苏先辉
合肥城市轨道交通有限公司 安徽合肥 230001
摘要：为确保地铁车辆检修作业人员在DC1500V高压环境下作业安全，根据地铁车辆登顶检修作业特点，结合高铁动车组安全联锁监控系统设备的成熟技术应用，分析了安全联锁控制逻辑关系和各子系统在地铁车辆检修应用的可行性和必要性。系统包括显示调度、PLC控制、门禁控制、图像监控等，首次将安全联锁监控系统运用于地铁。通过实际运用，系统达到了设计目标，加强了地铁车辆检修作业的安保工作，确保了登车顶作业人员的人身安全和设备安全。
关键词：地铁车辆登顶作业人员；车辆检修作业；安全联锁监控系统；安全联锁控制逻辑关系
Application study of safety interlock monitoring system in Hefei subway
Abstracted：In order to realize the safe and efficient subway maintenance operation of the subway top operation personnel，the characteristics of the subway roofing operation are analyzed，and the safety interlocking control logic relationship and the subsystems are analyzed in the subway In the application，the subsystem includes display scheduling，PLC control，access control，image monitoring，etc.，the first security interlock monitoring system used in the subway，through the actual use of the system to achieve the design goals，to strengthen the subway repair operations Security work，to ensure that the top of the staff of the safety and equipment safety.
Keywords：Subway top operating personnel；Subway maintenance operations；Safety interlock monitoring system；Safety interlock control logic relationship
1.引言
目前国内地铁车辆检修作业的安保工作大多使用的是五防锁系统，该系统主要满足五防要求：1）防止误切、合断路器2）防止带负荷拉、合隔离开关3）防止带电合（挂）接地隔离开关（接地线）4）防止带接地刀闸（接地线）合隔离开关5）防止误入带电间隔。其工作原理是倒闸操作时先在防误主机上模拟预演操作，防误主机根据预先储存的防误闭锁逻辑库及当前设备位置状态，对每一项模拟操作进行闭锁逻辑判断，将正确的模拟操作内容生成实际操作程序传输给电脑钥匙，运行人员按照电脑钥匙显示的操作内容，依次打开相应的编码锁对设备进行操作。全部操作结束后，通过电脑钥匙的回传，从而使设备状态与现场的设备状态保持一致。
但该系统仍然存在的问题是在电动接地装置、隔离开关联锁等设备上必须进行人工操作，除此之外，安全措施不够完善，如未实现火灾等危险情况下的紧急分闸功能；分合闸前的警示措施等。这些问题给工作人员带来了很大的安全隐患，而安全联锁监控系统使用PLC智能联锁设备可以避免人工操作，同时配置警示灯、广播系统、不间断电源UPS、门禁控制、图像监控等设备，可进行及时的安全警告和相应的紧急措施；具备隔离开关紧急分闸功能，可在火灾等危险情况下快速分断隔离开关。本文将给出安全联锁监控系统适用于地铁中的具体过程。第2节给出安全联锁体系架构。第3节给出安全联锁控制逻辑关系的研究。第4节给出与五防锁系统的对比分析。第5节给出结论。
2.系统体系架构
安全联锁监控系统主要由以下四个子系统组成：显示调度子系统、PLC控制子系统、门禁控制子系统、图像监控子系统。工作原理为各控制器信号传递给股道中的PLC子站控制器，通过通讯总线传递给PLC总站，并将数据展示到调度子系统中。
2.1显示调度子系统
显示调度子系统由调度显示主机、调度显示屏、音频广播系统、操作台、微机柜等组成。显示调度的数据来源由两部分组成：一是PLC主站传递过来的信号；二是监控系统传递过来的实时画面。
2.2 PLC控制子系统
PLC控制子系统由操作终端、接口柜、隔离开关控制机构、自动接地装置、验电装置、防护信号机、道闸防护机、LED显示屏、车位传感器、库门检测单元、报警等设备组成。
每个股道设计一个以PLC为核心控制器的电气控制柜作为子站，其中，PLC子站输入量为各种设备的状态信号（包括自动验电、接地、道闸防护机、防护信号机、LED屏、门禁系统、声光报警器等设备），通过分析统计将各种设备状态信号组合的结果作为PLC子站的输出量。PLC子站的信号组合状态通过通讯总线与PLC主站进行通讯，PLC主站又将结果传递至操作台的计算机，进而计算机实时显示各股道的状态，同时，根据该状态判断是否进行联锁远程控制隔离开关分合闸操作。
系统满足高压隔离要求，在隔离开关和控制柜之间配置光电隔离装置，能有效防止隔离开关故障导入高压电到控制柜，避免人身伤害及设备损坏。
PLC网络控制系统结构如图2-1所示：
2.4图像监控子系统
图像监控子系统由图像监控主机、图像监控终端、大屏幕液晶显示器、摄像机、光纤转换设备、录像存储设备、视频分配器及光缆等组成。
图像监控主机用于图像视频信息的管理和控制，并可存储和回放所需信息，图像监控主机设置于DCC机器间的微机柜内，图像画面显示在DCC显示屏上。
图像监控终端安装在调度室墙面上，用于调度员对视频图像进行监控，检修调度员可通过控制键盘进行切换主画面、回放、调整部分摄像机的摄录画面和光圈、焦距等。
监控点设置如图2-3所示：
3.安全联锁控制逻辑关系研究
3.1隔离开关闭合的联锁关系
隔离开关闭合前需进行6项任务的确认：1）通过门禁系统检测三层作业平台及车顶已无工作人员作业，安全门属于锁闭状态；2）通过视频监控系统确认作业平台及车顶无工作人员作业并且列车已降弓；3）自动接地杆已摘除；4）人工确认接地杆摘除；5）安全员钥匙到位；6）紧急分闸按钮未按下。具体情况如图3-1所示。
图3-1 隔离开关闭合的联锁关系
3.2车辆进入股道与各信号的联锁关系
隔离开关闭合后信号状态为：1）作业门指示灯变红；2）门禁系统锁闭；3）有无电显示屏显示“有电”。同时，光电开关检测到股道无车、自动验电显示有电、大门打开，这时信号灯开放，车辆可进入该股道。具体情况如图3-2所示。
图3-4 隔离开关分闸与自动接地杆的联锁关系
4. 作业流程
（1）地铁列车一度停车，根据指示进入登顶整备作业区，司机降弓将钥匙交与整备调度室值班员。
（2）值班员通过视频确认机车状态（停车位置、受电弓在降弓位）；广播提示安全后，按下隔离开关分闸按钮，隔离开关自动分闸。从接地保护装置中取出接地杆挂上。
（3）登顶作业人员在值班员处刷卡办理登顶手续，到作业股道刷卡进入双层平台登顶作业；
（4）车顶作业完毕后刷卡下平台，到值班员处刷卡办理作业完毕手续；
（5）全部登顶作业人员办理作业完毕手续后，值班员通过视频确认全部作业人员撤离车顶，受电弓在降弓位置。
（6）广播提示安全后，取下接地杆放入接地保护装置，按下隔离开关合闸按钮，其后隔离开关自动合闸；出库信号灯自动开放，机车可以驶离登顶整备作业区。
5.与五防锁系统设备对比
安全联锁监控系统与五防锁从结构、功能、安全性三个方面进行了对比，其结果可描述为：与五防锁系统相比，从系统结构的角度分析可知，安全联锁监控系统主要通过PLC智能联锁控制管理，同时配置了警示灯、库内广播、不间断电源UPS、联锁库大门等设备，完善了五防锁系统；从功能的角度分析可知，安全联锁监控系统通过隔离开关远程联锁分合闸操作、电动远程联锁挂摘接地，实现了机器自动化操作近地和挂摘接地杆；从安全性的角度分析可知，安全联锁监控系统远控隔离开关和接地挂摘，避免人身伤害等事故的发生、具备隔离开关紧急分闸功能，适用于火灾等危险情况下快速分断隔离开关、门禁设备均配备独立的后备蓄电池，防止安全门失电造成的事故发生、系统具备电脑和面板按钮双重控制方式，即使电脑损坏也不会影响使用、隔离开关分合闸前进行自动广播和声光报警，为工作人员的安全又增添了一份保障。具体的对比结果如表4-1所示。
6.结论
安全联锁监控系统首次应用于地铁车辆检修，一方面要根据地铁车辆检修的现场实际情况进行相应的设计调整，另一方面要控制设备逻辑关系的复杂程度，同时，也要兼顾实际的经济状况。实际运用于合肥地铁后，既提高了作业效率，也提高了人身安全和设备安全的保障能力。
系统利用了各种检测手段、计算机逻辑处理、电气联锁等控制方法，可有效防止由于工作人员的疏忽、精神疲倦、联系不周等人为因素造成事故，实现了人机联控确保安全的目的。
参考文献：
[1]石磊，喻贵忠，王民. 基于力控监控组态软件的动车段安全联锁系统[J].电子技术应用.2011，6（37）：18-19.
[2]桂双艳.机械五防锁的应用[J].电工技术.2017，6：73-74.
[3]林崇. 隔离开关控制回路中五防锁存在的问题及改进[J].大众科技.2010，4：127-129.
[4]刘仁珂. 地铁信号系统联锁故障时如何确保行车安全[J].黑龙江科技信息.2016，24：231.
论文作者:苏先辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/30
标签：联锁论文; 作业论文; 子系统论文; 监控系统论文; 设备论文; 系统论文; 股道论文; 《防护工程》2018年第12期论文;