盛蓉蓉

長沙磁浮車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)

盛蓉蓉

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，430063，武漢∥高級工程師）

長沙磁浮工程為我國首條中低速磁浮交通運營示范線，對安全性、可靠性的要求高，針對長沙磁浮工程車輛段檢修作業(yè)的安全性需求，設置了車輛段檢修安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)，可有效解決車輛段檢修專業(yè)作業(yè)過程中的安全管控問題，將傳統(tǒng)作業(yè)流程形成閉環(huán)管理，建立程序化、網(wǎng)絡化、可視化、標準化的安全保障體系，充分保障車輛段檢修作業(yè)的安全。介紹該系統(tǒng)的組成和各模塊的功能，以及該系統(tǒng)模式下的檢修作業(yè)安全技術(shù)措施和作業(yè)流程。

長沙磁浮工程；車輛段；檢修作業(yè)；安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)；閉環(huán)管理

城市軌道交通的安全運行離不開高質(zhì)量的檢修工作。車輛段的檢修工作至關(guān)重要，它是保障行車安全的重要節(jié)點。目前全國各地的城市軌道交通運營公司均制定了詳細、完善的規(guī)章制度與管理措施來保障檢修作業(yè)安全，但是現(xiàn)有的規(guī)章制度完全依靠人來保障執(zhí)行，缺乏有效的技術(shù)保障；或現(xiàn)有技術(shù)措施僅關(guān)注局部功能，彼此之間缺乏關(guān)聯(lián)，整體上考慮不足，且需要投入大量的人力資源，效率不高，可靠性不高。

城市軌道交通車輛段檢修作業(yè)過程，涉及接觸軌停送電、安全接地、車輛檢修工作等多個地點和多個作業(yè)環(huán)節(jié)。經(jīng)筆者統(tǒng)計，目前在車輛段檢修作業(yè)過程中存在以下安全隱患：①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、帶電誤入檢修區(qū)域、帶接地設備送電等誤操作；②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)管；③接觸軌停送電與車輛檢修作業(yè)沒有形成有效閉鎖關(guān)系，不能保證檢修作業(yè)人員安全；④工作票、操作票沒有實現(xiàn)規(guī)范化、電子化管理，作業(yè)票內(nèi)容與實際操作沒有形成技術(shù)關(guān)聯(lián)，存在不按票操作的安全隱患。

1 保障車輛段檢修作業(yè)安全的技術(shù)措施

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應對車輛段庫區(qū)接觸軌停送電過程及檢修作業(yè)全過程進行安全聯(lián)鎖管控，用技術(shù)手段保證作業(yè)過程中的人身和設備安全。②必須對庫內(nèi)的關(guān)鍵設備（如庫內(nèi)隔離開關(guān)狀態(tài)、接觸軌接地狀態(tài)等）進行實時信號采集，并具備邏輯聯(lián)鎖控制，防止走錯帶電間隔、帶電掛接地線等事故發(fā)生。③應實現(xiàn)庫區(qū)接地的強制管理及接地狀態(tài)實時監(jiān)測，解決接地的有效管理。④DCC（車輛段控制中心）檢調(diào)應能對庫區(qū)隔離開關(guān)的合分狀態(tài)、股道帶電信息進行實時監(jiān)控。⑤將操作票與現(xiàn)場作業(yè)進行技術(shù)關(guān)聯(lián)，形成閉環(huán)的流程安全管控。⑥應合理利用一些輔助手段，如采用聲、光形式對現(xiàn)場作業(yè)人員進行安全提示。

2 車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)

長沙磁浮工程為我國首條中低速磁浮交通運營示范線，對安全性、可靠性的要求高，因此在長沙磁浮車輛段設置了一套安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)與列檢庫管理措施相配套，建立一個程序化、網(wǎng)絡化、可視化、標準化的安全聯(lián)鎖系統(tǒng),以實現(xiàn)車輛段投運后安全、高效、低成本的運營目標。

2.1 系統(tǒng)組成

長沙磁浮車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)（見圖1）由可視化直流驗電接地柜、操作票管理、安全聯(lián)鎖、接地線管理等功能模塊構(gòu)成。本系統(tǒng)充分利用了各種檢測手段、計算機邏輯處理、安全聯(lián)鎖等控制方法，可有效防止由于工作人員的疏忽、精神疲倦、聯(lián)系不周等人為因素造成事故，實現(xiàn)了人機聯(lián)控確保安全的目的。

圖1 長沙磁浮車輛段檢修作業(yè)安全聯(lián)鎖管理系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

（1）安全聯(lián)鎖管理模塊：對庫內(nèi)關(guān)鍵設備（庫前隔離開關(guān)、接地柜等）進行安全聯(lián)鎖控制，具備隔離刀和接地刀強制閉鎖、操作過程實時防誤等功能，能夠避免人為不確定因素，可防止帶電誤操作、帶電掛接地線等錯誤。

（2）地線管理：智能規(guī)范化管理庫內(nèi)地線，可防止應用過程中漏掛、漏拆，可實現(xiàn)掛接地線前的強制驗電、接地線狀態(tài)實時監(jiān)測、使用記錄統(tǒng)計查詢等功能。地線管理主機與DCC檢調(diào)工作站通信。

（3）可視化接地：直流驗電接地裝置的驗電操作和接地操作融合在一起，實現(xiàn)隔離開關(guān)的就地和遙控分合操作，完成接觸軌接地操作。

（4）工作票管理模塊：實現(xiàn)電子化開票，操作票與現(xiàn)場作業(yè)進行關(guān)聯(lián)，形成閉環(huán)的流程安全管控。

（5）調(diào)度反饋屏：設置在DCC列檢室，用于直觀顯示檢修庫內(nèi)所有股道的實時工況，包括接觸軌帶電信息、掛接地線信息等。

（6）視頻監(jiān)控：對檢修庫內(nèi)接地作業(yè)情況、庫前隔離開關(guān)狀態(tài)等進行視頻監(jiān)視。

（7）聲光安全警示模塊：在檢修庫內(nèi)檢修圍欄兩端設置安全警示用的黃色閃爍警示燈，用于警示尚滯留在作業(yè)區(qū)內(nèi)的作業(yè)人員迅速撤離。送電前，警示燈自動提示直至隔離開關(guān)閉合。

2.2 系統(tǒng)功能

在車輛出、入庫及庫內(nèi)作業(yè)過程中，必須確保檢修人員的人身安全和設備安全。作業(yè)區(qū)是被隔離的無電區(qū)，應將接觸軌斷開并接地。在整個作業(yè)過程中，必須對庫內(nèi)的關(guān)鍵設備如庫前隔離開關(guān)狀態(tài)、接觸軌接地狀態(tài)、接地開關(guān)狀態(tài)等進行安全聯(lián)鎖控制，同時，還應對隔離開關(guān)的合分狀態(tài)、現(xiàn)場作業(yè)狀態(tài)進行全程監(jiān)控。系統(tǒng)具體實現(xiàn)功能如下：

（1）實現(xiàn)車輛段庫區(qū)停送電操作及檢修作業(yè)全過程安全管理功能。從技術(shù)上保證了停送電操作及檢修作業(yè)過程中的人身安全和設備安全。

（2）對臨時接地線進行強制閉鎖和規(guī)范管理，防止地線的誤掛、漏掛、誤拆、漏拆。實現(xiàn)掛接臨時接地線前的強制驗電。實現(xiàn)接地線狀態(tài)的遠程上報及地線操作過程的遠程監(jiān)視。

（3）將現(xiàn)場操作流程轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C邏輯控制規(guī)則，由系統(tǒng)后臺根據(jù)現(xiàn)場實時狀態(tài)進行整體的邏輯判斷和控制。

（4）系統(tǒng)可采集車輛段內(nèi)作業(yè)相關(guān)設備的實時狀態(tài)和操作信息，包括隔離開關(guān)、驗電點、接地點等，并在后臺顯示。

（5）實際操作前，可在系統(tǒng)工作站上模擬、開票，生成符合防誤邏輯的操作序列并傳送到電腦鑰匙，操作人員拿電腦鑰匙進行解鎖和操作，保證作業(yè)過程正確。

（6）實現(xiàn)庫區(qū)各股道接觸軌停送電和安全措施到位情況的技術(shù)關(guān)聯(lián)及閉鎖管理，確保檢修人員的人身安全和車輛設備安全。

（7）可視化直流驗電接地柜將驗電操作和接地操作融合在一起，完成接觸軌接地操作。

（8）可在DCC檢調(diào)工作站上查看列檢庫現(xiàn)場的作業(yè)情況。

（9）利用LED（發(fā)光二極管）顯示裝置、警示燈等輔助手段，對接觸軌帶電情況提供直觀顯示和聲光警示，以確保檢修人員安全作業(yè)。

2.3 安全運行的技術(shù)措施

本系統(tǒng)采用邏輯控制、防誤閉鎖、信號監(jiān)測、視頻監(jiān)控、故障告警等技術(shù)措施，可防止以下誤操作：

（1）防止帶電合接地開關(guān)（遠方電動）：在遠方電動控制回路中串接了直流驗電器輸出的閉鎖接點，形成了驗電接地聯(lián)鎖，在接觸軌有電的情況下，無法合上接地刀閘。

（2）防止帶電合接地（就地電動）：在就地電動控制回路中串接了遙控閉鎖繼電器，平時處于斷開狀態(tài)，只有在驗電棒驗明無電的情況下，將手持終端插入到遙控閉鎖繼電器中導通控制回路，防止在接觸軌有電的情況下，合上接地刀閘。

（3）防止帶電合接地（就地手動）：在就地手動操作機構(gòu)設置機械編碼鎖，增加強制驗電的步驟，必須在手持終端驗明無電的情況下，才能打開機械編碼鎖，防止在接觸軌有電的情況下，合上接地刀閘。

（4）防止接觸軌接地時誤送電：接地刀閘的狀態(tài)實時上送DCC檢調(diào)，與工作票、調(diào)度指令形成聯(lián)鎖，防止接觸軌接地時誤送電。系統(tǒng)還可以將接地刀閘信號轉(zhuǎn)發(fā)給OCC電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。

（5）防止走錯帶電間隔：設置于股道兩側(cè)的圍欄門均設置了機械編碼鎖，必須手持終端進行確認后，才能打開圍欄門，防止檢修人員走錯帶電間隔。

3 接觸軌接地檢修工作流程

3.1 遠方遙控合閘

圖2為車輛段接觸軌接地檢修遠方遙控操作流程圖。

（1）操作人員在工作站登錄，系統(tǒng)識別登錄用戶是否具備遙控操作的權(quán)限。

（2）操作人員模擬開票，對需要遙控合閘的接地裝置進行圖形模擬操作，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場裝置采集的狀態(tài)，經(jīng)判定對應電氣關(guān)聯(lián)的上網(wǎng)隔離開關(guān)為分位，接觸軌在線驗電裝置工作正常并傳來無電信息后，判定可以遙控操作。

（3）系統(tǒng)模擬遙控操作正確后，進行遙控執(zhí)行操作，此時需要監(jiān)護人和操作人員再次輸入登錄口令，確定要遙控操作的設備無誤后，系統(tǒng)將遙控執(zhí)行的命令通過通信網(wǎng)絡下發(fā)到對應接地裝置。

（4）接地裝置接收到遙控執(zhí)行指令后，閉合遙控合閘回路電源，接地裝置電動機構(gòu)帶電，合閘成功。

（5）系統(tǒng)接收到變位信號，操作結(jié)束。

3.2 就地電動操作

圖3為車輛段接觸軌接地檢修就地電動操作流程圖。

圖3 車輛段接觸軌接地檢修就地電動操作流程

（1）使用經(jīng)授權(quán)的電腦鑰匙對接地柜外門進行解鎖，打開外門。機柜外門有機械掛鎖，機械掛鎖的碼值唯一。

（2）檢查“遠方/就地”旋鈕是否指向“就地”位置，如果不在，手動旋至“就地”位置。

（3）取下便攜式驗電器，按下自檢按鈕，檢驗驗電器是否正常。驗電器自檢正常時，蜂鳴器發(fā)出短時蜂鳴音，帶電指示燈閃亮。

（4）將便攜式驗電器插入驗電孔進行驗電，驗明無電后，電腦鑰匙收到驗電器發(fā)來的無電信息，并語音提示將電腦鑰匙插入閉鎖繼電器（即柜內(nèi)遙控閉鎖控制器），若ID碼正確，電腦鑰匙將閉鎖繼電器解鎖；閉鎖繼電器解鎖后，手動按“合閘按鈕”，接地刀閘執(zhí)行電動合閘操作。如果驗電器驗明有電，或者操作過程中電腦鑰匙檢測到正在操作的接地刀閘與操作票不一致，電腦鑰匙均不會將閉鎖繼電器解鎖，防止誤合接地刀閘。

（5）裝置中有遙視攝像頭，在裝有遙視上位機軟件的后臺機可以看到箱內(nèi)合閘的整個動作過程。

（6）檢查接地刀閘已合閘到位（主觸頭完全閉合，“分合指示牌”指示為“合”位，分閘指示燈滅，合閘指示燈亮），拔出插在閉鎖繼電器的電腦鑰匙，關(guān)上外門，并使用機械鎖對外門的把手進行閉鎖，操作完成。

4 結(jié)語

通過對長沙磁浮車輛段檢修作業(yè)安全管理的研究，提出了車輛段檢修作業(yè)安全管理系統(tǒng)解決方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，目前長沙磁浮工程即將投入運營，該系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。

該系統(tǒng)可解決車輛段檢修專業(yè)等作業(yè)過程中的安全管控問題，將作業(yè)流程形成閉環(huán)管理，建立程序化、網(wǎng)絡化、可視化、標準化的安全保障體系，充分保障供電設備的作業(yè)安全。在保障安全的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)工作票的電子化開票和網(wǎng)絡化流轉(zhuǎn)，縮短了作業(yè)準備時間，提高了工作效率，保證了檢修質(zhì)量。將傳統(tǒng)人工管理方式向為信息化、網(wǎng)絡化、智能化的技術(shù)管理方向轉(zhuǎn)化，減少人力資源投入，降低管理成本，能有效提升城市軌道交通運營管理的現(xiàn)代化水平。

［1］ 閆磊.淺談變電站微機防誤操作系統(tǒng)運行中的問題及對策［J］.中國水能及電氣化，2011，10（10）：52.

［2］ 修洪江.智能變電站微機防誤閉鎖系統(tǒng)探討［J］.城市軌道交通研究，2008（2）：11.

［3］ 中國人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.地鐵設計規(guī)范北京：GB 50157—2013［S］.北京：中國計劃出版社，2013：144.

［4］ 中國人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.微機型防止電氣誤操作系統(tǒng)通用技術(shù)條件：DL/T 687—2010［S］.北京：中國計劃出版社，2010：32.

［5］ 中國人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.微機計算機通用規(guī)范：GB 9813—2000［S］.北京：中國計劃出版社，2000：12.

On Overhaul Operation Safety Interlock Management System in Changsha Maglev Line Depot

SHENG Rongrong

Changsha Maglev project is the first demonstration line for low-speed Maglev transportation in China，which requires higher safety and reliability.According to the maintenance requirements in Changsha Maglev depot，a safety interlock management system for vehicle maintenance is set up，it can effectively solve the problems of safety control in the process of professional maintenance，transform the traditional maintenance process into a closed loop management，in order to establish a safety net featuring programming，networking,visualization and standardization，for the safety of depot overhaul operation.Finally，the function of each component and module in the safety net，the technical safety measures and maintenance process in this mode are introduced.

Changsha Maglev project；depot；overhaul operation；safety interlock management system；closed loop management

U279.1：U292.91+7

10.16037/j.1007-869x.2017.11.027

Author′s address China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，430063，Wuhan，China

2016-02-15）