接觸網可視化接地系統在現代有軌電車中的應用分析

陳朋飛

（北京公交有軌電車有限公司，北京 100080）

1 分析背景

有軌電車接觸網系統和軌道交通類似，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+蓄電池以及接觸網供電。在使用接觸網供電時，其供電檢修維護的作業安全成為重點。出于安全考慮，運營單位規定，凡是在有電范圍內的設備設施安裝距離小于安全規定距離的，其檢修均必須在接觸網停電后在作業區域兩端對接觸網進行驗電、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、人力成本高以及設備故障率高。接觸網是有軌電車運行的電力供給線路，在有軌電車接觸網停電、地線掛接拆除時，各專業的協調作業量大、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 接觸網可視化接地系統介紹

可視化接地系統采用分層、分布式結構系統。系統由中心級管理層（OCC遠程監控主站）、站級管理層（站級監控主機）、設備層（接地裝置）、網絡通信層組成，分散布置、集中管理。具體組成如圖1所示。

圖1 接觸網可視化接地系統構成

（1） OCC監控主站設置在OCC指揮大廳調度臺，由電力調度統一進行管理，監控主站負責對站級可視化接地監控主機及可視化自動接地裝置進行遠程管理，實現遙控、遙信、遙測、遙視功能。OCC監控主站實時監測所有接地裝置的通訊狀況、接觸網各供電分區是否有電、接地裝置內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）站級可視化接地監控主機設置車站變電所，包括可視化接地系統站級監控主機及其附件?？梢暬拥乇O控主機負責對車站內可視化自動接地裝置進行管理，實現遙控、遙信、遙測功能。站級監控主機可遠程監控車站接地裝置的運行和操作，控制中心監控主站通過通信通道與站級監控主機聯系，從而對全部站級監控主機進行監控、操作。

（3）車輛段、停車場站級可視化接地監控主機設置在DCC調度臺上，包括可視化接地系統站級監控主機及其附件。可視化接地監控主機負責對段場內可視化自動接地裝置進行管理，實現遙控、遙信、遙測功能。OCC監控主站與DCC站級監控主機及復視系統之間的通信通道由通信系統提供，DCC站級監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、集線箱及光電轉換裝置組成。

（4）可視化自動接地裝置包括接地開關、攝像頭、帶電顯示屏、交換機等。接地裝置設置在接觸網上網隔離開關附近的匯流排或直接與隔離開關出線母排連接，實現接觸網驗電、拆掛地線的操作。接地裝置內的隔離開關兩端分別與接觸網和鋼軌連接，通過控制隔離開關的開合控制地線的拆掛。

為保證安全，在接地裝置中設置閉鎖裝置，如果檢測到接觸網處于帶電狀態，由于接地裝置的軟件設置、電氣聯鎖相關功能，閉鎖阻止接地裝置接地合閘操作。接地裝置箱體內安裝的攝像頭可以實現實時監控接地隔離開關的開合狀態，從而有效保證隔離開關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，并且在柜體上設置了透明觀測窗，可以用來識別隔離開關的開合狀態。

（5）接觸網可視化接地系統在軌道交通系統中的應用情況。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用。

應用接觸網可視化接地系統，檢修人員可通過逐一操作的方式在30分鐘內實現全線各接觸網供電分區的驗電、接地操作，有效地減少了人工搭接地線的時間，為接觸網的檢修維護工作提供了良好的保障。

3 接觸網可視化操作系統的實際應用效果分析

3.1 接觸網可視化接地裝置的應用風險

接觸網可視化接地系統中，接地裝置通過其接地隔離開關的刀閘直接將匯流排或者接觸線與鋼軌進行連接，存在接觸網帶電情況下誤合接地裝置或接地裝置未分開接觸網誤送電的風險，此類問題可以通過接地裝置內部閉鎖得到有效控制。

（1）接地裝置內設有電壓檢測裝置，檢測到接觸網帶電時無法實現接地。而且接地裝置中的隔離開關傳動機構是由內部電機驅動，可以在電機電源線路和該供電分區的兩臺上網隔離開關中增加閉鎖關系，上網隔開下達分合閘指令時，檢測接地裝置開關狀態并判斷能否分合閘，以決定執行機構鎖定或者動作命令，從而有效防止接觸網帶電誤接地的情況發生。

（2）高壓帶電閉鎖：接地裝置實時監測接觸網電壓，當接觸網電壓超過預設值時，裝置不能遠程或者本地控制。并在箱體設置電磁鎖，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，確認接觸網電壓符合預設值后，才能執行合閘操作。

（4）接地裝置柜體中安裝有攝像頭，可以實時監控接地裝置內隔離開關刀閘的閉合情況，操作前后可以準確地看到刀閘的分合狀態，直觀可靠。

（5）接觸網可視化接地系統還可能出現通信中斷、偶發性系統死機、個別部件故障等運營風險，在發生這些問題時，可停用故障點接地裝置，并采取原有的人工操作應對停電的接觸網供電分區驗電、拆掛地線，不會對接觸網供電系統停電檢修及其他專業施工作業產生影響。

3.2 接觸網可視化接地裝置的優點分析

3.2.1 提高了運行安全

在現有的接地模式中，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行情況完全取決于現場操作人員的素質及熟練程度，容易造成接觸網帶電掛接地線。

同時，接地線的掛拆狀態無法實時上報，可能造成接地線未拆除而接觸網送電的事故。采用可視化接地系統之后，操作人員與接觸網（軌）不直接接觸，裝置接地狀態閉鎖功能保障作業期間接觸網始終接地[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，可根據工況條件選擇工作方式，確保運營正常秩序。接地裝置開關分/合閘與接觸網（軌）停送電互鎖，可防止誤操作。

3.2.2 提高了作業人員的工作效率

在現行的接地模式下，每個區間掛、拆地線需經申請作業、請示電調、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后，調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，地線的掛設和拆除都可以控制在5分鐘以內，保障專業設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，經過基本的操作知識培訓后，所有專業員工即可上崗實現獨立操作，整個接地過程可視化，接地裝置工作狀態自診斷，歷史操作過程及狀態信息可還原，大大提高了現場的工作效率。

圖2 作業時間對比（4個接地點）

圖3 專業維修時間對比

附表 接觸網可視化接地系統與人工作業各階段時間對比

3.3 效果對比

經過調查對比發現，應用可視化接地系統可大幅節約作業時間，大大提高了掛、拆地線的操作效率，保障了專業設備充裕的維修時間。其中掛、拆地線作業時間對比及專業維修時間對比如圖2、圖3所示，接觸網可視化接地系統與人工作業各階段時間對比見附表。

4 結語

綜合以上分析，接觸網可視化接地系統適用于有軌電車。在安全性方面，通過驗電、系統、電氣等設置聯鎖，有效避免接觸網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，通過攝像頭實時監控接地狀態，保證接地良好、可靠；在工作效率方面，通過遠程操作可節省接觸網驗電接地操作人員數量，大大提高了作業效率。