地鐵可視化驗電接地系統設計方案

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摘要：基于傳統接地模式下的地鐵接觸網檢修存在低效率高危險性等問題，本文設計了一套接觸網可視化驗電接地系統，可通過主站遠程操作，實現可靠的驗電、掛拆地線操作，提高供電運行安全生產水平，提高工作效率、降低運行成本，實現安全、高效率、低成本的運營目標。

關鍵詞：地鐵；接觸網；可視化接地

1概述

在檢修地鐵接觸網過程中，在檢修區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區域，先通過驗電器驗電，確認安全后再人工為接觸網掛上地線，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視，存在人為失誤的風險。人工掛地線的弊端主要表現在以下幾個方面：（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，接觸網可視化驗電接地系統可以實現自動掛、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，大大節省人力，提高檢修效率。

2接觸網可視化驗電接地系統設計方案

地鐵接觸網可視化驗電接地系統設置1套OCC中央監控主站，在牽引所車站車控室站級和接觸網工區設置站級監控子站，接觸網工區和維修調度設置復試終端。主要解決接觸網作業過程中的安全問題和提高工作效率，實現全線接觸網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系統構成及配置

2.1.1系統構成

系統應采用集中管理、分散布置的模式，分層、分布式系統結構。覆蓋范圍包含控制中心、牽引所車控室及變電所、接觸網工區、維修調度等各個地點。

2.1.2中央監控主站

在OCC控制中心配置1套中央監控主站，需具備全線數據處理和服務器功能，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境的特殊性，保證在地鐵環境中安全、可靠地運行。

2.1.3站級監控子站

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視。車輛段接觸網工區：在車輛段接觸網工區配置1套站級監控子站，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視。停車場接觸網工區：在停車場接觸網工區配置1套站級監控子站，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、隔離開關分合狀態監視。

2.2現場設備層

2.2.1正線接觸網設備

在正線每個牽混所上/下行接觸網設備區每個上網點隔離開關各配置1臺可視化直流驗電接地裝置，用于實現接觸網的遠方及就地驗電接地功能。在正線接觸網所有上網隔離開關刀閘附近設置網絡高清攝像機，監視上網隔離開關刀閘分、合狀態。

2.2.2車輛段/停車場接觸網設備

在車輛段/停車場接觸網設備區每個上網點各設置1臺可視化直流驗電接地裝置，場段越區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，用于實現接觸網的遠方及就地驗電接地功能。在車輛段/停車場接觸網所有上網、越區隔離開關刀閘附近設置網絡高清攝像機，監視上網、越區隔離開關刀閘分、合狀態。

2.3網絡通信層

網絡通信層實現中央監控主站、站級監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鎖數據和視頻數據獨立通信，系統的接口數量、標準及規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遠程通信網絡

遠程通信網絡指中央監控主站與站級監控子站、復試終端與站級監控子站以及監控子站與監控子站的通信網絡。網絡模式為光纖單環以太網，站級監控子站通信處理機通過以太網交換機配置光纖以太網遠程通信口連接到相鄰車站站級監控子站以太網交換機，站與站間通過光纖連接構成光纖主干網。OCC中央監控主站、復試終端通過以太網交換機配置光纖以太網遠程通信口接入光纖主干網。光纖主干網絡通道需敷設光纖。

2.3.2站內通信網絡

站級通信網絡采用以太網（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，通過網絡交換機或其它方式提供足夠種類和數量的接口以滿足現場設備接入的要求。

2.3.3站間通信網絡

系統支持站間網絡通信，即在OCC控制中心設備出現故障時，相鄰站間設備也可以進行數據、視頻交互及通信，實現站間設備閉鎖功能。同時，要求系統能夠檢測出通信網絡中光纜斷線等通信故障，以便及時處理。

3接觸網可視化驗電接地系統主要問題及應對措施

接觸網可視化驗電接地系統中，接觸網通過接地裝置與鋼軌連接，如果在接觸網帶電狀態下刀閘誤動，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，當接觸網帶電時，接地刀閘無法動作；并與上網開關進行閉鎖，檢測到上網開關處于閉合狀態時，接地刀閘無法動作。只有在驗電設備檢測到接觸網無電并且上網開關都處于打開狀態這兩個條件同時滿足時，接地刀閘才能執行掛地線動作。

3.2可視化接地柜還將設置高清攝像頭，對接地刀閘狀態進行實時監視，操作人員在對接地系統進行操作時可以通過攝像頭觀察到接地刀閘所處狀態。

3.3為了防止電調送電時接地裝置處于接地狀態，將設置接觸網與鋼軌間電阻測試裝置，上網開關與該裝置閉鎖，檢測接觸網與鋼軌電阻，接地刀閘閉合時電阻較小，上網開關無法閉合。

3.4接觸網可視化驗電接地系統，無需專門人員到現場操作，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。目前大多數地鐵公司檢修作業，所有專業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管理可與工作票、操作票等管理流程環節技術關聯，大大提高接觸網接地作業的安全性。目前接觸網可視化接地系統還雖然可能會發生通信故障、操作系統卡滯、零部件故障等運行風險，單發生概率極低，即使發生類似故障，仍然可以采用人工掛地線方式進行檢修作業。由于可視化接地裝置現場運營運用尚比較少，還需要對閉鎖保護，驗電裝置，以及和電力監控接口等當面進一步優化。

4結論

接觸網可視化驗電接地系統通過與驗電裝置及上網開關之間設置閉鎖，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視，操作人員能及時了解接地裝置的工作狀態，及時發現接地故障；不需要專門的接地人員到每一處接地點去就地操作，能極大的節省人力成本，提高檢修效率；可與現行的軌道交通規章制度相配套，建立一套程序化、網絡化、可視化、標準化的供電可視化自動接地系統，保障供電檢修安全，提高供電系統的可靠性，提高檢修工作效率、降低檢修運行成本，實現安全、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