可視化直流驗(yàn)電接地系統(tǒng)在既有線改造中的應(yīng)用

程明 余運(yùn)嵩

摘要：隨著軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)地鐵公司已逐漸由單線運(yùn)營(yíng)向網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)過(guò)渡，同時(shí)伴隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間延長(zhǎng)，夜問(wèn)正線軌行區(qū)有效施工作業(yè)時(shí)間進(jìn)一步壓縮，勢(shì)必造成施工資源的緊張，為節(jié)省防護(hù)設(shè)置時(shí)間，提高施工作業(yè)利用率，對(duì)既有線進(jìn)行可視化接地系統(tǒng)改造，以解決施工資源不足以及運(yùn)營(yíng)時(shí)間延長(zhǎng)造成的檢修時(shí)間不足的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：地鐵;可視化接地系統(tǒng);既有線;改造

一、行業(yè)現(xiàn)狀

根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)部分地鐵公司已完成獨(dú)立組網(wǎng)的可視化接地系統(tǒng)在既有線的改造，部分尚處于調(diào)試階段，部分地鐵也在既有線路逐步推行，國(guó)內(nèi)地鐵既有線可視化改造見(jiàn)表1。

二、存在的問(wèn)題

（一）施工限制

人工掛拆地線方式受人員及工器具限制，每個(gè)人工點(diǎn)各線路在保證接觸網(wǎng)本專業(yè)檢修作業(yè)外僅能提供一個(gè)配合作業(yè)資源，無(wú)法滿足更多的配合作業(yè)需求。

（二）存在安全風(fēng)險(xiǎn)

接觸網(wǎng)設(shè)備停電后可能會(huì)殘留高壓電，在地線掛設(shè)過(guò)程中誤送電和忘拆、漏拆地線等情況，都會(huì)存在極大的安全隱患。

（三）施工利用率低

單次作業(yè)為提高施工作業(yè)時(shí)間利用率，通常設(shè)置不少于2組掛地線人員，每組2人，每組掛地線人員至少需要掛拆2組地線，地線作業(yè)所需攜帶的工具數(shù)量多、重量大，地線掛設(shè)點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，人員掛接地線耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，人工利用率差。

三、可視化設(shè)備改造

（一）可視化系統(tǒng)組成

（1）設(shè)備層級(jí)分類

既有線可視化改造主要由中央級(jí)管理層、站級(jí)設(shè)備管理層兩部分組成。中央級(jí)管理層為系統(tǒng)工作站，設(shè)置于控制中心，對(duì)可視化接地系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一管理，集中控制。站級(jí)管理層由接地柜和通信柜組成，接地柜和通信柜通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)信息傳輸。

（2）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

可視化既有線改造主網(wǎng)絡(luò)使用光纜連接各站級(jí)可視化接地通信柜，通信柜和站級(jí)接地柜之間通過(guò)光纖連接，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成組網(wǎng)。

（二）可行性分析

（1）現(xiàn)場(chǎng)條件

可視化接地系統(tǒng)由中央級(jí)設(shè)備、站級(jí)設(shè)備組成。根據(jù)可視化設(shè)備的安裝條件，需對(duì)改造線路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查并滿足安裝條件，在軌行區(qū)加裝可視化接地柜，設(shè)備房?jī)?nèi)加裝站級(jí)設(shè)備，控制中心加裝中央級(jí)設(shè)備，包含主機(jī)和服務(wù)器。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

按照目前地鐵施工作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行分析，平均每天每條線約3個(gè)停電掛地線類施工作業(yè)，每個(gè)作業(yè)組掛拆地線各需4人，人均工資按照每人每天300元，工器具按照10年報(bào)廢期進(jìn)行計(jì)算，每天的施工成本約為3600元。以一條具備8個(gè)牽混所的地鐵線路進(jìn)行可視化改造為例，可視化系統(tǒng)改造費(fèi)用約為700萬(wàn)元，按照20年大修期進(jìn)行計(jì)算，每年的設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用約為1萬(wàn)元。那么平均每天的施工成本約為2000元，每天節(jié)省費(fèi)用約為1600元，降低成本約為44.4%，然而采用可視化接地系統(tǒng)后延長(zhǎng)軌行區(qū)施工資源帶來(lái)的效益未計(jì)算在內(nèi)，由此推算，既有線可視化改造后經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

（3）人力效益

采用可視化接地系統(tǒng)可節(jié)約人力，減輕了繁重體力勞動(dòng)，有效緩解觸網(wǎng)維護(hù)人員不足的情況，減少了夜間后勤車輛和交通的額外付出，為公司取得較大人力經(jīng)濟(jì)效益并符合持續(xù)發(fā)展方向。

（4）操作權(quán)限

結(jié)合國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)可視化接地系統(tǒng)中央級(jí)控制權(quán)限分配情況，既有線可視化改造后中央級(jí)控制權(quán)限可進(jìn)行如下分配：

①正線、車輛段、停車場(chǎng)庫(kù)外大區(qū)的停電并掛地線作業(yè)，建議可視化接地系統(tǒng)中央級(jí)控制權(quán)限歸屬電力調(diào)度。

②車輛段、停車場(chǎng)庫(kù)內(nèi)車輛檢修，單股道安裝可視化接地設(shè)備的情況，建議可視化接地系統(tǒng)控制權(quán)限歸屬車輛專業(yè)。

（三）運(yùn)營(yíng)管理效益

可視化接地線系統(tǒng)較人工掛地線存在較多的優(yōu)勢(shì)，管理效益明顯，具體分析如表2：

由表2可看出，雖然人工掛拆地線所需的前期投資較少，但其附帶的安全隱患、工作效率、人工成本、勞動(dòng)強(qiáng)度較高且工作效率低下，可視化接地系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理效益如下：

（1）開(kāi)放施工資源

人工接掛地線由于受人為限制，施工資源緊張尤為明顯。而軌行區(qū)內(nèi)隧道堵漏、通信天線檢測(cè)、風(fēng)機(jī)檢修、軌頂風(fēng)道檢查等各專業(yè)較多，距離接觸網(wǎng)1米以內(nèi)的施工均需要配合停電掛地線，人工掛地線模式遠(yuǎn)不能滿足配合作業(yè)需求?？梢暬拥匮b置則不受掛地線人員限制，能提供充足的施工資源。

（2）提高施工資源利用率

以單個(gè)施工作業(yè)為例，由表2傳統(tǒng)人工掛拆地線方式共需40分鐘，采用可視化自動(dòng)接地所需時(shí)間為10分鐘，可節(jié)約30分鐘。一個(gè)施工點(diǎn)按3.5小時(shí)計(jì)算，檢修作業(yè)時(shí)間利用率可由80.9%提高到95.2%，進(jìn)一步增加檢修維護(hù)時(shí)間，提高提升工作效率。

（3）提高安全保障

人工掛拆地線操作步驟繁多，耗時(shí)較長(zhǎng)，易出現(xiàn)地線的漏掛、錯(cuò)掛、漏拆、錯(cuò)拆問(wèn)題，操作失誤易造成人員受傷及設(shè)備損壞。可視化接地系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)帶電檢測(cè)、帶電狀態(tài)顯示、驗(yàn)電、殘壓放電、遠(yuǎn)程可視化驗(yàn)電接地操作、就地電動(dòng)和手動(dòng)操作、合閘驗(yàn)電閉鎖、隔離開(kāi)關(guān)合閘閉鎖、接觸網(wǎng)接地防護(hù)狀態(tài)顯示、軟件密鑰等功能，從而實(shí)現(xiàn)更安全、更快捷的智能化防護(hù)。

（4）提高智能化水平

可視化既有線改造項(xiàng)目符合《中國(guó)城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》（2020.3.12發(fā)布）智慧運(yùn)維2025的目標(biāo)，提升運(yùn)維效率，減少維護(hù)人工的作業(yè)強(qiáng)度，符合發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)建地鐵信息化集成平臺(tái)，通過(guò)技術(shù)手段保障了接觸網(wǎng)停電作業(yè)的安全可靠性，避免了誤操作等人為因素，降低人員管理風(fēng)險(xiǎn)，滿足了各專業(yè)停電檢修作業(yè)的需求，提升設(shè)備維保質(zhì)量。

（四）必要性分析

（1）可視化接地裝置的集控模式可以取代傳統(tǒng)的人工驗(yàn)電、接掛地線的模式，縮短接掛地線時(shí)間，避免了施工資源的浪費(fèi)，提高施工時(shí)間利用率。

（2）保證人員和設(shè)備的安全的基礎(chǔ)上，降低人員接掛地線工作強(qiáng)度，進(jìn)一步提高檢修作業(yè)利用效率。

（3）可視化接地裝置的閉鎖關(guān)系，可以從技術(shù)方面起到安全控制的作用，避免驗(yàn)電接地過(guò)程中的接觸網(wǎng)誤送電對(duì)人員、設(shè)備的傷害。

四、改造要求

可視化接地系統(tǒng)在既有線的改造，對(duì)有效施工時(shí)間、人員施工素質(zhì)、成品保護(hù)等提出了較高的要求，施工安全和施工技術(shù)均需要根據(jù)施工編制應(yīng)遵循下列原則：（1）滿足既有線可視化改造指導(dǎo)性和綜合性施工組織設(shè)計(jì);（2）進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案的比選，確定最終改造方案;（3）完善可視化改造施工工藝，積極采用新技術(shù)、新工藝;（4）根據(jù)既有線改造施工特點(diǎn)和工期要求，合理安排施工進(jìn)度和工序的銜接，確保工程質(zhì)量;（5）不影響既有線地鐵設(shè)備，確保安全運(yùn)營(yíng);（6）符合環(huán)境保護(hù)，安全生產(chǎn)及職業(yè)健康有關(guān)法律、法規(guī)的要求。

五、結(jié)語(yǔ)

可視化的既有線改造符合地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)需求，可實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)設(shè)置的自動(dòng)化、智能化、信息化，目前國(guó)內(nèi)擁有可視化接地系統(tǒng)的地鐵公司數(shù)量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，可視化接地系統(tǒng)在作業(yè)效率提升、時(shí)間成本控制方面得到改善，同時(shí)能滿足作業(yè)人員和設(shè)備的安全管理，在軌道交通行業(yè)必將得到廣泛應(yīng)用。