可視化直流驗電接地系統在既有線改造中的應用

程明 余運嵩

摘要：隨著軌道交通行業的快速發展，國內地鐵公司已逐漸由單線運營向網絡化運營過渡，同時伴隨著運營時間延長，夜問正線軌行區有效施工作業時間進一步壓縮，勢必造成施工資源的緊張，為節省防護設置時間，提高施工作業利用率，對既有線進行可視化接地系統改造，以解決施工資源不足以及運營時間延長造成的檢修時間不足的問題。

關鍵詞：地鐵;可視化接地系統;既有線;改造

一、行業現狀

根據不完全統計，國內部分地鐵公司已完成獨立組網的可視化接地系統在既有線的改造，部分尚處于調試階段，部分地鐵也在既有線路逐步推行，國內地鐵既有線可視化改造見表1。

二、存在的問題

（一）施工限制

人工掛拆地線方式受人員及工器具限制，每個人工點各線路在保證接觸網本專業檢修作業外僅能提供一個配合作業資源，無法滿足更多的配合作業需求。

（二）存在安全風險

接觸網設備停電后可能會殘留高壓電，在地線掛設過程中誤送電和忘拆、漏拆地線等情況，都會存在極大的安全隱患。

（三）施工利用率低

單次作業為提高施工作業時間利用率，通常設置不少于2組掛地線人員，每組2人，每組掛地線人員至少需要掛拆2組地線，地線作業所需攜帶的工具數量多、重量大，地線掛設點相距較遠，工人勞動強度非常大，人員掛接地線耗費時間較長，人工利用率差。

三、可視化設備改造

（一）可視化系統組成

（1）設備層級分類

既有線可視化改造主要由中央級管理層、站級設備管理層兩部分組成。中央級管理層為系統工作站，設置于控制中心，對可視化接地系統實行統一管理，集中控制。站級管理層由接地柜和通信柜組成，接地柜和通信柜通過光纖實現信息傳輸。

（2）網絡架構

可視化既有線改造主網絡使用光纜連接各站級可視化接地通信柜，通信柜和站級接地柜之間通過光纖連接，利用綜合監控系統集成組網。

（二）可行性分析

（1）現場條件

可視化接地系統由中央級設備、站級設備組成。根據可視化設備的安裝條件，需對改造線路進行現場勘查并滿足安裝條件，在軌行區加裝可視化接地柜，設備房內加裝站級設備，控制中心加裝中央級設備，包含主機和服務器。

（2）經濟效益

按照目前地鐵施工作業計劃執行情況進行分析，平均每天每條線約3個停電掛地線類施工作業，每個作業組掛拆地線各需4人，人均工資按照每人每天300元，工器具按照10年報廢期進行計算，每天的施工成本約為3600元。以一條具備8個牽混所的地鐵線路進行可視化改造為例，可視化系統改造費用約為700萬元，按照20年大修期進行計算，每年的設備檢修維護費用約為1萬元。那么平均每天的施工成本約為2000元，每天節省費用約為1600元，降低成本約為44.4%，然而采用可視化接地系統后延長軌行區施工資源帶來的效益未計算在內，由此推算，既有線可視化改造后經濟效益較為明顯。

（3）人力效益

采用可視化接地系統可節約人力，減輕了繁重體力勞動，有效緩解觸網維護人員不足的情況，減少了夜間后勤車輛和交通的額外付出，為公司取得較大人力經濟效益并符合持續發展方向。

（4）操作權限

結合國內軌道交通行業可視化接地系統中央級控制權限分配情況，既有線可視化改造后中央級控制權限可進行如下分配：

①正線、車輛段、停車場庫外大區的停電并掛地線作業，建議可視化接地系統中央級控制權限歸屬電力調度。

②車輛段、停車場庫內車輛檢修，單股道安裝可視化接地設備的情況，建議可視化接地系統控制權限歸屬車輛專業。

（三）運營管理效益

可視化接地線系統較人工掛地線存在較多的優勢，管理效益明顯，具體分析如表2：

由表2可看出，雖然人工掛拆地線所需的前期投資較少，但其附帶的安全隱患、工作效率、人工成本、勞動強度較高且工作效率低下，可視化接地系統的運營管理效益如下：

（1）開放施工資源

人工接掛地線由于受人為限制，施工資源緊張尤為明顯。而軌行區內隧道堵漏、通信天線檢測、風機檢修、軌頂風道檢查等各專業較多，距離接觸網1米以內的施工均需要配合停電掛地線，人工掛地線模式遠不能滿足配合作業需求。可視化接地裝置則不受掛地線人員限制，能提供充足的施工資源。

（2）提高施工資源利用率

以單個施工作業為例，由表2傳統人工掛拆地線方式共需40分鐘，采用可視化自動接地所需時間為10分鐘，可節約30分鐘。一個施工點按3.5小時計算，檢修作業時間利用率可由80.9%提高到95.2%，進一步增加檢修維護時間，提高提升工作效率。

（3）提高安全保障

人工掛拆地線操作步驟繁多，耗時較長，易出現地線的漏掛、錯掛、漏拆、錯拆問題，操作失誤易造成人員受傷及設備損壞。可視化接地系統可實現接觸網帶電檢測、帶電狀態顯示、驗電、殘壓放電、遠程可視化驗電接地操作、就地電動和手動操作、合閘驗電閉鎖、隔離開關合閘閉鎖、接觸網接地防護狀態顯示、軟件密鑰等功能，從而實現更安全、更快捷的智能化防護。

（4）提高智能化水平

可視化既有線改造項目符合《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》（2020.3.12發布）智慧運維2025的目標，提升運維效率，減少維護人工的作業強度，符合發展戰略，構建地鐵信息化集成平臺，通過技術手段保障了接觸網停電作業的安全可靠性，避免了誤操作等人為因素，降低人員管理風險，滿足了各專業停電檢修作業的需求，提升設備維保質量。

（四）必要性分析

（1）可視化接地裝置的集控模式可以取代傳統的人工驗電、接掛地線的模式，縮短接掛地線時間，避免了施工資源的浪費，提高施工時間利用率。

（2）保證人員和設備的安全的基礎上，降低人員接掛地線工作強度，進一步提高檢修作業利用效率。

（3）可視化接地裝置的閉鎖關系，可以從技術方面起到安全控制的作用，避免驗電接地過程中的接觸網誤送電對人員、設備的傷害。

四、改造要求

可視化接地系統在既有線的改造，對有效施工時間、人員施工素質、成品保護等提出了較高的要求，施工安全和施工技術均需要根據施工編制應遵循下列原則：（1）滿足既有線可視化改造指導性和綜合性施工組織設計;（2）進行技術、經濟方案的比選，確定最終改造方案;（3）完善可視化改造施工工藝，積極采用新技術、新工藝;（4）根據既有線改造施工特點和工期要求，合理安排施工進度和工序的銜接，確保工程質量;（5）不影響既有線地鐵設備，確保安全運營;（6）符合環境保護，安全生產及職業健康有關法律、法規的要求。

五、結語

可視化的既有線改造符合地鐵網絡化運營需求，可實現安全防護設置的自動化、智能化、信息化，目前國內擁有可視化接地系統的地鐵公司數量呈現遞增趨勢，可視化接地系統在作業效率提升、時間成本控制方面得到改善，同時能滿足作業人員和設備的安全管理，在軌道交通行業必將得到廣泛應用。