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地鐵接觸軌帶電安全防護裝置設計及其應用

文檔作者：于海鵬文檔來源：無錫市軌道交通發(fā)展有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月04日
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第6期
地鐵接觸軌帶電安全防護裝置設計及其應用
于海鵬
(無錫市軌道交通發(fā)展有限公司,214000,無錫∥工程師)
摘要提出了非接觸式接觸軌帶電安全防護裝置的結構圖1所示)。耦合器、監(jiān)測主機和信號調(diào)理電路裝在
設計構思。分析了非接觸帶電檢測單元顯示控制單元、監(jiān)同一箱體(非接觸主機箱)內(nèi)。非接觸主顯示控制單
測主機、監(jiān)控箱及人員侵入檢測模組的基本配置和工作原元和顯示牌放在同一箱體(顯示箱體)中,并采用固
理。介紹了車站和車輛段(場)等地鐵不同區(qū)域的非接觸式定支架方式掛墻安裝。其中,非接觸帶電檢測單元
接觸軌帶電安全防護裝置的配置設想。
關鍵詞地鐵;接觸軌;帶電安全防護裝置;非接觸式帶電信號調(diào)理電路和監(jiān)測主機構成
檢測
DC1500V接觸軌
中圖分類號U231.8
信號耦合器
 Design of Electric Safety Protection Device of Contact Rail
 Yu Haipeng
 Abstract A design of non-contact electric detection device
 for contact rail is proposed, the non-contact detecting unit,
信號調(diào)理電路
 display-control unit, monitoring host, control box,basic
 configuration and working principle of this detection mod-
接觸帶電檢測單
檢測信號
 ule are analyzed. The allocation of the non-contact electric
監(jiān)測主機
 safety protection device for contact rail in different places
 is introduced, such as the combined substation, step-down
顯示控制單元
 substation and vehicle area, etc.
 Key words metro; contact rail; electric safety protection
圖1接觸軌帶電安全防護裝置結構圖
 device; non-contact electric detection
 Author's address Wuxi Metro Corporation, 214000, Wuxi,
1.1非接觸帶電檢測單元的工作原理
 China
非接觸帶電檢測單元的檢測原理如圖2所示。
非接觸主機箱安裝在靠近隔離開關出線排(或接
觸軌)處,利用靜電感應原理測量接觸軌電壓。將
目前,國內(nèi)城市軌道交通對于接觸軌的安全防測試探頭靠近帶電體,探頭的靜電電極感應到帶
護主要是采用圍蔽帶電區(qū)域,并利用規(guī)章制度來保電體表面電壓,產(chǎn)生的感應交流電壓信號與帶電
證檢修人員和乘客的安全。接觸軌必須在停電并可體表面的電壓成正比。感應交流電壓的信號通過
靠接地的情況下才允許人員在軌道間走動。工作人高輸入阻抗前置放大器和信號放大器后進入相敏
員一旦大意,就有可能出現(xiàn)意外,對人身安全造成嚴傳感器,并輸出直流。其幅值和極性由交流感應
重威脅。因此,在人員進入危險區(qū)域前能及時作出信號的幅值和相位決定。相敏傳感器的輸出信號
警示顯得尤為重要。為解決此警示問題,現(xiàn)提出接進入直流一體放大器,繼而驅(qū)動高壓放大器,并驅(qū)
觸軌帶電安全防護裝置的設計設想。
動探頭生成和帶電體相同的電位。探頭測量到的
1接觸軌帶電安全防護裝置的組成
信號經(jīng)過信號調(diào)理電路處理后,再經(jīng)過隔離放大
器進行信號的隔離與放大。隔離放大后的信號,
接觸軌帶電安全防護裝置主要由信號耦合器、與報警閾值進行比較后,輸出代表接觸軌電壓狀
信號調(diào)理電路、監(jiān)測主機、顯示控制單元等組成(見態(tài)的開關量信號。
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城市軌交通2013年
D1500V接觸軌
信號耦合器
監(jiān)測主機顯示控制器
信號調(diào)理電路
顯示屏
控制電源
圖3顯示控制單元結構圖
輸出
隔離放大電路
2監(jiān)測主機、監(jiān)控箱及人員侵入檢測模組
報警閥值信號比較器
監(jiān)測主機主要由嵌入式工控機、液晶顯示器、攝
信號輸出
像頭等組成,以實現(xiàn)對接觸軌帶電顯示控制與監(jiān)控,
并可通過通信連接檢驗警示燈的狀態(tài)。監(jiān)測主機應
圖2非接觸式帶電檢測原理圖
能滿足4個顯示控制單元的通信、4個人員侵入檢
非接觸式帶電檢測單元應采用密閉殼體設測模組及4路視頻信號的接入,還可以輸出1路音
計,防塵防水等級應不低于P65,可以在高架及隧頻信號。攝像頭采用紅外攝像頭,在照明條件不是
道等惡劣的環(huán)境下正常持續(xù)運行。信號耦合器采很好的隧道內(nèi),也可以很好地進行錄像。監(jiān)測主機
用旋葉式靜電計探頭,把靜止的直流電場信號轉(zhuǎn)具有不小于160G的硬盤容量,可長時間存儲視頻
換為交變信號,避免直接耦合信號的衰減。隔離錄像。監(jiān)測主機音源來自監(jiān)測主機的麥克風,控制
放大電路采用高精度隔離變送器。隔離變送器置室工作人員通過監(jiān)測主機來切換功放電路音頻源,
于電壓檢測通道中,對電壓信號進行二次隔離對現(xiàn)場區(qū)域進行語音喊話
其電壓隔離強度高達DC2500V,即使在極端情
如圖4所示,監(jiān)控箱連接非接觸式帶電檢測單
況下信號耦合器與接觸軌連接,被測電壓波動較元、人員侵入檢測模組,其內(nèi)部裝設有一個20W的
大也不會影響到監(jiān)測主機的安全。報警閥值采音頻功率放大器,可以對固定的警示音源和監(jiān)測主
用撥碼開關進行設定。撥碼開關可以做到范圍很機音源進行放大,通過音頻變壓器驅(qū)動位于現(xiàn)場的
寬的數(shù)值組合,可實現(xiàn)報警閥值的精細設置(不少高音喇叭,對進入危險區(qū)域的人員進行語音警告。
于10個檔位)
監(jiān)控箱收集接觸軌帶電檢測信息(開關量)、人員侵
1.2顯示控制單元
檢測信息(開關量),經(jīng)過信號隔離變送電路隔離
顯示控制單元由顯示控制器和LED(發(fā)光二后以通信的方式送給監(jiān)測主機
極管)顯示屏組成(見圖3)。顯示控制器和監(jiān)測主
帶電檢測信號人員侵入檢測信號
機進行通信,并接收監(jiān)測主機傳送的接觸軌帶電
信息。當接觸軌電壓值超過設定值時,顯示控制
器控制LED顯示屏顯示紅色的“有電危險”;當接
端子
觸軌電壓低于設定值時,顯示控制器控制LED顯
示屏顯示綠色的“無電安全”。顯示控制器還可以
信號隔離變送電路音頻功率放大器
接收監(jiān)測主機的設備故障信息,如果裝置有故障
↓
音頻切換
產(chǎn)生或通信錯誤,顯示控制器控制LED顯示屏顯
。。
接信號連接至非預置音源
示黃色的“設備故障”。無論哪種狀態(tài)下,顯示屏
個
接觸帶電檢測單元
監(jiān)測主機音源
都顯示三種狀態(tài)之一,并實時顯示接觸軌的帶電
電壓。顯示屏內(nèi)部接口預留一路擴展通信接口,
圖4監(jiān)控箱結構圖
可方便現(xiàn)場安裝接線,以擴展通信功能。顯示屏
人員侵入檢測模組使用長距離光電開關技術,
外部右上方有自發(fā)光的指示牌,方便夜晚無光的采用GA安全光幕傳感器組合而成,能夠可靠探測
情況下識別其位置。發(fā)光指示牌為固定顯示主侵入的人而不受雨霧、煙塵等影響,具有自檢、自動
動發(fā)光,字體可預設。
監(jiān)測功能。其最小響應時間≤0.5ms,平均使用壽
122
 Evaluation Only.
 e Pty-Ltd
第6期
技術
命不小于100000h。網(wǎng)絡I/O模塊通信接口為
上行軌道
RS485,通信地址可設置,采用 MODBUS通信規(guī)
約,可多機并聯(lián)使用。音頻切換電路由監(jiān)測主機控
制,采用繼電器切換功放的音源。警示音源采用預
置語言信息的1C(集成電路)芯片,可反復輸出語音
正線車站降壓所站臺
警示音頻信號。
3接觸軌帶電安全防護裝置在地鐵中的
一非接觸測量箱
應用
下行軌道
3.1在設牽引變電所的車站中的應用
如圖5所示,由于設牽引變電所車站站臺附近
圖6設降壓所車站接觸軌帶電安全防護裝置的設置
存在“電分段”,故需要在電分段的兩邊各安裝1套
非接軌帶電安全防護裝置,則上、下行軌道共需4套
該裝置。為了方便下區(qū)間人員觀察接觸軌帶電狀
監(jiān)
態(tài),在不設置電分段的站臺另一側也需要設置一面
顯示屏。故整個車站共需設置6面顯示屏。
電分段
非接
上行軌道
測量
圖7車輛段(場)接觸軌帶電安全防護裝置的設置
正線車站混合所站合
員侵入模組的光幕,驅(qū)動聲光報警裝置發(fā)出報警,并
會自動調(diào)出報警區(qū)域的攝像頭對該區(qū)域進行復式監(jiān)
▲接觸測量箱
測,確認是否有人誤闖入;在接觸軌停電的情況下,
下行道行
光幕會自動退出運行,以方便運行檢修人員的進入
電分段
和維護工作。同時,會將該帶電安全防護裝置的實
圖5設牽引變電所車站接觸軌帶電
時狀態(tài)上傳到監(jiān)測主機,以供車站工作人員和控制
安全防護裝置的設置
中心調(diào)度人員做出正確的決策。
3.2在設降壓所的車站中的應用
4結語
如圖6所示,由于設置降壓所的車站站臺附近
不存在“電分段”,故每側站臺只需要安裝1套接觸
城市軌道交通接觸軌帶電安全防護裝置充分考
軌帶電安全防護裝置,則上、下行軌道共需2套接觸慮了接觸的安全風險,在接觸軌帶電的情況下會
軌帶電安全防護裝置。為了方便下區(qū)間人員能觀察自動啟用該防護裝置,給闖帶電區(qū)的人員以安全
到接觸軌帶電狀態(tài),在站臺兩側都應設置1面顯示提示,并將信號上傳到車站或控制中心,供車站工作
屏,故整個車站共需4面顯示屏。
人員和控制中心調(diào)度人員做出正確的決策。該裝置
3.3在車輛段(場)中的應用
的設計構思若能實現(xiàn),則可填補國內(nèi)在接觸軌安全
如圖7所示,車輛段(場)需設置2套接觸軌帶防護方面的空白,具有廣闊的應用前景。
電安全防護裝置(4面顯示屏、2個紅外攝像頭)。
參考文獻
當接觸軌帶電/停電時,三軌是否帶電的狀態(tài)會
通過非接觸式帶電檢查單元傳輸?shù)饺藛T侵入檢測模GB501572003地鐵設計規(guī)范S
(收稿日期:2012-12-11)
組,從而使檢測模組自動啟動/撤除檢測功能,并驅(qū)
動顯示屏顯示帶電和不帶電的信息,以防止人員誤
闖入;當有人員誤闖入接觸軌帶電區(qū)域時,會碰觸人
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