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、超級電容+蓄電池以及接觸網(wǎng)供電。在使用接觸網(wǎng)供電時，其供電檢修維護的作業(yè)安全成為重點。出于安全考慮，運營單位規(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)域兩端對接觸網(wǎng)進行驗電、掛接地線操作[1]。此種方式的驗電、掛地線工作過程存在大量弊端，如安全保障低、工作效率低、工作強度高、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，各專業(yè)的協(xié)調(diào)作業(yè)量大、停電維護檢修過程繁雜，很多時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，因此很可能嚴重影響檢修計劃安排，使有軌電車的運營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)由中心級管理層（OCC遠程監(jiān)控主站）、站級管理層（站級監(jiān)控主機）、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，由電力調(diào)度統(tǒng)一進行管理，監(jiān)控主站負責對站級可視化接地監(jiān)控主機及可視化自動接地裝置進行遠程管理，實現(xiàn)遙控、遙信、遙測、遙視功能。OCC監(jiān)控主站實時監(jiān)測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)的接地刀閘的開合狀況，并且實時記錄全部運行、故障、告警等信息[2]。

（2）站級可視化接地監(jiān)控主機設(shè)置車站變電所，包括可視化接地系統(tǒng)站級監(jiān)控主機及其附件。可視化接地監(jiān)控主機負責對車站內(nèi)可視化自動接地裝置進行管理，實現(xiàn)遙控、遙信、遙測功能。站級監(jiān)控主機可遠程監(jiān)控車站接地裝置的運行和操作，控制中心監(jiān)控主站通過通信通道與站級監(jiān)控主機聯(lián)系，從而對全部站級監(jiān)控主機進行監(jiān)控、操作。

（3）車輛段、停車場站級可視化接地監(jiān)控主機設(shè)置在DCC調(diào)度臺上，包括可視化接地系統(tǒng)站級監(jiān)控主機及其附件。可視化接地監(jiān)控主機負責對段場內(nèi)可視化自動接地裝置進行管理，實現(xiàn)遙控、遙信、遙測功能。OCC監(jiān)控主站與DCC站級監(jiān)控主機及復視系統(tǒng)之間的通信通道由通信系統(tǒng)提供，DCC站級監(jiān)控主機與可視化自動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）可視化自動接地裝置包括接地開關(guān)、攝像頭、帶電顯示屏、交換機等。接地裝置設(shè)置在接觸網(wǎng)上網(wǎng)隔離開關(guān)附近的匯流排或直接與隔離開關(guān)出線母排連接，實現(xiàn)接觸網(wǎng)驗電、拆掛地線的操作。接地裝置內(nèi)的隔離開關(guān)兩端分別與接觸網(wǎng)和鋼軌連接，通過控制隔離開關(guān)的開合控制地線的拆掛。

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現(xiàn)實時監(jiān)控接地隔離開關(guān)的開合狀態(tài)，從而有效保證隔離開關(guān)刀閘操作的準確性和可靠性[3]。接地裝置還具有手動操作功能，并且在柜體上設(shè)置了透明觀測窗，可以用來識別隔離開關(guān)的開合狀態(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號線、4號線及支線，杭州2號線、4號線，沈陽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)，檢修人員可通過逐一操作的方式在30分鐘內(nèi)實現(xiàn)全線各接觸網(wǎng)供電分區(qū)的驗電、接地操作，有效地減少了人工搭接地線的時間，為接觸網(wǎng)的檢修維護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)用風險

接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)中，接地裝置通過其接地隔離開關(guān)的刀閘直接將匯流排或者接觸線與鋼軌進行連接，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接觸網(wǎng)誤送電的風險，此類問題可以通過接地裝置內(nèi)部閉鎖得到有效控制。

（1）接地裝置內(nèi)設(shè)有電壓檢測裝置，檢測到接觸網(wǎng)帶電時無法實現(xiàn)接地。而且接地裝置中的隔離開關(guān)傳動機構(gòu)是由內(nèi)部電機驅(qū)動，可以在電機電源線路和該供電分區(qū)的兩臺上網(wǎng)隔離開關(guān)中增加閉鎖關(guān)系，上網(wǎng)隔開下達分合閘指令時，檢測接地裝置開關(guān)狀態(tài)并判斷能否分合閘，以決定執(zhí)行機構(gòu)鎖定或者動作命令，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：接地裝置實時監(jiān)測接觸網(wǎng)電壓，當接觸網(wǎng)電壓超過預(yù)設(shè)值時，裝置不能遠程或者本地控制。并在箱體設(shè)置電磁鎖，當高壓倉帶電時，裝置門自動閉鎖。

（3）驗電閉鎖：接地裝置合閘操作前，先完成驗電指令，確認接觸網(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，可以實時監(jiān)控接地裝置內(nèi)隔離開關(guān)刀閘的閉合情況，操作前后可以準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、個別部件故障等運營風險，在發(fā)生這些問題時，可停用故障點接地裝置，并采取原有的人工操作應(yīng)對停電的接觸網(wǎng)供電分區(qū)驗電、拆掛地線，不會對接觸網(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)點分析

3.2.1 提高了運行安全

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

同時，接地線的掛拆狀態(tài)無法實時上報，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]。接地裝置具有遠程操作控制、本地電動接地、本地手動接地等工作模式，可根據(jù)工況條件選擇工作方式，確保運營正常秩序。接地裝置開關(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，每個區(qū)間掛、拆地線需經(jīng)申請作業(yè)、請示電調(diào)、停電確認、入場、驗電、掛接地線等六個步驟，整個過程至少需要半小時才能完成。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方后臺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)備檢測維修時間占天窗點的95%以上，操作簡單，無需再負重遠距離作業(yè)，經(jīng)過基本的操作知識培訓后，所有專業(yè)員工即可上崗實現(xiàn)獨立操作，整個接地過程可視化，接地裝置工作狀態(tài)自診斷，歷史操作過程及狀態(tài)信息可還原，大大提高了現(xiàn)場的工作效率。

圖2 作業(yè)時間對比（4個接地點）

圖3 專業(yè)維修時間對比

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

3.3 效果對比

經(jīng)過調(diào)查對比發(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)備充裕的維修時間。其中掛、拆地線作業(yè)時間對比及專業(yè)維修時間對比如圖2、圖3所示，接觸網(wǎng)可視化接地系統(tǒng)與人工作業(yè)各階段時間對比見附表。

4 結(jié)語

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，通過驗電、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，通過攝像頭實時監(jiān)控接地狀態(tài)，保證接地良好、可靠；在工作效率方面，通過遠程操作可節(jié)省接觸網(wǎng)驗電接地操作人員數(shù)量，大大提高了作業(yè)效率。