车辆段安全防护系统的研究

车辆段安全防护系统的研究

目前，城市轨道交通车辆段和维修基地的维修和保养主要依靠人员进行。在安全方面，例如，接触网的配电、电压测试、临时接地线的悬挂等，这些工作通常由人工完成。在执行的过程中，检修人员可能会由于疏忽大意、精神疲倦、联系不周等因素而造成误操作，导致发生安全事故。为确保检修人员的人身安全和设备安全，应在安全生产管理中引入先进的安全防护技术手段。例如:检修作业区是被隔离的无电区，通过隔离开关将接触网断开并挂接接地线;作业过程中，应对库内的关键设备如检修作业平台、隔离开关等进行安全联锁控制;必要时对隔离开关的开闭状态、检修平台作业状况进行全程监控;等等。本文阐述了车辆段安全防护系统的基本原理及其实现的功能。1工作原理及流程车辆段安全防护系统(以下简为“安防系统”)是在权限管理、模拟预演、逻辑判断、设备强制闭锁等方面进行的全面、完善的防误管理，以防止人为因素导致的电气误操作。安防系统由防误主机、无线网络路由器、无线电脑钥匙、现场终端机等组成，在车辆段库内构建无线局域网(见图1)。系统建立闭锁逻辑数据库，将现场二次电气闭锁回路转变为计算机中的闭锁规则库。防误主机使用闭锁规则库对模拟预演操作进行逻辑判断，记录符合闭锁规则的模拟预演操作，生成实际操作程序并下载到电脑钥匙。运行人员按照防误主机及电脑钥匙的提示，依次对设备进行操作;对不符合程序的操作，设备拒绝解锁，操作无法进行，从而防止误操作的发生。电脑钥匙作为一个节点在网内漫游，实现操作终端与主控室之间的实时信息交互，实现实时地线状态查询和防误逻辑判断，构筑全方位实时防误网络。2隔离开关误动事故情况(1)实时状态反馈功能:防误系统主机绘制的检修库所有股道示意图上有与操作相关的所有设备，如隔离开关、验电点、接地点、检修平台门等，通过无线网络采集，可在防误主机上反馈设备状态与各种信息量，直观、清晰。(2)模拟预演功能:对经过批准的各类操作票，在执行操作前，可通过模拟预演，使用五防(防止误分、合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带地线合隔离开关，防止带电挂接地线，防止误入带电间隔)闭锁逻辑规则库进行正确性确认，确保操作项符合安全规定及运行要求，并依据正确的判断结果生成操作解锁的步骤。(3)发送和存储操作票:模拟预演结束后，系统将正确的操作内容(一次操作票)自动存贮并传输到电脑钥匙中，该操作票中所列内容即为所涉及的拟操作顺序和内容。(4)五防闭锁操作:操作人员依据电脑钥匙所显示的操作顺序和内容进行操作。电脑钥匙对违反五防规定或与操作票不符的操作实行强制闭锁，通过其内部固化的闭锁逻辑来判断错误操作的类型，并以语音提示及液晶显示方式警告操作人员。(5)遥控操作强制闭锁功能:通过遥控闭锁装置实现遥控控制回路硬结点闭锁功能。硬结点闭锁功能杜绝了软硬件故障和各种干扰发生时，接触网隔离开关误动事故的发生。(6)唯一操作权功能:对于任一设备，在任意时刻，确保只有唯一的人员可以取得该设备操作权。该人员取得操作权后，任何其他人员都不能操作该设备及相关设备，只有该人员工作结束、释放操作权后，其他人员才有可能对该设备及相关设备进行操作。(7)实时防误逻辑判断及闭锁:系统可采集设备实时状态，在某操作任务进行时，防误主机可根据设备位置状态的变化，对当前操作进行实时逻辑判断，确定操作是否继续。如果发现现场设备误动或跳闸，五防主机对实时在线的电脑钥匙及时提供解决措施，有效防止可能产生的误操作。(8)实时监控操作全过程:整个操作过程自动根据模拟操作票的顺序进行，防误主机通过无线电脑钥匙控制现场锁具的解/闭锁;被操作设备的状态和锁具状态经采集后，通过无线网络反馈给防误主机，并实时显示在防误主机的操作界面上;在检测到当前操作的设备状态正确变位后才开放下一步的操作，有效防止操作中走“空程序”等问题。(9)实现强制验电:直流验电器通过无线网络与电脑钥匙通信，电脑钥匙的操作序列保障挂接地线前强制验电，同时实现验电过程远程监控。(10)对临时接地线进行强制闭锁:地线管理功能管理各个检测闭锁机构，实现地线的强制闭锁和规范管理。在有挂接地线的操作任务时，五防主机通过地线管理功能解锁所选择的临时接地线，未被选择的地线则仍处于闭锁状态;对使用完后还回来的地线，检测闭锁机构能自动识别地线身份并将其自动闭锁，从而实现地线的闭锁与解锁功能。(11)地线操作实时跟踪和在线监测:接地线上的无线模块可通过无线网络将临时接地线的状态发送给五防主机;五防主机可实时监控到现场的临时接地线的使用状态是挂上的还是取走的，从而实现操作任务执行中临时接地线状态的在线传输及跟踪监控。(12)防接地线漏挂、漏拆:地线操作过程实现了在线传输及跟踪监控，地线状态可实时反馈给五防主机并参与逻辑判断，从而达到防接地线漏挂、漏拆的目的。(13)多任务并行操作:在无线通信模式下可支持多任务并行操作，即多组操作人员可不分前后顺序同时进行操作。防误主机可在满足五防原则的前提下，支持多个操作任务并行执行。系统支持多个电脑钥匙并行工作，同时可实时监控每个电脑钥匙的操作过程。设备状态实时回传，每个任务的执行情况在防误主机上实时跟踪显示。(14)人性化操作流程监视:当系统传出操作票，操作人员在现场操作时，主控室的主机界面上即时跟踪操作的每一步，同时，对正在执行的每一步任务弹出相关设备所属的设备间隔，清晰明确地凸现设备的变位情况和任务的执行情况。(15)汇报对位功能:操作过程中，电脑钥匙通过无线网络实时反馈现场信息(状态)给防误主机，实现显示屏上设备状态与现场设备状态一致。(16)“黑匣子”记录功能:对系统全过程的用户操作信息进行实时记录，以便于追忆分析。记录内容不可删除、修改，掉电记忆10年以上，并提供记录的打印、浏览功能。(17)紧急解锁功能:当现场需要紧急操作或系统出现故障时，系统支持万能钥匙紧急解锁操作。为防止操作人员随意使用万能钥匙解锁，造成误操作，使用现场终端机对其进行强制管理。紧急解锁批准方式有刷卡、密码、网络、短信等方式，并实现每把解锁钥匙的单独授权和单独解锁，从而保证存放在钥匙箱里的解锁钥匙不能随意使用。所有的钥匙存取将详细准确地记录下来。(18)系统维护功能:系统采用服务器/客户端模式，具有管理权限的技术人员可在任意工作站完成系统维护，可维护性强。3安全控制系统流程3.1全球流程系统按照检修作业总体流程控制顺序和节奏，总体流程如图2所示。3.2停止操作过程停电操作是操作人持电脑钥匙，按照检修调度下达给电脑钥匙中的指令，在监护人的监护下进行操作。其具体流程如图3所示。3.3作业区域监控检修作业始于检修调度批准(称为“下令”)检修工作票，终于检修调度批准消除(称为“消令”)检修工作票。由于图2中在“作业组申请检修作业”(称为“要令”)时已经将参加检修作业人员的卡号录入了系统，因此这个过程主要是对允许参加本作业的人员进出作业区域进行控制和管理，非本作业组成员是不能进入该区