宁波地铁车辆段检修作业安全联锁管理系统

张建昭

宁波地铁车辆段检修作业安全联锁管理系统

张建昭

针对目前宁波地铁车辆段检修作业的管理现状，分析人工管理方面不足之处和可能存在的安全隐患，研究一种利用技术手段代替人工管理的系统解决方案，并在宁波地铁车辆段应用。该系统采用先进的自动化控制技术，结合计算机逻辑判断，实现检修作业过程的安全管控，同时提高工作效率。

宁波地铁；车辆段；安全联锁；智能门控；视频联动

0 引言

轨道交通的安全运行离不开高质量的检修，车辆段检修作业是保障车辆安全的关键环节，虽然目前全国各地地铁运营公司制定了详细、完善的规章制度与管理措施来保障检修作业的安全运行，但现行的规章制度完全依靠人来保障执行，需要投入大量的人力资源，效率不高，可靠性也不高。

地铁车辆段检修作业过程，涉及接触网停送电、做安全措施、登平台检修等多个地点和多个作业环节，经分析，目前在作业过程中可能存在如下安全隐患：工作人员疏忽、精神疲倦、联系不周等人为因素容易造成走错股道、带电挂接地线、带电闯入检修平台、带接地设备送电等误操作；接地线没有规范化和电子化的管理，使用过程也缺乏有效监控；接触网停、送电与登检修平台作业没有形成联锁关系，不能保障登车顶作业人员的人身安全；工作票、操作票没有实现电子化管理，票内容与实际操作也没有形成技术关联，存在不按票操作的安全隐患等等。随着科技的进步、技术的发展，采用电子化、网络化技术手段来保障车辆段安全生产已成为运营管理的发展趋势。

1 目标方向

目前，国内正在积极探索保障车辆段检修作业安全的技术手段，相继出现过机械锁、电子锁、五防锁等方式，但大都只关注局部功能，缺乏系统性，可靠性不高，不能满足车辆段安全生产整体要求。

经过分析，笔者认为，要保障车辆段检修作业安全，满足安全生产的整体要求，必须解决以下几个问题：

（1）应对车辆段库区接触网停送电过程及登平台检修作业全过程的安全联锁管控，用技术手段保证作业过程中的人身和设备安全。

（2）必须对库内的关键设备（如接触网隔离开关状态、接触网接地状态、检修平台状态等）进行信息实时采集，并具备逻辑联锁控制。防止走错带电间隔、带电挂接地线、未做安全措施上平台检修等事故发生。

（3）应实现库区接地线的强制管理及地线状态实时监测，解决地线的误挂、漏挂、误拆、漏拆等问题。

（4）DCC检调应具备对库区重要设备信息进行在线监测、对作业工况及作业过程进行视频监视等功能。

（5）将操作票与现场作业技术关联，形成闭环的流程安全管控。

（6）应合理利用一些辅助手段，采用声、光形式对现场作业人员进行安全提示。

2 解决方案

通过对地铁车辆段检修安全管理的深入研究，提出了一种车辆段检修作业安全联锁管理系统解决方案，并在宁波地铁车辆段试运行。该系统解决方案将车辆段接触网停送电操作流程转变为计算机逻辑控制规则，由系统后台根据现场实时状态进行整体的逻辑判断和控制，充分利用安全联锁、信号监测、视频监控、智能告警、计算机逻辑控制等先进技术，对车辆段接触网停送电、安全措施到位情况与检修平台门进行技术关联和闭锁管理，确保车辆段检修作业人身和设备安全。

系统从车辆段安全生产的各地点、各流程综合考虑，在检修作业的各环节均融入安全管控，建立一个程序化、网络化、可视化、标准化的安全保障体系，实现了人机联控，不仅能保证车辆段检修作业安全，还能规范作业过程，提高工作效率

2.1 系统组成

车辆段检修作业安全联锁管理系统包含安全联锁、地线管理、智能门控、操作票管理、安全警示、调度反馈屏、视频联动几大功能模块，该系统为平台化、开放式系统，可以根据实际需求裁减或增加功能模块，不影响系统安全联锁核心功能的实现。图1是该系统功能框图，具体功能如下：

（1）安全联锁模块。该模块对库内关键设备（如接触网隔离开关、接地线、检修作业平台门等）进行安全联锁控制，具备模拟仿真、隔离刀闸强制闭锁、操作过程实时防误等功能，避免人为不确定因素，防止走错带电间隔、带电挂接地线等误操作。

（2）地线管理模块。该模块对库内接地线使用进行规范管理和安全管控，防止接地线误挂、误拆、漏挂、漏拆，并实现挂接地线前的强制验电、接地线状态实时监测、使用记录统计查询等功能。

（3）智能门控模块。该模块采集平台作业门状态，根据现场工况、人员权限，对作业门进行安全管控。

（4）操作票管理模块。该模块实现电子化开票，操作票与现场作业技术关联，形成闭环的流程安全管控。

（5）安全警示模块。该模块以LED显示及其他声、光的形式对作业人员进行安全警示，确保人员安全。

（6）调度反馈屏。该模块在DCC检调配置一面反馈屏，用于直观显示检修库所有股道的实时工况，包括接触网是否带电、是否接地线、检修平台是否有人工作等信息。

（7）视频联动模块。该模块对作业环境及设备状态远程监控，并具备操作视频联动、告警视频联动、巡视视频联动、事故现场记录等功能。

图1 车辆段检修作业安全联锁管理系统功能示意图

2.2 系统网络架构

系统采用分布式网络结构，在车辆段库区内设置有线局域网，调度室系统工作站通过有线网络与智能地线柜、钥匙管理机、测控装置、隔离刀闸位置采集装置、检修平台门禁控制、LED显示单元、安全警示灯、视频服务器、摄像机等装置相连，采集和控制相关设备。并在库区内搭建微功耗、蜂窝型工业无线局域网，通过无线网络与电脑钥匙、闭锁锁具、接地桩、验电桩、接地线、直流验电器等移动终端相连，组成一个有线和无线双重网络的安全管控系统。网络架构图如图2所示。

图2 车辆段检修作业安全联锁管理系统网络架构图

2.3 系统原理

车辆段检修作业安全联锁管理系统将车辆段接触网停送电操作流程转变为计算机逻辑控制规则，由系统后台根据现场实时状态进行整体逻辑判断和控制，利用逻辑控制、防误闭锁、信号监测、视频监控、智能告警等先进技术，对接触网停送电过程进行安全管控，确保车辆段检修作业安全。

首先，系统通过网络对现场重要设备信息进行实时采集，包括库前隔离刀闸状态、验电、挂接地线、检修平台等信息，由后台综合后，统一进行逻辑判断和防误闭锁，再通过系统总线控制和电脑钥匙操作终端对现场作业进行安全管控。

实际操作前，操作人员需在系统工作站利用密码登录系统，在系统界面对操作任务进行模拟、开票，系统自动根据现场设备状态和内置逻辑规则进行判断，判断通过后生成符合防误逻辑的操作序列并传送到电脑钥匙，对违反规则的禁止操作。

系统生成正确的操作票后，操作人员用电脑钥匙，根据电脑钥匙提示，到现场指定位置按操作票依次进行解锁和操作，保证作业过程正确。在操作过程中，系统后台会根据当前工况，对库区各股道接触轨停送电、安全措施到位情况以及检修平台形成关联互锁，保证检修前接触网停电并做好安全措施后才能登平台作业；保证检修结束后，检修人员全部撤离检修平台，并拆除接地线后，接触网才能送电。

同时，系统会根据当前工况，自动控制安全警示装置，以声、光等形式对检修人员进行安全警示，比如，利用LED显示单元显示接触网有电、无电，利用作业灯提醒当前能否开平台门，利用黄色闪烁警示灯提醒人员撤离平台、利用自动或人工喊话提醒作业人员等。系统还在库区内适当位置设置若干高速球形摄像机，通过后台计算机的协调控制，实现操作过程的视频联动监护。

2.4 系统工作流程

车辆段检修作业安全管理系统工作流程是：工作班组申请停电→调度审批→开停电操作票→操作人、监护人拿电脑钥匙去现场停电操作→系统授权后，检修人员刷卡开作业门，登车顶现场作业→检修作业完成，撤离检修平台→系统确认送电条件满足后，开送电操作票→操作人、监护人拿电脑钥匙去现场送电操作→工作负责人完成工作表单。

具体工作流程说明如下：

（1）作业负责人向检修调度申请断电，检修调度向车厂调度提出申请，操作人及监护人填写《接触网断电、送电申请表》。

（2）车厂调度审核。

（3）审核通过后，操作人在管理工作站进行停电模拟预演，开出正确的停电倒闸操作票，并传票给电脑钥匙。

（4）操作人、监护人拿电脑钥匙到现场，先确认股道正确以及线路无负载，车辆必须处于降弓状态才能正式操作。先用电脑钥匙对隔离刀闸进行解锁，然后拉开隔离刀闸。用电脑钥匙对验电桩解锁，对接触网进行验电，验明无电后，取出相应接地线，解锁接地桩，在接触网上挂接地线，拆除验电器，操作完成，电脑钥匙回传。

（5）确认停电完成后，系统授权，检修人员刷卡打开作业门，登检修平台作业。

（6）检修作业完成后，人员撤离平台。

（7）确认平台已清场，满足送电条件后，作业负责人向检修调度申请送电，检修调度向车厂调度提出申请，操作人及监护人填写《接触网断电、送电申请表》。

（8）调度审核。

（9）审核通过后，操作人在管理工作站进行送电模拟预演，开出正确的送电倒闸操作票，并传票给电脑钥匙。

（10）操作人、监护人拿电脑钥匙到现场，先确认该送电平台已彻底清场，作业门已闭锁，才能正式操作。先用电脑钥匙对接地桩进行解锁，拆除接地线并归还，对隔离刀闸进行解锁，合上隔离刀闸，送电完成，电脑钥匙回传。

（11）回调度室汇报，完成其他相关表单。

3 应用效果

通过对地铁车辆段检修作业安全管理的研究，本文提出了车辆段检修作业安全联锁管理系统解决方案，并在宁波地铁1号线一期车辆段成功应用。实践证明，车辆段检修作业安全联锁管理系统实现了地铁车辆段安全保障从“局部”提升为“系统整体”， 作业安全从“人控”转换为“技术控制”，流程管理从“人工”转换为“电子、网络化”，作业监管从“就地”转换为“远程”，既提高了轨道交通供电运行的安全性，又提升了工作效率、降低了运营成本，具有巨大的经济效益和社会效益。

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With regard to current management situation of inspection operation of rolling stock depot of Ningbo subway, on basis of analysis of insufficiency and potential safety hazards in aspect of manual management, a system solution of technical approach is developed to replace the manual management, and is applied in rolling stock depot of Ningbo subway. The system adopts advanced automation control technology combining computer logic judgment, accomplishes safety control of inspection operation process and improves working efficiency at the same time.

Ningbo subway; rolling stock depot; safety interlocking system; intelligent gate control; video linkage

U231

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1007-936X(2015)02-0040-03

2014-08-01

张建昭.宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司，工程师，电话：13967827957。