长大距离下的洗车机无人值守技术改造

詹城伟，王洪峥，钟佳丽，曾伟鹏

（广州地铁集团有限公司，广州 510000）

0 引言

广州地铁各线洗车机清洗列车都要安排一名维修人员在现场值守，辅助完成列车清洗作业。据统计分析，每天洗车作业大约需要消耗8个工时，但是真正需要人员辅助完成的作业仅需要2 h左右，有效工时利用率非常低。如果将洗车机监控及应急操作部分放置在DCC，由DCC检修调度兼顾监控洗车作业，洗车机现场无需安排操作人员值守，可达到节约人力的目的。

国内不同城市地铁对洗车机无人值守进行了研究。范俊韬等[1]提到了在广佛线洗车机通过硬线控制电缆直连的方式实现控制信号传输至DCC的方案进行改造。但是广州地铁二十一号线各场段配置的洗车机距离DCC距离较远，且洗车机未预留无人值守模式相关接口。因此希望通过对洗车机进行局部改造解决控制信号远程传输的问题，实现长大距离下洗车机的无人值守功能。

1 改造现场条件

广州地铁二十一号线各场段6台洗车机与DCC控制室距离如表1所示，除水西停车场洗车机与DCC控制室距离小于1 000 m外，其余场段均大于1 000 m。现场洗车机与DCC控制室之间无预留光缆与电缆，信号的远距离传输是本次改造的难点。

表1 各段场洗车机与DCC控制室距离

2 整体系统设计

为解决长距离的监控视频和控制信号远程传输难题，将尚文娟[2]、曾磊[3]、夏季[4]等人关于洗车机无人值守的研究进行对比，经仔细调研提出一种基于光纤通讯的改造方案，光纤中继器在其他行业也有成熟的应用[5]，该方案整体框图如图1所示。通过光纤收发器-光纤-光纤收发器传输监控视频，在DCC设置1台监控计算机，实现远程视频监控功能；通过开关量光纤中继器-光纤-开关量光纤中继器将控制信号进行光电信号转换与传输，在DCC设置1个控制盒，实现远程状态监控及应急操作的功能。

2.1 DCC终端控制盒

DCC室新增设置1个电控盒，功能包括电源指示、蜂鸣报警器、报警指示灯、报警复位、急停开关。DCC人员可通过控制盒了解洗车机的基本状态并进行紧急控制。如图2所示。

图1 长大距离下无人值守改造网络拓扑

图2 DCC无人值守控制盒

图中各指示灯按钮功能如下。

（1）电源指示灯：指示洗车机上电状态。

（2）蜂鸣报警器：洗车机故障报警时发出蜂鸣报警，提示DCC人员进行处理。

（3）报警指示灯：洗车机故障报警指示。

（4）复位按钮：复位消音。

（5）急停开关：拍下急停开关，洗车机复位停止动作。

2.2 控制信号远程传输

采用光纤通讯代替传统电缆通讯，传输洗车机与DCC之间的控制信号，使用工业级开关量光纤中继器进行连接并实现光电信号转换。开关量光纤中继器成对使用，可以在输入设备端将洗车机开关量信号的电缆通讯转换为光纤通讯，在输出设备端接收光信号，再将其转换为开关量信号，实现洗车机控制信号的远距离传输。

2.2.1 产品选型

根据洗车机本地及DCC远程控制端远程传输信号数量需求，选择深圳易控达YOS4型号双向四通道的开关量光纤中继器实现光电信号转换。YOS4型号中继器为工业级开关量光纤中继器，支持4路干触点输入，继电器输出，单双纤可选（单双向），单多模可选（多模0～2 km、单模0～20 km），光接口类型ST/SC/FC可选，标配ST。

2.2.2 光纤连接方法

本次改造中该设备需配对使用，光纤须交叉连接，即一端TX接对端RX，RX接对端TX。由于洗车机本地及DCC远程控制端均需要发送和接收信号，信号采用双向双纤传输。DCC控制室与洗车机光纤可通过车辆段现有的线槽和廊道进行敷设，同时在DCC控制室与洗车机两端设置熔纤盒，熔纤成端后通过跳纤连接值开关量光纤中继器。

2.2.3 控制信号远程传输电路

开关量光纤中继器输入方式为干触点输入，输出方式为继电器输出[6]。从DCC至洗车机的报警复位、急停开关、急停开关反馈输入信号，接入DCC端开关量光纤中继器输入触点，从洗车机本地开关量光纤中继器输出开关量信号。其中报警复位、急停开关反馈一端需接入24 V供电，一端并联接入原控制电路，急停开关[7]输出触点直接串联进安全回路中，实现远程急停功能。从洗车机至到DCC的报警指示、电源指示、蜂鸣报警器、输入信号通过中间继电器将高低电平信号转换为开关信号输入到中继器，从DCC中继器输出开关信号，控制回路需接入DC24 V电源供电。

接口电路在洗车机原电路基础上进行修改，具体局部改造电路原理如下。

（1）急停控制

原始急停回路如下，EM1-EM7急停开关的常闭触点串联接入安全继电器SF1。DCC远程控制端光纤中继器输入端DI2-/DI2+接入急停开关常开触点。洗车机本地电柜内，光纤中继器输出脚D02P/D02C为一对常闭触点串联接入EM1-EM7急停回路中，当D02P/D02C常闭触点被触发断开时，急停回路断开。具体接线断开EC-ED:4端子接线，一端接D02P，一端接D02C。DCC远程控制端光纤中继器输入端DI3-/DI3+接入急停开关常开触点。洗车机本地电柜内，光纤中继器输出脚D03P/D03O为一对常开触点，D03O接入+24 V电源，D03P并联接入EC-ED∶10，通过X1.6向PLC急停开关反馈触点状态。

（2）报警复位

DCC远程控制端光纤中继器输入端DI1-/DI1+接入报警解除按钮常开触点。洗车机本地端，光纤中继器输出脚D01P/D01O为一对常开触点，D01O接+24 V电源，D01P并联接入EC-ED:6，向PLC输入报警解除信号。

（3）报警指示灯、电源指示及蜂鸣报警器

通过24 V中间继电器将PLC输出的报警指示灯、电源指示、蜂鸣报警器高低电平信号转换为开关量信号，分别接入洗车机本地端开关量光纤中继器输入端DI1-/DI1+、DI2-/DI2+、DI3-/DI3+。在DCC控制端光纤中继器输出端D01P/D01O、D02P/D02O、D03P/D03O分别接入远程报警指示灯、电源指示、蜂鸣报警器，指示洗车机本地设备状态。

综合考虑以上因素，最终形成改造电路如图3所示。

2.3 监控视频远程传输方案

在DCC控制室设置1台计算机主机和显示器，计算机主机通过光纤收发器—光纤—光纤收发器—网络交换机传输路径，接入原有视频监控局域网，在DCC监控电脑通过IE浏览器登陆监控视频刻录机IP可获取洗车机本地监控视频。

图3 远程控制系统电路

2.4 程序优化

改造前二十一号线洗车机每清洗完一列车后，需操作人员手动复位一次才能进行下辆列车清洗。为实现清洗结束后自动复位，减少DCC操作人员开关“手动/自动开关按钮”的操作，对PLC程序[8]进行修改，修改源程序段为在清洗结束后调取“FC80停止复位”程序块，实现程序自动复位，连续清洗下辆列车。如图4所示。

图4 自动复位程序段修改

3 改造成果

目前广州地铁象岭停车场、水西停车场洗车机已经应用此方案完成改造，投入使用，如图5所示。经现场试验效果如下。

（1）DCC监控电脑可以清晰地获取洗车机本地监控视频，不存在明显延时。

图5 现场使用照片

（2）洗车过程中模拟故障，DCC远程控制盘蜂鸣报警器迅速响起，报警指示灯即刻亮灯。

（3）DCC远程监控人员听到报警后，拍下急停按钮，边刷可立即摆回原位，司机可操纵列车安全通过；按下复位按钮可对故障报警消音。

4 结束语

针对二十一号线各场段洗车机与DCC控制室距离远的问题，基于光纤通讯，提出了一种能够有效远程传输视频和控制信号的改造方案，其中主要通过开关量光纤中继器实现控制信号光电转换，进行远程传输。结合开关量光纤中继器输入、输出的特点，对洗车机原控制电路进行改造。该改造方案打破了以往改造距离的限制，改造成本低，只需对洗车机进行局部改造，为本身不具备无人值守功能及接口的洗车机进行改造提供了参考。