可视化直流验电接地系统在既有线改造中的应用

程明 余运嵩

摘要：随着轨道交通行业的快速发展，国内地铁公司已逐渐由单线运营向网络化运营过渡，同时伴随着运营时间延长，夜问正线轨行区有效施工作业时间进一步压缩，势必造成施工资源的紧张，为节省防护设置时间，提高施工作业利用率，对既有线进行可视化接地系统改造，以解决施工资源不足以及运营时间延长造成的检修时间不足的问题。

关键词：地铁;可视化接地系统;既有线;改造

一、行业现状

根据不完全统计，国内部分地铁公司已完成独立组网的可视化接地系统在既有线的改造，部分尚处于调试阶段，部分地铁也在既有线路逐步推行，国内地铁既有线可视化改造见表1。

二、存在的问题

（一）施工限制

人工挂拆地线方式受人员及工器具限制，每个人工点各线路在保证接触网本专业检修作业外仅能提供一个配合作业资源，无法满足更多的配合作业需求。

（二）存在安全风险

接触网设备停电后可能会残留高压电，在地线挂设过程中误送电和忘拆、漏拆地线等情况，都会存在极大的安全隐患。

（三）施工利用率低

单次作业为提高施工作业时间利用率，通常设置不少于2组挂地线人员，每组2人，每组挂地线人员至少需要挂拆2组地线，地线作业所需携带的工具数量多、重量大，地线挂设点相距较远，工人劳动强度非常大，人员挂接地线耗费时间较长，人工利用率差。

三、可视化设备改造

（一）可视化系统组成

（1）设备层级分类

既有线可视化改造主要由中央级管理层、站级设备管理层两部分组成。中央级管理层为系统工作站，设置于控制中心，对可视化接地系统实行统一管理，集中控制。站级管理层由接地柜和通信柜组成，接地柜和通信柜通过光纤实现信息传输。

（2）网络架构

可视化既有线改造主网络使用光缆连接各站级可视化接地通信柜，通信柜和站级接地柜之间通过光纤连接，利用综合监控系统集成组网。

（二）可行性分析

（1）现场条件

可视化接地系统由中央级设备、站级设备组成。根据可视化设备的安装条件，需对改造线路进行现场勘查并满足安装条件，在轨行区加装可视化接地柜，设备房内加装站级设备，控制中心加装中央级设备，包含主机和服务器。

（2）经济效益

按照目前地铁施工作业计划执行情况进行分析，平均每天每条线约3个停电挂地线类施工作业，每个作业组挂拆地线各需4人，人均工资按照每人每天300元，工器具按照10年报废期进行计算，每天的施工成本约为3600元。以一条具备8个牵混所的地铁线路进行可视化改造为例，可视化系统改造费用约为700万元，按照20年大修期进行计算，每年的设备检修维护费用约为1万元。那么平均每天的施工成本约为2000元，每天节省费用约为1600元，降低成本约为44.4%，然而采用可视化接地系统后延长轨行区施工资源带来的效益未计算在内，由此推算，既有线可视化改造后经济效益较为明显。

（3）人力效益

采用可视化接地系统可节约人力，减轻了繁重体力劳动，有效缓解触网维护人员不足的情况，减少了夜间后勤车辆和交通的额外付出，为公司取得较大人力经济效益并符合持续发展方向。

（4）操作权限

结合国内轨道交通行业可视化接地系统中央级控制权限分配情况，既有线可视化改造后中央级控制权限可进行如下分配：

①正线、车辆段、停车场库外大区的停电并挂地线作业，建议可视化接地系统中央级控制权限归属电力调度。

②车辆段、停车场库内车辆检修，单股道安装可视化接地设备的情况，建议可视化接地系统控制权限归属车辆专业。

（三）运营管理效益

可视化接地线系统较人工挂地线存在较多的优势，管理效益明显，具体分析如表2：

由表2可看出，虽然人工挂拆地线所需的前期投资较少，但其附帶的安全隐患、工作效率、人工成本、劳动强度较高且工作效率低下，可视化接地系统的运营管理效益如下：

（1）开放施工资源

人工接挂地线由于受人为限制，施工资源紧张尤为明显。而轨行区内隧道堵漏、通信天线检测、风机检修、轨顶风道检查等各专业较多，距离接触网1米以内的施工均需要配合停电挂地线，人工挂地线模式远不能满足配合作业需求。可视化接地装置则不受挂地线人员限制，能提供充足的施工资源。

（2）提高施工资源利用率

以单个施工作业为例，由表2传统人工挂拆地线方式共需40分钟，采用可视化自动接地所需时间为10分钟，可节约30分钟。一个施工点按3.5小时计算，检修作业时间利用率可由80.9%提高到95.2%，进一步增加检修维护时间，提高提升工作效率。

（3）提高安全保障

人工挂拆地线操作步骤繁多，耗时较长，易出现地线的漏挂、错挂、漏拆、错拆问题，操作失误易造成人员受伤及设备损坏。可视化接地系统可实现接触网带电检测、带电状态显示、验电、残压放电、远程可视化验电接地操作、就地电动和手动操作、合闸验电闭锁、隔离开关合闸闭锁、接触网接地防护状态显示、软件密钥等功能，从而实现更安全、更快捷的智能化防护。

（4）提高智能化水平

可视化既有线改造项目符合《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》（2020.3.12发布）智慧运维2025的目标，提升运维效率，减少维护人工的作业强度，符合发展战略，构建地铁信息化集成平台，通过技术手段保障了接触网停电作业的安全可靠性，避免了误操作等人为因素，降低人员管理风险，满足了各专业停电检修作业的需求，提升设备维保质量。

（四）必要性分析

（1）可视化接地装置的集控模式可以取代传统的人工验电、接挂地线的模式，缩短接挂地线时间，避免了施工资源的浪费，提高施工时间利用率。

（2）保证人员和设备的安全的基础上，降低人员接挂地线工作强度，进一步提高检修作业利用效率。

（3）可视化接地装置的闭锁关系，可以从技术方面起到安全控制的作用，避免验电接地过程中的接触网误送电对人员、设备的伤害。

四、改造要求

可视化接地系统在既有线的改造，对有效施工时间、人员施工素质、成品保护等提出了较高的要求，施工安全和施工技术均需要根据施工编制应遵循下列原则：（1）满足既有线可视化改造指导性和综合性施工组织设计;（2）进行技术、经济方案的比选，确定最终改造方案;（3）完善可视化改造施工工艺，积极采用新技术、新工艺;（4）根据既有线改造施工特点和工期要求，合理安排施工进度和工序的衔接，确保工程质量;（5）不影响既有线地铁设备，确保安全运营;（6）符合环境保护，安全生产及职业健康有关法律、法规的要求。

五、结语

可视化的既有线改造符合地铁网络化运营需求，可实现安全防护设置的自动化、智能化、信息化，目前国内拥有可视化接地系统的地铁公司数量呈现递增趋势，可视化接地系统在作业效率提升、时间成本控制方面得到改善，同时能满足作业人员和设备的安全管理，在轨道交通行业必将得到广泛应用。