楊文銳，王孔明，喬海洋

（1.南昌軌道交通集團(tuán)有限公司，江西 南昌330000；2.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都610031；3.中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春130062）

南昌地鐵1號線車輛檢修庫安全聯(lián)鎖系統(tǒng)研究

楊文銳1，王孔明2，喬海洋3

（1.南昌軌道交通集團(tuán)有限公司，江西 南昌330000；2.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都610031；3.中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春130062）

簡述南昌地鐵1號線車輛檢修庫工藝設(shè)計情況，對該庫安全聯(lián)鎖風(fēng)險進(jìn)行分析。針對安全聯(lián)鎖風(fēng)險，提出基于安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案。最后研究確定了系統(tǒng)的構(gòu)成、主要功能、電氣連鎖方案和主要設(shè)備接口。

地鐵；車輛；定修；安全聯(lián)鎖

國內(nèi)地鐵車輛段一般將定修線、臨修線合并設(shè)置為定臨修庫，靜調(diào)線單獨(dú)設(shè)為靜調(diào)庫。在南昌地鐵1號線車輛段設(shè)計過程中，結(jié)合專家評審意見經(jīng)研究取消了單設(shè)的靜調(diào)庫，利用兩條定修線中的1條兼做靜調(diào)線，將1條定修線（兼靜調(diào)線）、1條定修線、1條臨修線合并設(shè)置為車輛綜合檢修庫（下面簡稱“綜合庫”），尚屬國內(nèi)首次嘗試。

采用綜合庫設(shè)計大幅節(jié)省了工程投資并節(jié)約了土地資源，但綜合庫承擔(dān)的定修、臨修、靜調(diào)3種功能易互相沖突，易引起作業(yè)人員和設(shè)備安全事故，帶來復(fù)雜的安全連鎖問題；因此，有必要對綜合庫安全聯(lián)鎖進(jìn)行研究。

1 綜合庫工藝設(shè)計概況

南昌地鐵1號線是南昌地鐵線網(wǎng)中首條骨干線，計劃2015年年底開通試運(yùn)營，采用B型車6輛編組、DC 1 500 V架空接觸網(wǎng)授電方式，設(shè)1處瑤湖車輛段和1處蛟橋停車場。其中，瑤湖車輛段承擔(dān)全線配屬列車的定修、臨修任務(wù)，部分列車的雙周/三月檢、停車/列檢任務(wù)；蛟橋停車場承擔(dān)部分列車的雙周/三月檢、停車/列檢任務(wù)。

1.1 檢修工作量和設(shè)計規(guī)模

根據(jù)南昌地鐵1號線行車組織設(shè)計，計算了檢修工作量[2]，如表1所示。根據(jù)表1遠(yuǎn)期定修需求為1.1列位，向上取整按2列位設(shè)計，但存在能力較大浪費(fèi)。靜調(diào)需設(shè)計1列位，如果按常規(guī)設(shè)計則靜調(diào)庫尺寸一般為9 m×156 m，庫內(nèi)設(shè)1條156 m長的靜調(diào)線（整體道床）?？紤]到定修線設(shè)備設(shè)施與靜調(diào)相差不大，且定修能力富裕較大，因此取消單設(shè)的靜調(diào)庫，對其中1條定修線進(jìn)行適應(yīng)改造后兼做靜調(diào)線，可以大幅節(jié)約工程投資。將定修線（其中1條兼靜調(diào)線）、臨修線合并設(shè)置為綜合庫，確定的瑤湖車輛段綜合庫設(shè)計規(guī)模為1條定修兼靜調(diào)線，1條定修線，一條臨修線。

表1 檢修工作量計算表Tab.1 Maintenance capacity calculation

1.2 綜合庫工藝設(shè)計

綜合庫庫長156 m，寬25 m，庫內(nèi)設(shè)臨修線1列位、定修線1列位、定修兼靜調(diào)線1列位，設(shè)10 t橋式起重機(jī)1臺、2 t橋式起重機(jī)1臺。臨修線為了方便臨修架車，設(shè)1組固定式地下架車機(jī)組（架1單元車）。定修線、定修兼靜調(diào)線為架空股道，定修兼靜調(diào)線兩側(cè)設(shè)低地面，定修線一側(cè)設(shè)寬檢查坑。定修線、定修兼靜調(diào)線之間設(shè)置雙層作業(yè)平臺（包括中間作業(yè)平臺、車頂作業(yè)平臺），并在車頂對側(cè)設(shè)置車頂護(hù)欄；定修靜調(diào)線靠墻一側(cè)設(shè)置中間作業(yè)平臺如圖1，圖2所示。

臨修線、定修線不掛設(shè)接觸網(wǎng)，定修兼靜調(diào)線設(shè)有側(cè)移式接觸網(wǎng)便于列車升弓靜調(diào)。當(dāng)接觸網(wǎng)不工作時收回到靠墻非工作位并斷電；當(dāng)靜調(diào)需要升弓測試時，接觸網(wǎng)擺動90°到定修兼靜調(diào)線正上方工作位，然后操作接觸網(wǎng)隔離開關(guān)閉合，接觸網(wǎng)則通電。當(dāng)需要定修作業(yè)時，作業(yè)人員需要通過定修線與定修兼靜調(diào)線之間設(shè)置的車頂作業(yè)平臺到車頂進(jìn)行作業(yè)，為了確保人員安全，設(shè)置了門禁系統(tǒng)。

圖1 綜合庫平面布置示意圖Fig.1 Compositive workshop plane layout

圖2 綜合庫剖面圖Fig.2 Compositive workshop section plan

2 安全風(fēng)險及安全聯(lián)鎖關(guān)系

2.1 安全風(fēng)險

采用綜合庫設(shè)計模式在國內(nèi)是一個創(chuàng)新，雖然減少了房建和占地規(guī)模、節(jié)省了工程投資，但引起較復(fù)雜的安全聯(lián)鎖問題。經(jīng)研究分析，主要存在以下安全風(fēng)險：

1）起重機(jī)與側(cè)移式接觸網(wǎng)之間的安全風(fēng)險。起重機(jī)工作時，吊鉤容易觸碰處于工作位的接觸網(wǎng)，此時接觸網(wǎng)帶電，易導(dǎo)致起重機(jī)操作人員觸電。

2）側(cè)移式接觸網(wǎng)與車頂人員作業(yè)安全風(fēng)險。當(dāng)作業(yè)人員通過車頂平臺登頂開展定修作業(yè)時，存在觸碰正處于工作位時的側(cè)移式接觸網(wǎng)而觸電的風(fēng)險。

2.2 安全聯(lián)鎖關(guān)系

通過前面的安全風(fēng)險分析，存在以下安全聯(lián)鎖關(guān)系：

1）接觸網(wǎng)工作時，人不得上平臺，且起重機(jī)不得啟動；

2）起重機(jī)工作時，接觸網(wǎng)應(yīng)鎖定在非工作位，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)斷開；

3）接觸網(wǎng)工作時，人不得上車頂平臺；

4）人在車頂作業(yè)時，接觸網(wǎng)應(yīng)鎖定在非工作位，接觸網(wǎng)隔離開關(guān)斷開。

3 安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)方案

針對安全聯(lián)鎖關(guān)系，研究在綜合庫內(nèi)設(shè)置綜合庫安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，通過對側(cè)移式接觸網(wǎng)、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、門禁、起重機(jī)等進(jìn)行聯(lián)鎖控制，實現(xiàn)作業(yè)安全聯(lián)鎖，確保作業(yè)人員和設(shè)備安全。在綜合庫內(nèi)尾端設(shè)置安全聯(lián)鎖監(jiān)控室，由值班人員對現(xiàn)場監(jiān)控，并操作安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)控制終端實現(xiàn)安全聯(lián)鎖。

圖3 綜合庫安全聯(lián)鎖系統(tǒng)安裝布置圖Fig.3 Installation layout for the safety interlock system of compositive workshop

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)以PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為核心，主要由計算機(jī)控制與顯示單元、門禁控制單元、安全警示單元和視頻監(jiān)視單元等部分構(gòu)成。

3.1.1 PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

定修線、定修兼靜調(diào)線分別設(shè)計一組以PLC為核心控制器的電氣控制柜。PLC根據(jù)輸入量的各種不同組合狀態(tài)控制LED有無電顯示屏、作業(yè)門指示燈、黃色閃爍警示燈等設(shè)備的狀態(tài)，各股道PLC子站的狀態(tài)通過通訊總線和安全聯(lián)鎖監(jiān)控室的PLC主站進(jìn)行通訊，PLC主站和操縱臺的計算機(jī)進(jìn)行通訊，在計算機(jī)上實時顯示各股道的狀態(tài)。

3.1.2 計算機(jī)控制與顯示單元

在安全聯(lián)鎖監(jiān)控室設(shè)有計算機(jī)控制與顯示單元，利用工控軟件的工程瀏覽器開發(fā)的控制界面在運(yùn)行后顯示窗口可顯示出下列內(nèi)容：

1）接觸網(wǎng)是否帶電；

2）車頂平臺作業(yè)門指示燈狀態(tài)；

3）工位切換按鈕。

界面設(shè)計客觀顯示現(xiàn)場情況，通過界面可以一目了然地觀察到庫房內(nèi)各股道檢修臺位的情況。各股道可以用屏幕上的按鈕進(jìn)行切換。

3.1.3 門禁控制單元

進(jìn)出車頂作業(yè)平臺兩端的作業(yè)門上各設(shè)1套門禁裝置。各作業(yè)門處設(shè)紅、綠兩色指示燈，紅色指示燈亮表示禁止作業(yè)人員通過作業(yè)門，同時，門禁裝置電磁鎖自動鎖閉作業(yè)門；綠色指示燈亮表示允許作業(yè)人員進(jìn)出作業(yè)門，門禁裝置自動解鎖作業(yè)門處的電磁鎖，作業(yè)人員通過刷卡可以進(jìn)出作業(yè)門，確保每次只能通過一個人，此信息通過通訊總線輸入到安全聯(lián)鎖監(jiān)控室計算機(jī)進(jìn)行記錄。

3.1.4 安全警示單元

系統(tǒng)設(shè)有安全警示子系統(tǒng)，以聲、光的形式對作業(yè)人員進(jìn)行安全提示，具體構(gòu)成及功能如下：

1）黃色閃爍警示燈。在車頂作業(yè)平臺上的黃色閃爍警示燈，用于警示尚滯留在作業(yè)平臺上的作業(yè)人員迅速撤離。接觸網(wǎng)隔離開關(guān)閉合前，按下警示燈啟動按鈕，警示燈閃爍30 s后自動停止。

2）LED顯示屏。在定修兼靜調(diào)線車頂作業(yè)平臺兩端合適位置設(shè)表示接觸網(wǎng)通電狀態(tài)的LED顯示屏，用于對作業(yè)人員進(jìn)行安全警示，以紅色“有電”和綠色“無電”顯示接觸網(wǎng)是否有電。接觸網(wǎng)開關(guān)斷開時，LED顯示屏顯示綠色“無電”兩個字，接觸網(wǎng)開關(guān)閉合時，LED顯示屏顯示紅色“有電”兩個字。

3）作業(yè)指示燈。設(shè)在車頂平臺作業(yè)門處，紅色指示燈亮表示禁止作業(yè)人員通過作業(yè)門，同時，門禁裝置電磁鎖自動鎖閉作業(yè)門；綠色指示燈亮表示允許作業(yè)人員打開作業(yè)門，門禁裝置自動解鎖作業(yè)門處的電磁鎖，作業(yè)人員通過刷卡后可以進(jìn)出作業(yè)門。

4）廣播。庫內(nèi)設(shè)廣播系統(tǒng)，用于庫內(nèi)進(jìn)車、接觸網(wǎng)通電前的提示或其它廣播通知。5）無線對講機(jī)。用于作業(yè)人員及時溝通信息，每列位配置無線對講機(jī)2臺。

3.1.5 視頻監(jiān)視單元

為便于安全聯(lián)鎖監(jiān)控室值班人員及時掌握庫內(nèi)作業(yè)狀態(tài)，系統(tǒng)通過多路快速球型攝像機(jī)及槍型攝像機(jī)對庫內(nèi)雙層作業(yè)平臺及車頂人員動態(tài)、車輛進(jìn)出庫情況進(jìn)行實時監(jiān)視，并在安全聯(lián)鎖監(jiān)控室通過液晶大顯示屏實時分屏監(jiān)視。系統(tǒng)具有視頻信息的儲存、瀏覽功能。

3.2 系統(tǒng)設(shè)備主要功能

1）系統(tǒng)主機(jī)。系統(tǒng)主機(jī)（工控機(jī)）配置——Intel雙核處理器，主頻大于1 200 MHz/內(nèi)存容量1 G/硬盤容量80 G，顯示器類型：21英寸液晶顯示器；其他配置：100 M網(wǎng)卡/USB口/鍵盤/鼠標(biāo)；電源：三相五線制，AC380 V，設(shè)備功率不大于8 kW。

2）LED顯示屏。供電電源：AC220V±10%；外形尺寸：不大于700 mm（長）×400 mm（寬）；顯示距離：不小于150 m。

3）PLC（可編程控制器）。輸入輸出點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn)（擴(kuò)展并用）；運(yùn)算處理速度：基本指令0.08 μs/指令。

4）攝像頭。高速一體化球型攝像機(jī)（庫外）為全天候外懸吊式日/夜型攝像機(jī)，嵌墻安裝，230VAC，18倍光學(xué)變焦，彩色轉(zhuǎn)黑白，晝夜轉(zhuǎn)換，帶加熱器和風(fēng)扇；高速一體化球型攝像機(jī)（庫內(nèi)）為懸吊式彩色球型攝像機(jī)，吊桿式懸掛，4VAC，18倍光學(xué)變焦，彩色轉(zhuǎn)黑白，晝夜轉(zhuǎn)換；槍型攝像機(jī)為10倍光學(xué)變焦。

5）液晶顯示大屏。規(guī)格：36英寸LED。

4 電氣聯(lián)鎖方案

安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)與各設(shè)備之間的電氣聯(lián)鎖方案設(shè)計如下：

1）側(cè)移式接觸網(wǎng)擺出到工作位、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)閉合的聯(lián)鎖方案，如圖4所示。

圖4 側(cè)移式接觸網(wǎng)－接觸網(wǎng)隔離開關(guān)連鎖方案Fig.4 Interlock plan for overhead contact system(ab.OCS)and OCS isolating switches

2）接觸網(wǎng)隔離開關(guān)閉合與作業(yè)門指示燈、門禁、LED屏、起重機(jī)的聯(lián)鎖方案，如圖5所示。

圖5 接觸網(wǎng)隔離開關(guān)－門禁－LED屏－起重機(jī)連鎖方案Fig.5 Interlock plan for OCS isolation switches-access control system-LED screen-crane

3）接觸網(wǎng)擺回至非工作位、接觸網(wǎng)開關(guān)分閘與LED屏、門禁、作業(yè)指示燈、起重機(jī)的聯(lián)鎖方案，如圖6所示。

圖6 接觸網(wǎng)－隔離開關(guān)－門禁－起重機(jī)等連鎖方案Fig.6 Interlock plan for OCS-OCS isolating switches-access control system-crane

4）起重機(jī)工作狀態(tài)與側(cè)移式接觸網(wǎng)、接觸網(wǎng)隔離開關(guān)聯(lián)鎖方案，如圖7所示。

圖7 起重機(jī)－隔離網(wǎng)開關(guān)連鎖方案Fig.7 Interlock plan for crane and OCS isolating switches

5 主要設(shè)備接口

1）雙層作業(yè)平臺。雙層作業(yè)平臺應(yīng)配套提供安全作業(yè)門，并預(yù)留安裝門禁鎖的位置。

2）接觸網(wǎng)開關(guān)柜。接觸網(wǎng)開關(guān)柜應(yīng)向安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)提供：接觸網(wǎng)開關(guān)分閘到位的干接點(diǎn)信號，即開關(guān)分閘到位時，此接點(diǎn)閉合；接觸網(wǎng)開關(guān)合閘到位的干接點(diǎn)信號，即開關(guān)合閘到位時，此接點(diǎn)閉合。

3）側(cè)移式接觸網(wǎng)。側(cè)移式接觸網(wǎng)系統(tǒng)需要向安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)提供：接觸網(wǎng)擺到工作位的干接點(diǎn)信號，及接觸網(wǎng)到工作位時，此接點(diǎn)閉合；接觸網(wǎng)擺回到非工作位的干接點(diǎn)信號，即接觸網(wǎng)擺回至非工作位時，該接點(diǎn)閉合。側(cè)移式接觸網(wǎng)系統(tǒng)控制電源受安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)控制，即安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)提供的無源干接點(diǎn)閉合時，本設(shè)備方可動作。

4）起重機(jī)。橋式起重機(jī)為安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)提供大、小車（含吊鉤）在初始位的一個總的干接點(diǎn)信號，即當(dāng)大、小車（含吊鉤）都在初始位時，該接點(diǎn)閉合。橋式起重機(jī)控制電源受側(cè)移式接觸網(wǎng)控制，即側(cè)移式接觸網(wǎng)提供的無源干接點(diǎn)閉合時，起重機(jī)方可動作。

6 結(jié)束語

取消單獨(dú)設(shè)計的靜調(diào)庫，將定修兼靜調(diào)線與臨修線合并設(shè)計成綜合庫，在國內(nèi)是一個新的嘗試。目前，供貨商正按設(shè)計的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)備安裝、調(diào)試，待南昌地鐵1號線于2015年年底開通進(jìn)行進(jìn)一步的運(yùn)營檢驗，屆時根據(jù)運(yùn)營反饋意見進(jìn)一步改進(jìn)。

[1]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50157-2013,地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑專業(yè)出版社，2013.

[2]南昌地鐵1號線瑤湖定修單施工圖設(shè)計工藝設(shè)計圖冊[Z].南昌：中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2013.

[3]傅八路.動車組檢修庫活動接觸網(wǎng)研制方案與工藝[J].交通科技，2009（3）：118-120.

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Study on the Safety Interlock System of Vehicle Maintenance Workshop of Nanchang Metro Line 1

Yang Wenrui1，Wang Kongming2，Qiao Haiyang3
(1.Nanchang Rail Transit Group Co.,Ltd.,Nanchang 330000,China；2.The 2nd China Railway Engineering Group Co.,Ltd.,Chengdu 610031,China；3.CRRC Changchun Railway Vehicles Co.,Ltd.,Changchun130062，China)

The process design of vehicle maintenance workshop of Nanchang metro line 1 is generally introduced. The safety interlock risks in vehicle maintenance workshop are analyzed.Aiming at the safety interlock risk,solutions based on the safety interlock monitoring system is proposed.Finally，the system composition,the main function,the electrical interlock plan and the main interface are studied and determined.

metro；vehicle；periodical repair；safety interlock

U291

A

1005-0523（2015）06-0020-07

(責(zé)任編輯 姜紅貴)

2015－09-12

楊文銳（1978—），男，工程師，主要研究方向為城市軌道交通運(yùn)營管理。