南昌地鐵1號線車輛檢修庫安全聯鎖系統研究

楊文銳，王孔明，喬海洋

（1.南昌軌道交通集團有限公司，江西 南昌330000；2.中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都610031；3.中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春130062）

南昌地鐵1號線車輛檢修庫安全聯鎖系統研究

楊文銳1，王孔明2，喬海洋3

（1.南昌軌道交通集團有限公司，江西 南昌330000；2.中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都610031；3.中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春130062）

簡述南昌地鐵1號線車輛檢修庫工藝設計情況，對該庫安全聯鎖風險進行分析。針對安全聯鎖風險，提出基于安全聯鎖監控系統的解決方案。最后研究確定了系統的構成、主要功能、電氣連鎖方案和主要設備接口。

地鐵；車輛；定修；安全聯鎖

國內地鐵車輛段一般將定修線、臨修線合并設置為定臨修庫，靜調線單獨設為靜調庫。在南昌地鐵1號線車輛段設計過程中，結合專家評審意見經研究取消了單設的靜調庫，利用兩條定修線中的1條兼做靜調線，將1條定修線（兼靜調線）、1條定修線、1條臨修線合并設置為車輛綜合檢修庫（下面簡稱“綜合庫”），尚屬國內首次嘗試。

采用綜合庫設計大幅節省了工程投資并節約了土地資源，但綜合庫承擔的定修、臨修、靜調3種功能易互相沖突，易引起作業人員和設備安全事故，帶來復雜的安全連鎖問題；因此，有必要對綜合庫安全聯鎖進行研究。

1 綜合庫工藝設計概況

南昌地鐵1號線是南昌地鐵線網中首條骨干線，計劃2015年年底開通試運營，采用B型車6輛編組、DC 1 500 V架空接觸網授電方式，設1處瑤湖車輛段和1處蛟橋停車場。其中，瑤湖車輛段承擔全線配屬列車的定修、臨修任務，部分列車的雙周/三月檢、停車/列檢任務；蛟橋停車場承擔部分列車的雙周/三月檢、停車/列檢任務。

1.1 檢修工作量和設計規模

根據南昌地鐵1號線行車組織設計，計算了檢修工作量[2]，如表1所示。根據表1遠期定修需求為1.1列位，向上取整按2列位設計，但存在能力較大浪費。靜調需設計1列位，如果按常規設計則靜調庫尺寸一般為9 m×156 m，庫內設1條156 m長的靜調線（整體道床）。考慮到定修線設備設施與靜調相差不大，且定修能力富裕較大，因此取消單設的靜調庫，對其中1條定修線進行適應改造后兼做靜調線，可以大幅節約工程投資。將定修線（其中1條兼靜調線）、臨修線合并設置為綜合庫，確定的瑤湖車輛段綜合庫設計規模為1條定修兼靜調線，1條定修線，一條臨修線。

表1 檢修工作量計算表Tab.1 Maintenance capacity calculation

1.2 綜合庫工藝設計

綜合庫庫長156 m，寬25 m，庫內設臨修線1列位、定修線1列位、定修兼靜調線1列位，設10 t橋式起重機1臺、2 t橋式起重機1臺。臨修線為了方便臨修架車，設1組固定式地下架車機組（架1單元車）。定修線、定修兼靜調線為架空股道，定修兼靜調線兩側設低地面，定修線一側設寬檢查坑。定修線、定修兼靜調線之間設置雙層作業平臺（包括中間作業平臺、車頂作業平臺），并在車頂對側設置車頂護欄；定修靜調線靠墻一側設置中間作業平臺如圖1，圖2所示。

臨修線、定修線不掛設接觸網，定修兼靜調線設有側移式接觸網便于列車升弓靜調。當接觸網不工作時收回到靠墻非工作位并斷電；當靜調需要升弓測試時，接觸網擺動90°到定修兼靜調線正上方工作位，然后操作接觸網隔離開關閉合，接觸網則通電。當需要定修作業時，作業人員需要通過定修線與定修兼靜調線之間設置的車頂作業平臺到車頂進行作業，為了確保人員安全，設置了門禁系統。

圖1 綜合庫平面布置示意圖Fig.1 Compositive workshop plane layout

圖2 綜合庫剖面圖Fig.2 Compositive workshop section plan

2 安全風險及安全聯鎖關系

2.1 安全風險

采用綜合庫設計模式在國內是一個創新，雖然減少了房建和占地規模、節省了工程投資，但引起較復雜的安全聯鎖問題。經研究分析，主要存在以下安全風險：

1）起重機與側移式接觸網之間的安全風險。起重機工作時，吊鉤容易觸碰處于工作位的接觸網，此時接觸網帶電，易導致起重機操作人員觸電。

2）側移式接觸網與車頂人員作業安全風險。當作業人員通過車頂平臺登頂開展定修作業時，存在觸碰正處于工作位時的側移式接觸網而觸電的風險。

2.2 安全聯鎖關系

通過前面的安全風險分析，存在以下安全聯鎖關系：

1）接觸網工作時，人不得上平臺，且起重機不得啟動；

2）起重機工作時，接觸網應鎖定在非工作位，接觸網隔離開關斷開；

3）接觸網工作時，人不得上車頂平臺；

4）人在車頂作業時，接觸網應鎖定在非工作位，接觸網隔離開關斷開。

3 安全聯鎖監控系統方案

針對安全聯鎖關系，研究在綜合庫內設置綜合庫安全聯鎖監控系統，通過對側移式接觸網、接觸網隔離開關、門禁、起重機等進行聯鎖控制，實現作業安全聯鎖，確保作業人員和設備安全。在綜合庫內尾端設置安全聯鎖監控室，由值班人員對現場監控，并操作安全聯鎖監控系統控制終端實現安全聯鎖。

圖3 綜合庫安全聯鎖系統安裝布置圖Fig.3 Installation layout for the safety interlock system of compositive workshop

3.1 系統構成

安全聯鎖監控系統以PLC網絡控制系統為核心，主要由計算機控制與顯示單元、門禁控制單元、安全警示單元和視頻監視單元等部分構成。

3.1.1 PLC網絡控制系統

定修線、定修兼靜調線分別設計一組以PLC為核心控制器的電氣控制柜。PLC根據輸入量的各種不同組合狀態控制LED有無電顯示屏、作業門指示燈、黃色閃爍警示燈等設備的狀態，各股道PLC子站的狀態通過通訊總線和安全聯鎖監控室的PLC主站進行通訊，PLC主站和操縱臺的計算機進行通訊，在計算機上實時顯示各股道的狀態。

3.1.2 計算機控制與顯示單元

在安全聯鎖監控室設有計算機控制與顯示單元，利用工控軟件的工程瀏覽器開發的控制界面在運行后顯示窗口可顯示出下列內容：

1）接觸網是否帶電；

2）車頂平臺作業門指示燈狀態；

3）工位切換按鈕。

界面設計客觀顯示現場情況，通過界面可以一目了然地觀察到庫房內各股道檢修臺位的情況。各股道可以用屏幕上的按鈕進行切換。

3.1.3 門禁控制單元

進出車頂作業平臺兩端的作業門上各設1套門禁裝置。各作業門處設紅、綠兩色指示燈，紅色指示燈亮表示禁止作業人員通過作業門，同時，門禁裝置電磁鎖自動鎖閉作業門；綠色指示燈亮表示允許作業人員進出作業門，門禁裝置自動解鎖作業門處的電磁鎖，作業人員通過刷卡可以進出作業門，確保每次只能通過一個人，此信息通過通訊總線輸入到安全聯鎖監控室計算機進行記錄。

3.1.4 安全警示單元

系統設有安全警示子系統，以聲、光的形式對作業人員進行安全提示，具體構成及功能如下：

1）黃色閃爍警示燈。在車頂作業平臺上的黃色閃爍警示燈，用于警示尚滯留在作業平臺上的作業人員迅速撤離。接觸網隔離開關閉合前，按下警示燈啟動按鈕，警示燈閃爍30 s后自動停止。

2）LED顯示屏。在定修兼靜調線車頂作業平臺兩端合適位置設表示接觸網通電狀態的LED顯示屏，用于對作業人員進行安全警示，以紅色“有電”和綠色“無電”顯示接觸網是否有電。接觸網開關斷開時，LED顯示屏顯示綠色“無電”兩個字，接觸網開關閉合時，LED顯示屏顯示紅色“有電”兩個字。

3）作業指示燈。設在車頂平臺作業門處，紅色指示燈亮表示禁止作業人員通過作業門，同時，門禁裝置電磁鎖自動鎖閉作業門；綠色指示燈亮表示允許作業人員打開作業門，門禁裝置自動解鎖作業門處的電磁鎖，作業人員通過刷卡后可以進出作業門。

4）廣播。庫內設廣播系統，用于庫內進車、接觸網通電前的提示或其它廣播通知。5）無線對講機。用于作業人員及時溝通信息，每列位配置無線對講機2臺。

3.1.5 視頻監視單元

為便于安全聯鎖監控室值班人員及時掌握庫內作業狀態，系統通過多路快速球型攝像機及槍型攝像機對庫內雙層作業平臺及車頂人員動態、車輛進出庫情況進行實時監視，并在安全聯鎖監控室通過液晶大顯示屏實時分屏監視。系統具有視頻信息的儲存、瀏覽功能。

3.2 系統設備主要功能

1）系統主機。系統主機（工控機）配置——Intel雙核處理器，主頻大于1 200 MHz/內存容量1 G/硬盤容量80 G，顯示器類型：21英寸液晶顯示器；其他配置：100 M網卡/USB口/鍵盤/鼠標；電源：三相五線制，AC380 V，設備功率不大于8 kW。

2）LED顯示屏。供電電源：AC220V±10%；外形尺寸：不大于700 mm（長）×400 mm（寬）；顯示距離：不小于150 m。

3）PLC（可編程控制器）。輸入輸出點數：256點（擴展并用）；運算處理速度：基本指令0.08 μs/指令。

4）攝像頭。高速一體化球型攝像機（庫外）為全天候外懸吊式日/夜型攝像機，嵌墻安裝，230VAC，18倍光學變焦，彩色轉黑白，晝夜轉換，帶加熱器和風扇；高速一體化球型攝像機（庫內）為懸吊式彩色球型攝像機，吊桿式懸掛，4VAC，18倍光學變焦，彩色轉黑白，晝夜轉換；槍型攝像機為10倍光學變焦。

5）液晶顯示大屏。規格：36英寸LED。

4 電氣聯鎖方案

安全聯鎖監控系統與各設備之間的電氣聯鎖方案設計如下：

1）側移式接觸網擺出到工作位、接觸網隔離開關閉合的聯鎖方案，如圖4所示。

圖4 側移式接觸網－接觸網隔離開關連鎖方案Fig.4 Interlock plan for overhead contact system(ab.OCS)and OCS isolating switches

2）接觸網隔離開關閉合與作業門指示燈、門禁、LED屏、起重機的聯鎖方案，如圖5所示。

圖5 接觸網隔離開關－門禁－LED屏－起重機連鎖方案Fig.5 Interlock plan for OCS isolation switches-access control system-LED screen-crane

3）接觸網擺回至非工作位、接觸網開關分閘與LED屏、門禁、作業指示燈、起重機的聯鎖方案，如圖6所示。

圖6 接觸網－隔離開關－門禁－起重機等連鎖方案Fig.6 Interlock plan for OCS-OCS isolating switches-access control system-crane

4）起重機工作狀態與側移式接觸網、接觸網隔離開關聯鎖方案，如圖7所示。

圖7 起重機－隔離網開關連鎖方案Fig.7 Interlock plan for crane and OCS isolating switches

5 主要設備接口

1）雙層作業平臺。雙層作業平臺應配套提供安全作業門，并預留安裝門禁鎖的位置。

2）接觸網開關柜。接觸網開關柜應向安全聯鎖監控系統提供：接觸網開關分閘到位的干接點信號，即開關分閘到位時，此接點閉合；接觸網開關合閘到位的干接點信號，即開關合閘到位時，此接點閉合。

3）側移式接觸網。側移式接觸網系統需要向安全聯鎖監控系統提供：接觸網擺到工作位的干接點信號，及接觸網到工作位時，此接點閉合；接觸網擺回到非工作位的干接點信號，即接觸網擺回至非工作位時，該接點閉合。側移式接觸網系統控制電源受安全聯鎖監控系統控制，即安全聯鎖監控系統提供的無源干接點閉合時，本設備方可動作。

4）起重機。橋式起重機為安全聯鎖監控系統提供大、小車（含吊鉤）在初始位的一個總的干接點信號，即當大、小車（含吊鉤）都在初始位時，該接點閉合。橋式起重機控制電源受側移式接觸網控制，即側移式接觸網提供的無源干接點閉合時，起重機方可動作。

6 結束語

取消單獨設計的靜調庫，將定修兼靜調線與臨修線合并設計成綜合庫，在國內是一個新的嘗試。目前，供貨商正按設計的安全聯鎖系統方案進行設備安裝、調試，待南昌地鐵1號線于2015年年底開通進行進一步的運營檢驗，屆時根據運營反饋意見進一步改進。

[1]中華人民共和國住房與城鄉建設部.GB 50157-2013,地鐵設計規范[S].北京：中國建筑專業出版社，2013.

[2]南昌地鐵1號線瑤湖定修單施工圖設計工藝設計圖冊[Z].南昌：中鐵二院工程集團有限責任公司，2013.

[3]傅八路.動車組檢修庫活動接觸網研制方案與工藝[J].交通科技，2009（3）：118-120.

[4]張建昭.寧波地鐵車輛段檢修作業安全聯鎖管理系統[J].電氣化鐵道，2015（2）：40-42.

[5]熊亮，張鍇.一種新型接觸網開關綜合監控系統的設計與實現[J].華東交通大學學報，2012，（4）：86-91.

[6]張龍，姜連青.安全聯鎖控制系統在青島動車所的應用[J].鐵道標準設計，2008（11）：102-104.

[7]林知明，陳興鋒，林響.基于移動終端的供電段設備跟蹤管理系統[J].華東交通大學學報，2014，31（1）：44-49.

[8]黃穎.南昌軌道交通消防安全管理的思考[J].華東交通大學學報,2014，31（3）:74-79.

[9]劉舉平，余為清，葉江陵.鐵路作業庫進出路自動信息提示系統設計[J].華東交通大學學報,2012，29（6）:61-64.

Study on the Safety Interlock System of Vehicle Maintenance Workshop of Nanchang Metro Line 1

Yang Wenrui1，Wang Kongming2，Qiao Haiyang3
(1.Nanchang Rail Transit Group Co.,Ltd.,Nanchang 330000,China；2.The 2nd China Railway Engineering Group Co.,Ltd.,Chengdu 610031,China；3.CRRC Changchun Railway Vehicles Co.,Ltd.,Changchun130062，China)

The process design of vehicle maintenance workshop of Nanchang metro line 1 is generally introduced. The safety interlock risks in vehicle maintenance workshop are analyzed.Aiming at the safety interlock risk,solutions based on the safety interlock monitoring system is proposed.Finally，the system composition,the main function,the electrical interlock plan and the main interface are studied and determined.

metro；vehicle；periodical repair；safety interlock

U291

A

1005-0523（2015）06-0020-07

(責任編輯 姜紅貴)

2015－09-12

楊文銳（1978—），男，工程師，主要研究方向為城市軌道交通運營管理。