接触网可视化接地系统在现代有轨电车中的应用分析

陈朋飞

（北京公交有轨电车有限公司，北京 100080）

1 分析背景

有轨电车接触网系统和轨道交通类似，大部分为地面线路、高架线路以及少部分下穿重要路口的短距离隧道，供电模式有地面供电、超级电容+蓄电池以及接触网供电。在使用接触网供电时，其供电检修维护的作业安全成为重点。出于安全考虑，运营单位规定，凡是在有电范围内的设备设施安装距离小于安全规定距离的，其检修均必须在接触网停电后在作业区域两端对接触网进行验电、挂接地线操作[1]。此种方式的验电、挂地线工作过程存在大量弊端，如安全保障低、工作效率低、工作强度高、人力成本高以及设备故障率高。接触网是有轨电车运行的电力供给线路，在有轨电车接触网停电、地线挂接拆除时，各专业的协调作业量大、停电维护检修过程繁杂，很多时候由于人员配置不能满足停电、挂拆地线的配合作业需求，因此很可能严重影响检修计划安排，使有轨电车的运营不能得到充足有力的保障。

2 接触网可视化接地系统介绍

可视化接地系统采用分层、分布式结构系统。系统由中心级管理层（OCC远程监控主站）、站级管理层（站级监控主机）、设备层（接地装置）、网络通信层组成，分散布置、集中管理。具体组成如图1所示。

图1 接触网可视化接地系统构成

（1） OCC监控主站设置在OCC指挥大厅调度台，由电力调度统一进行管理，监控主站负责对站级可视化接地监控主机及可视化自动接地装置进行远程管理，实现遥控、遥信、遥测、遥视功能。OCC监控主站实时监测所有接地装置的通讯状况、接触网各供电分区是否有电、接地装置内的接地刀闸的开合状况，并且实时记录全部运行、故障、告警等信息[2]。

（2）站级可视化接地监控主机设置车站变电所，包括可视化接地系统站级监控主机及其附件。可视化接地监控主机负责对车站内可视化自动接地装置进行管理，实现遥控、遥信、遥测功能。站级监控主机可远程监控车站接地装置的运行和操作，控制中心监控主站通过通信通道与站级监控主机联系，从而对全部站级监控主机进行监控、操作。

（3）车辆段、停车场站级可视化接地监控主机设置在DCC调度台上，包括可视化接地系统站级监控主机及其附件。可视化接地监控主机负责对段场内可视化自动接地装置进行管理，实现遥控、遥信、遥测功能。OCC监控主站与DCC站级监控主机及复视系统之间的通信通道由通信系统提供，DCC站级监控主机与可视化自动接地装置之间的通信通道由通信光缆、电缆、集线箱及光电转换装置组成。

（4）可视化自动接地装置包括接地开关、摄像头、带电显示屏、交换机等。接地装置设置在接触网上网隔离开关附近的汇流排或直接与隔离开关出线母排连接，实现接触网验电、拆挂地线的操作。接地装置内的隔离开关两端分别与接触网和钢轨连接，通过控制隔离开关的开合控制地线的拆挂。

为保证安全，在接地装置中设置闭锁装置，如果检测到接触网处于带电状态，由于接地装置的软件设置、电气联锁相关功能，闭锁阻止接地装置接地合闸操作。接地装置箱体内安装的摄像头可以实现实时监控接地隔离开关的开合状态，从而有效保证隔离开关刀闸操作的准确性和可靠性[3]。接地装置还具有手动操作功能，并且在柜体上设置了透明观测窗，可以用来识别隔离开关的开合状态。

（5）接触网可视化接地系统在轨道交通系统中的应用情况。目前苏州2号线、4号线及支线，杭州2号线、4号线，沈阳有轨电车等线路得到了良好的应用。

应用接触网可视化接地系统，检修人员可通过逐一操作的方式在30分钟内实现全线各接触网供电分区的验电、接地操作，有效地减少了人工搭接地线的时间，为接触网的检修维护工作提供了良好的保障。

3 接触网可视化操作系统的实际应用效果分析

3.1 接触网可视化接地装置的应用风险

接触网可视化接地系统中，接地装置通过其接地隔离开关的刀闸直接将汇流排或者接触线与钢轨进行连接，存在接触网带电情况下误合接地装置或接地装置未分开接触网误送电的风险，此类问题可以通过接地装置内部闭锁得到有效控制。

（1）接地装置内设有电压检测装置，检测到接触网带电时无法实现接地。而且接地装置中的隔离开关传动机构是由内部电机驱动，可以在电机电源线路和该供电分区的两台上网隔离开关中增加闭锁关系，上网隔开下达分合闸指令时，检测接地装置开关状态并判断能否分合闸，以决定执行机构锁定或者动作命令，从而有效防止接触网带电误接地的情况发生。

（2）高压带电闭锁：接地装置实时监测接触网电压，当接触网电压超过预设值时，装置不能远程或者本地控制。并在箱体设置电磁锁，当高压仓带电时，装置门自动闭锁。

（3）验电闭锁：接地装置合闸操作前，先完成验电指令，确认接触网电压符合预设值后，才能执行合闸操作。

（4）接地装置柜体中安装有摄像头，可以实时监控接地装置内隔离开关刀闸的闭合情况，操作前后可以准确地看到刀闸的分合状态，直观可靠。

（5）接触网可视化接地系统还可能出现通信中断、偶发性系统死机、个别部件故障等运营风险，在发生这些问题时，可停用故障点接地装置，并采取原有的人工操作应对停电的接触网供电分区验电、拆挂地线，不会对接触网供电系统停电检修及其他专业施工作业产生影响。

3.2 接触网可视化接地装置的优点分析

3.2.1 提高了运行安全

在现有的接地模式中，操作人员在错误位置错挂接地线难以杜绝，并且挂接地线之前的验电程序执行情况完全取决于现场操作人员的素质及熟练程度，容易造成接触网带电挂接地线。

同时，接地线的挂拆状态无法实时上报，可能造成接地线未拆除而接触网送电的事故。采用可视化接地系统之后，操作人员与接触网（轨）不直接接触，装置接地状态闭锁功能保障作业期间接触网始终接地[4]。接地装置具有远程操作控制、本地电动接地、本地手动接地等工作模式，可根据工况条件选择工作方式，确保运营正常秩序。接地装置开关分/合闸与接触网（轨）停送电互锁，可防止误操作。

3.2.2 提高了作业人员的工作效率

在现行的接地模式下，每个区间挂、拆地线需经申请作业、请示电调、停电确认、入场、验电、挂接地线等六个步骤，整个过程至少需要半小时才能完成。而采用可视化接地系统后，调度人员或检修班组人员可以在远方后台或就地操作接地刀闸，地线的挂设和拆除都可以控制在5分钟以内，保障专业设备检测维修时间占天窗点的95%以上，操作简单，无需再负重远距离作业，经过基本的操作知识培训后，所有专业员工即可上岗实现独立操作，整个接地过程可视化，接地装置工作状态自诊断，历史操作过程及状态信息可还原，大大提高了现场的工作效率。

图2 作业时间对比（4个接地点）

图3 专业维修时间对比

附表 接触网可视化接地系统与人工作业各阶段时间对比

3.3 效果对比

经过调查对比发现，应用可视化接地系统可大幅节约作业时间，大大提高了挂、拆地线的操作效率，保障了专业设备充裕的维修时间。其中挂、拆地线作业时间对比及专业维修时间对比如图2、图3所示，接触网可视化接地系统与人工作业各阶段时间对比见附表。

4 结语

综合以上分析，接触网可视化接地系统适用于有轨电车。在安全性方面，通过验电、系统、电气等设置联锁，有效避免接触网带电接地以及未拆除地线送电等误操作，能有效保证停送电安全；在可靠性方面，通过摄像头实时监控接地状态，保证接地良好、可靠；在工作效率方面，通过远程操作可节省接触网验电接地操作人员数量，大大提高了作业效率。