張建昭

寧波地鐵車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)

張建昭

針對目前寧波地鐵車輛段檢修作業(yè)的管理現(xiàn)狀，分析人工管理方面不足之處和可能存在的安全隱患，研究一種利用技術(shù)手段代替人工管理的系統(tǒng)解決方案，并在寧波地鐵車輛段應(yīng)用。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動化控制技術(shù)，結(jié)合計算機(jī)邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)過程的安全管控，同時提高工作效率。

寧波地鐵；車輛段；安全聯(lián)鎖；智能門控；視頻聯(lián)動

0 引言

軌道交通的安全運(yùn)行離不開高質(zhì)量的檢修，車輛段檢修作業(yè)是保障車輛安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，雖然目前全國各地地鐵運(yùn)營公司制定了詳細(xì)、完善的規(guī)章制度與管理措施來保障檢修作業(yè)的安全運(yùn)行，但現(xiàn)行的規(guī)章制度完全依靠人來保障執(zhí)行，需要投入大量的人力資源，效率不高，可靠性也不高。

地鐵車輛段檢修作業(yè)過程，涉及接觸網(wǎng)停送電、做安全措施、登平臺檢修等多個地點(diǎn)和多個作業(yè)環(huán)節(jié)，經(jīng)分析，目前在作業(yè)過程中可能存在如下安全隱患：工作人員疏忽、精神疲倦、聯(lián)系不周等人為因素容易造成走錯股道、帶電掛接地線、帶電闖入檢修平臺、帶接地設(shè)備送電等誤操作；接地線沒有規(guī)范化和電子化的管理，使用過程也缺乏有效監(jiān)控；接觸網(wǎng)停、送電與登檢修平臺作業(yè)沒有形成聯(lián)鎖關(guān)系，不能保障登車頂作業(yè)人員的人身安全；工作票、操作票沒有實(shí)現(xiàn)電子化管理，票內(nèi)容與實(shí)際操作也沒有形成技術(shù)關(guān)聯(lián)，存在不按票操作的安全隱患等等。隨著科技的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展，采用電子化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)手段來保障車輛段安全生產(chǎn)已成為運(yùn)營管理的發(fā)展趨勢。

1 目標(biāo)方向

目前，國內(nèi)正在積極探索保障車輛段檢修作業(yè)安全的技術(shù)手段，相繼出現(xiàn)過機(jī)械鎖、電子鎖、五防鎖等方式，但大都只關(guān)注局部功能，缺乏系統(tǒng)性，可靠性不高，不能滿足車輛段安全生產(chǎn)整體要求。

經(jīng)過分析，筆者認(rèn)為，要保障車輛段檢修作業(yè)安全，滿足安全生產(chǎn)的整體要求，必須解決以下幾個問題：

（1）應(yīng)對車輛段庫區(qū)接觸網(wǎng)停送電過程及登平臺檢修作業(yè)全過程的安全聯(lián)鎖管控，用技術(shù)手段保證作業(yè)過程中的人身和設(shè)備安全。

（2）必須對庫內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備（如接觸網(wǎng)隔離開關(guān)狀態(tài)、接觸網(wǎng)接地狀態(tài)、檢修平臺狀態(tài)等）進(jìn)行信息實(shí)時采集，并具備邏輯聯(lián)鎖控制。防止走錯帶電間隔、帶電掛接地線、未做安全措施上平臺檢修等事故發(fā)生。

（3）應(yīng)實(shí)現(xiàn)庫區(qū)接地線的強(qiáng)制管理及地線狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測，解決地線的誤掛、漏掛、誤拆、漏拆等問題。

（4）DCC檢調(diào)應(yīng)具備對庫區(qū)重要設(shè)備信息進(jìn)行在線監(jiān)測、對作業(yè)工況及作業(yè)過程進(jìn)行視頻監(jiān)視等功能。

（5）將操作票與現(xiàn)場作業(yè)技術(shù)關(guān)聯(lián)，形成閉環(huán)的流程安全管控。

（6）應(yīng)合理利用一些輔助手段，采用聲、光形式對現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行安全提示。

2 解決方案

通過對地鐵車輛段檢修安全管理的深入研究，提出了一種車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)解決方案，并在寧波地鐵車輛段試運(yùn)行。該系統(tǒng)解決方案將車輛段接觸網(wǎng)停送電操作流程轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)邏輯控制規(guī)則，由系統(tǒng)后臺根據(jù)現(xiàn)場實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行整體的邏輯判斷和控制，充分利用安全聯(lián)鎖、信號監(jiān)測、視頻監(jiān)控、智能告警、計算機(jī)邏輯控制等先進(jìn)技術(shù)，對車輛段接觸網(wǎng)停送電、安全措施到位情況與檢修平臺門進(jìn)行技術(shù)關(guān)聯(lián)和閉鎖管理，確保車輛段檢修作業(yè)人身和設(shè)備安全。

系統(tǒng)從車輛段安全生產(chǎn)的各地點(diǎn)、各流程綜合考慮，在檢修作業(yè)的各環(huán)節(jié)均融入安全管控，建立一個程序化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化的安全保障體系，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)聯(lián)控，不僅能保證車輛段檢修作業(yè)安全，還能規(guī)范作業(yè)過程，提高工作效率

2.1 系統(tǒng)組成

車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)包含安全聯(lián)鎖、地線管理、智能門控、操作票管理、安全警示、調(diào)度反饋屏、視頻聯(lián)動幾大功能模塊，該系統(tǒng)為平臺化、開放式系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際需求裁減或增加功能模塊，不影響系統(tǒng)安全聯(lián)鎖核心功能的實(shí)現(xiàn)。圖1是該系統(tǒng)功能框圖，具體功能如下：

（1）安全聯(lián)鎖模塊。該模塊對庫內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備（如接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、接地線、檢修作業(yè)平臺門等）進(jìn)行安全聯(lián)鎖控制，具備模擬仿真、隔離刀閘強(qiáng)制閉鎖、操作過程實(shí)時防誤等功能，避免人為不確定因素，防止走錯帶電間隔、帶電掛接地線等誤操作。

（2）地線管理模塊。該模塊對庫內(nèi)接地線使用進(jìn)行規(guī)范管理和安全管控，防止接地線誤掛、誤拆、漏掛、漏拆，并實(shí)現(xiàn)掛接地線前的強(qiáng)制驗(yàn)電、接地線狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測、使用記錄統(tǒng)計查詢等功能。

（3）智能門控模塊。該模塊采集平臺作業(yè)門狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場工況、人員權(quán)限，對作業(yè)門進(jìn)行安全管控。

（4）操作票管理模塊。該模塊實(shí)現(xiàn)電子化開票，操作票與現(xiàn)場作業(yè)技術(shù)關(guān)聯(lián)，形成閉環(huán)的流程安全管控。

（5）安全警示模塊。該模塊以LED顯示及其他聲、光的形式對作業(yè)人員進(jìn)行安全警示，確保人員安全。

（6）調(diào)度反饋屏。該模塊在DCC檢調(diào)配置一面反饋屏，用于直觀顯示檢修庫所有股道的實(shí)時工況，包括接觸網(wǎng)是否帶電、是否接地線、檢修平臺是否有人工作等信息。

（7）視頻聯(lián)動模塊。該模塊對作業(yè)環(huán)境及設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并具備操作視頻聯(lián)動、告警視頻聯(lián)動、巡視視頻聯(lián)動、事故現(xiàn)場記錄等功能。

圖1 車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)功能示意圖

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在車輛段庫區(qū)內(nèi)設(shè)置有線局域網(wǎng)，調(diào)度室系統(tǒng)工作站通過有線網(wǎng)絡(luò)與智能地線柜、鑰匙管理機(jī)、測控裝置、隔離刀閘位置采集裝置、檢修平臺門禁控制、LED顯示單元、安全警示燈、視頻服務(wù)器、攝像機(jī)等裝置相連，采集和控制相關(guān)設(shè)備。并在庫區(qū)內(nèi)搭建微功耗、蜂窩型工業(yè)無線局域網(wǎng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)與電腦鑰匙、閉鎖鎖具、接地樁、驗(yàn)電樁、接地線、直流驗(yàn)電器等移動終端相連，組成一個有線和無線雙重網(wǎng)絡(luò)的安全管控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)原理

車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)將車輛段接觸網(wǎng)停送電操作流程轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)邏輯控制規(guī)則，由系統(tǒng)后臺根據(jù)現(xiàn)場實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行整體邏輯判斷和控制，利用邏輯控制、防誤閉鎖、信號監(jiān)測、視頻監(jiān)控、智能告警等先進(jìn)技術(shù)，對接觸網(wǎng)停送電過程進(jìn)行安全管控，確保車輛段檢修作業(yè)安全。

首先，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場重要設(shè)備信息進(jìn)行實(shí)時采集，包括庫前隔離刀閘狀態(tài)、驗(yàn)電、掛接地線、檢修平臺等信息，由后臺綜合后，統(tǒng)一進(jìn)行邏輯判斷和防誤閉鎖，再通過系統(tǒng)總線控制和電腦鑰匙操作終端對現(xiàn)場作業(yè)進(jìn)行安全管控。

實(shí)際操作前，操作人員需在系統(tǒng)工作站利用密碼登錄系統(tǒng)，在系統(tǒng)界面對操作任務(wù)進(jìn)行模擬、開票，系統(tǒng)自動根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和內(nèi)置邏輯規(guī)則進(jìn)行判斷，判斷通過后生成符合防誤邏輯的操作序列并傳送到電腦鑰匙，對違反規(guī)則的禁止操作。

系統(tǒng)生成正確的操作票后，操作人員用電腦鑰匙，根據(jù)電腦鑰匙提示，到現(xiàn)場指定位置按操作票依次進(jìn)行解鎖和操作，保證作業(yè)過程正確。在操作過程中，系統(tǒng)后臺會根據(jù)當(dāng)前工況，對庫區(qū)各股道接觸軌停送電、安全措施到位情況以及檢修平臺形成關(guān)聯(lián)互鎖，保證檢修前接觸網(wǎng)停電并做好安全措施后才能登平臺作業(yè)；保證檢修結(jié)束后，檢修人員全部撤離檢修平臺，并拆除接地線后，接觸網(wǎng)才能送電。

同時，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前工況，自動控制安全警示裝置，以聲、光等形式對檢修人員進(jìn)行安全警示，比如，利用LED顯示單元顯示接觸網(wǎng)有電、無電，利用作業(yè)燈提醒當(dāng)前能否開平臺門，利用黃色閃爍警示燈提醒人員撤離平臺、利用自動或人工喊話提醒作業(yè)人員等。系統(tǒng)還在庫區(qū)內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置若干高速球形攝像機(jī)，通過后臺計算機(jī)的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)操作過程的視頻聯(lián)動監(jiān)護(hù)。

2.4 系統(tǒng)工作流程

車輛段檢修作業(yè)安全管理系統(tǒng)工作流程是：工作班組申請停電→調(diào)度審批→開停電操作票→操作人、監(jiān)護(hù)人拿電腦鑰匙去現(xiàn)場停電操作→系統(tǒng)授權(quán)后，檢修人員刷卡開作業(yè)門，登車頂現(xiàn)場作業(yè)→檢修作業(yè)完成，撤離檢修平臺→系統(tǒng)確認(rèn)送電條件滿足后，開送電操作票→操作人、監(jiān)護(hù)人拿電腦鑰匙去現(xiàn)場送電操作→工作負(fù)責(zé)人完成工作表單。

具體工作流程說明如下：

（1）作業(yè)負(fù)責(zé)人向檢修調(diào)度申請斷電，檢修調(diào)度向車廠調(diào)度提出申請，操作人及監(jiān)護(hù)人填寫《接觸網(wǎng)斷電、送電申請表》。

（2）車廠調(diào)度審核。

（3）審核通過后，操作人在管理工作站進(jìn)行停電模擬預(yù)演，開出正確的停電倒閘操作票，并傳票給電腦鑰匙。

（4）操作人、監(jiān)護(hù)人拿電腦鑰匙到現(xiàn)場，先確認(rèn)股道正確以及線路無負(fù)載，車輛必須處于降弓狀態(tài)才能正式操作。先用電腦鑰匙對隔離刀閘進(jìn)行解鎖，然后拉開隔離刀閘。用電腦鑰匙對驗(yàn)電樁解鎖，對接觸網(wǎng)進(jìn)行驗(yàn)電，驗(yàn)明無電后，取出相應(yīng)接地線，解鎖接地樁，在接觸網(wǎng)上掛接地線，拆除驗(yàn)電器，操作完成，電腦鑰匙回傳。

（5）確認(rèn)停電完成后，系統(tǒng)授權(quán)，檢修人員刷卡打開作業(yè)門，登檢修平臺作業(yè)。

（6）檢修作業(yè)完成后，人員撤離平臺。

（7）確認(rèn)平臺已清場，滿足送電條件后，作業(yè)負(fù)責(zé)人向檢修調(diào)度申請送電，檢修調(diào)度向車廠調(diào)度提出申請，操作人及監(jiān)護(hù)人填寫《接觸網(wǎng)斷電、送電申請表》。

（8）調(diào)度審核。

（9）審核通過后，操作人在管理工作站進(jìn)行送電模擬預(yù)演，開出正確的送電倒閘操作票，并傳票給電腦鑰匙。

（10）操作人、監(jiān)護(hù)人拿電腦鑰匙到現(xiàn)場，先確認(rèn)該送電平臺已徹底清場，作業(yè)門已閉鎖，才能正式操作。先用電腦鑰匙對接地樁進(jìn)行解鎖，拆除接地線并歸還，對隔離刀閘進(jìn)行解鎖，合上隔離刀閘，送電完成，電腦鑰匙回傳。

（11）回調(diào)度室匯報，完成其他相關(guān)表單。

3 應(yīng)用效果

通過對地鐵車輛段檢修作業(yè)安全管理的研究，本文提出了車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)解決方案，并在寧波地鐵1號線一期車輛段成功應(yīng)用。實(shí)踐證明，車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地鐵車輛段安全保障從“局部”提升為“系統(tǒng)整體”， 作業(yè)安全從“人控”轉(zhuǎn)換為“技術(shù)控制”，流程管理從“人工”轉(zhuǎn)換為“電子、網(wǎng)絡(luò)化”，作業(yè)監(jiān)管從“就地”轉(zhuǎn)換為“遠(yuǎn)程”，既提高了軌道交通供電運(yùn)行的安全性，又提升了工作效率、降低了運(yùn)營成本，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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With regard to current management situation of inspection operation of rolling stock depot of Ningbo subway, on basis of analysis of insufficiency and potential safety hazards in aspect of manual management, a system solution of technical approach is developed to replace the manual management, and is applied in rolling stock depot of Ningbo subway. The system adopts advanced automation control technology combining computer logic judgment, accomplishes safety control of inspection operation process and improves working efficiency at the same time.

Ningbo subway; rolling stock depot; safety interlocking system; intelligent gate control; video linkage

U231

B

1007-936X(2015)02-0040-03

2014-08-01

張建昭.寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，工程師，電話：13967827957。