接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)在現(xiàn)代有軌電車中的應(yīng)用分析

陳朋飛

（北京公交有軌電車有限公司，北京 100080）

1 分析背景

有軌電車接觸網(wǎng)系統(tǒng)和軌道交通類似，大部分為地面線路、高架線路以及少部分下穿重要路口的短距離隧道，供電模式有地面供電、超級(jí)電容+蓄電池以及接觸網(wǎng)供電。在使用接觸網(wǎng)供電時(shí)，其供電檢修維護(hù)的作業(yè)安全成為重點(diǎn)。出于安全考慮，運(yùn)營(yíng)單位規(guī)定，凡是在有電范圍內(nèi)的設(shè)備設(shè)施安裝距離小于安全規(guī)定距離的，其檢修均必須在接觸網(wǎng)停電后在作業(yè)區(qū)域兩端對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行驗(yàn)電、掛接地線操作[1]。此種方式的驗(yàn)電、掛地線工作過(guò)程存在大量弊端，如安全保障低、工作效率低、工作強(qiáng)度高、人力成本高以及設(shè)備故障率高。接觸網(wǎng)是有軌電車運(yùn)行的電力供給線路，在有軌電車接觸網(wǎng)停電、地線掛接拆除時(shí)，各專業(yè)的協(xié)調(diào)作業(yè)量大、停電維護(hù)檢修過(guò)程繁雜，很多時(shí)候由于人員配置不能滿足停電、掛拆地線的配合作業(yè)需求，因此很可能嚴(yán)重影響檢修計(jì)劃安排，使有軌電車的運(yùn)營(yíng)不能得到充足有力的保障。

2 接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)介紹

可視化接地系統(tǒng)采用分層、分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。系統(tǒng)由中心級(jí)管理層（OCC遠(yuǎn)程監(jiān)控主站）、站級(jí)管理層（站級(jí)監(jiān)控主機(jī)）、設(shè)備層（接地裝置）、網(wǎng)絡(luò)通信層組成，分散布置、集中管理。具體組成如圖1所示。

圖1 接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)構(gòu)成

（1） OCC監(jiān)控主站設(shè)置在OCC指揮大廳調(diào)度臺(tái)，由電力調(diào)度統(tǒng)一進(jìn)行管理，監(jiān)控主站負(fù)責(zé)對(duì)站級(jí)可視化接地監(jiān)控主機(jī)及可視化自動(dòng)接地裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)、遙視功能。OCC監(jiān)控主站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有接地裝置的通訊狀況、接觸網(wǎng)各供電分區(qū)是否有電、接地裝置內(nèi)的接地刀閘的開(kāi)合狀況，并且實(shí)時(shí)記錄全部運(yùn)行、故障、告警等信息[2]。

（2）站級(jí)可視化接地監(jiān)控主機(jī)設(shè)置車站變電所，包括可視化接地系統(tǒng)站級(jí)監(jiān)控主機(jī)及其附件?？梢暬拥乇O(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)車站內(nèi)可視化自動(dòng)接地裝置進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)功能。站級(jí)監(jiān)控主機(jī)可遠(yuǎn)程監(jiān)控車站接地裝置的運(yùn)行和操作，控制中心監(jiān)控主站通過(guò)通信通道與站級(jí)監(jiān)控主機(jī)聯(lián)系，從而對(duì)全部站級(jí)監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、操作。

（3）車輛段、停車場(chǎng)站級(jí)可視化接地監(jiān)控主機(jī)設(shè)置在DCC調(diào)度臺(tái)上，包括可視化接地系統(tǒng)站級(jí)監(jiān)控主機(jī)及其附件?？梢暬拥乇O(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)段場(chǎng)內(nèi)可視化自動(dòng)接地裝置進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)功能。OCC監(jiān)控主站與DCC站級(jí)監(jiān)控主機(jī)及復(fù)視系統(tǒng)之間的通信通道由通信系統(tǒng)提供，DCC站級(jí)監(jiān)控主機(jī)與可視化自動(dòng)接地裝置之間的通信通道由通信光纜、電纜、集線箱及光電轉(zhuǎn)換裝置組成。

（4）可視化自動(dòng)接地裝置包括接地開(kāi)關(guān)、攝像頭、帶電顯示屏、交換機(jī)等。接地裝置設(shè)置在接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)附近的匯流排或直接與隔離開(kāi)關(guān)出線母排連接，實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)驗(yàn)電、拆掛地線的操作。接地裝置內(nèi)的隔離開(kāi)關(guān)兩端分別與接觸網(wǎng)和鋼軌連接，通過(guò)控制隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合控制地線的拆掛。

為保證安全，在接地裝置中設(shè)置閉鎖裝置，如果檢測(cè)到接觸網(wǎng)處于帶電狀態(tài)，由于接地裝置的軟件設(shè)置、電氣聯(lián)鎖相關(guān)功能，閉鎖阻止接地裝置接地合閘操作。接地裝置箱體內(nèi)安裝的攝像頭可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控接地隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，從而有效保證隔離開(kāi)關(guān)刀閘操作的準(zhǔn)確性和可靠性[3]。接地裝置還具有手動(dòng)操作功能，并且在柜體上設(shè)置了透明觀測(cè)窗，可以用來(lái)識(shí)別隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)。

（5）接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)在軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。目前蘇州2號(hào)線、4號(hào)線及支線，杭州2號(hào)線、4號(hào)線，沈陽(yáng)有軌電車等線路得到了良好的應(yīng)用。

應(yīng)用接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)，檢修人員可通過(guò)逐一操作的方式在30分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)全線各接觸網(wǎng)供電分區(qū)的驗(yàn)電、接地操作，有效地減少了人工搭接地線的時(shí)間，為接觸網(wǎng)的檢修維護(hù)工作提供了良好的保障。

3 接觸網(wǎng)可視化操作系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果分析

3.1 接觸網(wǎng)可視化接地裝置的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)

接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)中，接地裝置通過(guò)其接地隔離開(kāi)關(guān)的刀閘直接將匯流排或者接觸線與鋼軌進(jìn)行連接，存在接觸網(wǎng)帶電情況下誤合接地裝置或接地裝置未分開(kāi)接觸網(wǎng)誤送電的風(fēng)險(xiǎn)，此類問(wèn)題可以通過(guò)接地裝置內(nèi)部閉鎖得到有效控制。

（1）接地裝置內(nèi)設(shè)有電壓檢測(cè)裝置，檢測(cè)到接觸網(wǎng)帶電時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)接地。而且接地裝置中的隔離開(kāi)關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由內(nèi)部電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以在電機(jī)電源線路和該供電分區(qū)的兩臺(tái)上網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)中增加閉鎖關(guān)系，上網(wǎng)隔開(kāi)下達(dá)分合閘指令時(shí)，檢測(cè)接地裝置開(kāi)關(guān)狀態(tài)并判斷能否分合閘，以決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)鎖定或者動(dòng)作命令，從而有效防止接觸網(wǎng)帶電誤接地的情況發(fā)生。

（2）高壓帶電閉鎖：接地裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)電壓，當(dāng)接觸網(wǎng)電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，裝置不能遠(yuǎn)程或者本地控制。并在箱體設(shè)置電磁鎖，當(dāng)高壓倉(cāng)帶電時(shí)，裝置門自動(dòng)閉鎖。

（3）驗(yàn)電閉鎖：接地裝置合閘操作前，先完成驗(yàn)電指令，確認(rèn)接觸網(wǎng)電壓符合預(yù)設(shè)值后，才能執(zhí)行合閘操作。

（4）接地裝置柜體中安裝有攝像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控接地裝置內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)刀閘的閉合情況，操作前后可以準(zhǔn)確地看到刀閘的分合狀態(tài)，直觀可靠。

（5）接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)還可能出現(xiàn)通信中斷、偶發(fā)性系統(tǒng)死機(jī)、個(gè)別部件故障等運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)生這些問(wèn)題時(shí)，可停用故障點(diǎn)接地裝置，并采取原有的人工操作應(yīng)對(duì)停電的接觸網(wǎng)供電分區(qū)驗(yàn)電、拆掛地線，不會(huì)對(duì)接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)停電檢修及其他專業(yè)施工作業(yè)產(chǎn)生影響。

3.2 接觸網(wǎng)可視化接地裝置的優(yōu)點(diǎn)分析

3.2.1 提高了運(yùn)行安全

在現(xiàn)有的接地模式中，操作人員在錯(cuò)誤位置錯(cuò)掛接地線難以杜絕，并且掛接地線之前的驗(yàn)電程序執(zhí)行情況完全取決于現(xiàn)場(chǎng)操作人員的素質(zhì)及熟練程度，容易造成接觸網(wǎng)帶電掛接地線。

同時(shí)，接地線的掛拆狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)上報(bào)，可能造成接地線未拆除而接觸網(wǎng)送電的事故。采用可視化接地系統(tǒng)之后，操作人員與接觸網(wǎng)（軌）不直接接觸，裝置接地狀態(tài)閉鎖功能保障作業(yè)期間接觸網(wǎng)始終接地[4]。接地裝置具有遠(yuǎn)程操作控制、本地電動(dòng)接地、本地手動(dòng)接地等工作模式，可根據(jù)工況條件選擇工作方式，確保運(yùn)營(yíng)正常秩序。接地裝置開(kāi)關(guān)分/合閘與接觸網(wǎng)（軌）停送電互鎖，可防止誤操作。

3.2.2 提高了作業(yè)人員的工作效率

在現(xiàn)行的接地模式下，每個(gè)區(qū)間掛、拆地線需經(jīng)申請(qǐng)作業(yè)、請(qǐng)示電調(diào)、停電確認(rèn)、入場(chǎng)、驗(yàn)電、掛接地線等六個(gè)步驟，整個(gè)過(guò)程至少需要半小時(shí)才能完成。而采用可視化接地系統(tǒng)后，調(diào)度人員或檢修班組人員可以在遠(yuǎn)方后臺(tái)或就地操作接地刀閘，地線的掛設(shè)和拆除都可以控制在5分鐘以內(nèi)，保障專業(yè)設(shè)備檢測(cè)維修時(shí)間占天窗點(diǎn)的95%以上，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需再負(fù)重遠(yuǎn)距離作業(yè)，經(jīng)過(guò)基本的操作知識(shí)培訓(xùn)后，所有專業(yè)員工即可上崗實(shí)現(xiàn)獨(dú)立操作，整個(gè)接地過(guò)程可視化，接地裝置工作狀態(tài)自診斷，歷史操作過(guò)程及狀態(tài)信息可還原，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)的工作效率。

圖2 作業(yè)時(shí)間對(duì)比（4個(gè)接地點(diǎn)）

圖3 專業(yè)維修時(shí)間對(duì)比

附表 接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)與人工作業(yè)各階段時(shí)間對(duì)比

3.3 效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)調(diào)查對(duì)比發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用可視化接地系統(tǒng)可大幅節(jié)約作業(yè)時(shí)間，大大提高了掛、拆地線的操作效率，保障了專業(yè)設(shè)備充裕的維修時(shí)間。其中掛、拆地線作業(yè)時(shí)間對(duì)比及專業(yè)維修時(shí)間對(duì)比如圖2、圖3所示，接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)與人工作業(yè)各階段時(shí)間對(duì)比見(jiàn)附表。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)適用于有軌電車。在安全性方面，通過(guò)驗(yàn)電、系統(tǒng)、電氣等設(shè)置聯(lián)鎖，有效避免接觸網(wǎng)帶電接地以及未拆除地線送電等誤操作，能有效保證停送電安全；在可靠性方面，通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控接地狀態(tài)，保證接地良好、可靠；在工作效率方面，通過(guò)遠(yuǎn)程操作可節(jié)省接觸網(wǎng)驗(yàn)電接地操作人員數(shù)量，大大提高了作業(yè)效率。