)絡模式為光纖單環(huán)以太網(wǎng)，站級監(jiān)控子站通信處理機通過以太網(wǎng)交換機配置光纖以太網(wǎng)遠程通信口連接到相鄰車站站級監(jiān)控子站以太網(wǎng)交換機，站與站間通過光纖連接構成光纖主干網(wǎng)。OCC中央監(jiān)控主站、復試終端通過以太網(wǎng)交換機配置光纖以太網(wǎng)遠程通信口接入光纖主干網(wǎng)。光纖主干網(wǎng)絡通道需敷設光纖。
2.3.2站內通信網(wǎng)絡
站級通信網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)（通信柜與可視化接地操作終端、可視化直流驗電接地裝置之間）方式，通過網(wǎng)絡交換機或其它方式提供足夠種類和數(shù)量的接口以滿足現(xiàn)場設備接入的要求。
2.3.3站間通信網(wǎng)絡
系統(tǒng)支持站間網(wǎng)絡通信，即在OCC控制中心設備出現(xiàn)故障時，相鄰站間設備也可以進行數(shù)據(jù)、視頻交互及通信，實現(xiàn)站間設備閉鎖功能。同時，要求系統(tǒng)能夠檢測出通信網(wǎng)絡中光纜斷線等通信故障，以便及時處理。
3接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)主要問題及應對措施
接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(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，或者送電時接地刀閘尚未分開，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作的問題：
3.1為可視化接地裝置設置驗電設備，并與接地刀閘閉鎖，當接觸網(wǎng)帶電時，接地刀閘無法動作；并與上網(wǎng)開關進行閉鎖，檢測到上網(wǎng)開關處于閉合狀態(tài)時，接地刀閘無法動作。只有在驗電設備檢測到接觸網(wǎng)無電并且上網(wǎng)開關都處于打開狀態(tài)這兩個條件同時滿足時，接地刀閘才能執(zhí)行掛地線動作。
3.2可視化接地柜還將設置高清攝像頭，對接地刀閘狀態(tài)進行實時監(jiān)視，操作人員在對接地系統(tǒng)進行操作時可以通過攝像頭觀察到接地刀閘所處狀態(tài)。
3.3為了防止電調送電時接地裝置處于接地狀態(tài)，將設置接觸網(wǎng)與鋼軌間電阻測試裝置，上網(wǎng)開關與該裝置閉鎖，檢測接觸網(wǎng)與鋼軌電阻，接地刀閘閉合時電阻較小，上網(wǎng)開關無法閉合。
3.4接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)，無需專門人員到現(xiàn)場操作，遠程進行掛、拆地線工作，能有效提高檢修效率。而且操作簡單，供電車間的人員通過極短時間的培訓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)技術關聯(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)還雖然可能會發(fā)生通信故障、操作系統(tǒng)卡滯、零部件故障等運行風險，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行檢修作業(yè)。由于可視化接地裝置現(xiàn)場運營運用尚比較少，還需要對閉鎖保護，驗電裝置，以及和電力監(jiān)控接口等當面進一步優(yōu)化。
4結論
接觸網(wǎng)可視化驗電接地系統(tǒng)通過與驗電裝置及上網(wǎng)開關之間設置閉鎖，可以保證接地裝置掛、拆地線時的安全性，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接地刀閘的監(jiān)視，操作人員能及時了解接地裝置的工作狀態(tài)，及時發(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)絡化、可視化、標準化的供電可視化自動接地系統(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、降低檢修運行成本，實現(xiàn)安全、高效率、低成本的運營目標。
作者：胡淵 單位：中鐵第一勘察設計院集團有限公司
