摘 要：随着地铁供电系统设备的不断发展与创新，可视化接地系统逐渐作为替代人工接挂接触网地线的主流设备。解决了人工挂地线产生的带电挂地线和漏拆地线、接挂地线效率低、人力成本高三大问题。随着可视化接地系统运行的时间推移，逐渐出现一些容易造成影响地铁行车的故障及隐患，为了更好的确保可视化接地系统在地铁系统中发挥他应有的作用，需要对可视化接地系统在使用中可能出现的故障进行分析，并给出解决方案。
关键词：可视化接地系统;地铁;网络结构
近年来，国内轨道交通项目在各个城市发展迅猛，供电系统设备作为轨道交通动力的来源，在其中起着不可或缺的作用。随着地铁线路的逐年增加，给城市带来了先进便捷的交通方式，但同时供电系统设备数量也逐年呈现倍增趋势，这一现象造成设备维修维护工作必须投入越来越多的维护力量，导致员工队伍迅速膨胀，人力成本也逐年上升。员工队伍的年轻化，使安全压力越来越大。如何在供电设备数量快速增长的同时，能够有效降低人力成本，提升员工作业安全环境。在优化管理，规范制度的同时，也应从技术角度为降本增效，风险防范做出努力。
可视化接地系统可以很好的解决带电挂地线和漏拆地线、接挂地线效率低、人力成本高三大问题。但若可视化接地系统设备的可靠性不足，将导致严重影响地铁车辆的日常运营，通过各种方式发现可视化接地系统的隐患，整改不足，提高可视化接地设备的可靠性，是及其重要的一项工作。
1 可视化接地系统工作原理
可视化接地系统是一套可以实现中央级远程操作挂拆接触网地线，并能在中央级，车控室通过视频画面观察地线接挂情况的设备。它的设备组成主要如图 1 有以下模块：
中央管理层：系统服务器、系统工作站、视频工作站。
站级管理层：站级可视化操作终端、通信管理机、视频硬盘录像机、钥匙管理机。
间隔设备层：可视化接地装置本体，可视化接地装置摄像机。
电力调度操作终端设备通过系统服务器经过通信控制器向正线配置的可视化接地装置发出挂拆地线指令，可视化接地装置自动执行接触网验电、残压放电、接地的步骤。当检测到接触网有电时，自动禁止接地刀闸合闸操作。同时配置在柜内的接地刀闸监控摄像机和隧道壁上的隔开监控摄像机不间断实时将视频上传到车控室站级终端和中央级工作站终端，电调和车站作业人员可以通过视频呈现的方式，确认接地刀闸分合闸状态。接地装置上端装设有 LED 显示屏，可实时显示接触网电压，起到给轨行区作业人员安全警示作用。
2 可视化接地系统网络传输结构的现状
目前国内地铁通用的可视化接地系统传输网络拓扑结构如图 2 中所示，设备网络传输结构由调度层、网络层、站级层三级组成。调度层至网络层经通讯机、交换机至 A 网环网，A 网环网连接至各个站点站级层通讯机设备。站级层包含间隔层设备和站控层设备，设备本体、车站端、调度端三级控制模式，站级层设备通讯机作为站级的控制传输中枢，站级远程控制与调度端远程控制相互独立，二者功能互不影响。
可视化接地系统网络结构仅使用 A 网单通道进行网络数据传输，调度层通讯机通常采用 104 子站协议与综合监控通信及正线各站可视化接地装置通讯。调度层进行可视化接地装置遥控操作，当所处网络通道发生图 2 中四处地方其中一处故障点中断时，中央级将无法监视和控制所有站点的可视化接地装置。特别是若故障发生于施工结束需要拆除地线，接触网需要恢复供电时，调度层无法远程操作可视化接地装置，导致接触网地线无法拆除，接触网无法执行送电操作，必须由人工分散至各个站点现场应急操作将可视化接地装置分闸，继而完成接触网送电。在这种故障情况发生时，反而会大量耗费人力、物力，甚至直接影响地铁的行车组织，存在较大安全隐患。
3 传输网络结构冗余配置提升对策
正如上文所述，可视化接地系统的网络传输结构为单通道方式，造成通道冗余度低，数据传输网络存在稳定性与可靠性不足的问题，可能导致影响地铁行车运营的事件发生。
从整体分析，绝大部分地铁的综合监控环网一般使用 A、B 双环网结构通讯至各个站点，根据综合监控网络结构的思路，将可视化接地系统改造成双网通讯模式，形成系统网络通道的冗余度，提升系统的稳定性与可靠性。
双网改造后的网络拓扑如图 3 所示，于调度层增加一台 B 网通讯机和 B 网交换机，调度层 A 网交换机分别与 A、B 网通讯机连接，B 网交换机也分别与 A、B 网通讯机连接，A、B 网交换机再连接至综合监控 A、B 网环网，综合监控 A、B 网环网连接至各个站点站级层通讯机设备，形成了从可视化接地装置至站级层变电所内通讯机为单通道数据传输，从站级层通讯机至综合监控 A、B 通信环网，综合监控 A、B 通信环网至调度层通讯机的数据传输均为双通道传输的网络结构，实现站级层至网络层以及网络层至调度层的双网通信冗余配置。当站级层至调度层数据传输通道设备出现故障时，可由另一回网络传输通道实现数据传输，不影响可视化接地装置的远程操作;当站内设备故障时仅影响本站设备操作，不影响其余车站可视化接地装置的操作。
4 网络传输结构改造后的验证方法
4.1 中央管理层验证
中央级全线顺控测试及中央级 A、B 网切换测试，具体测试流程如下：
(1)对全站可视化接地装置进行一次顺控合、分闸测试，操作结束后随意抽取三个站可视化接地装置进行单点遥控合、分闸操作。
(2) 断开 A 网交换机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→分闸操作，应操作成功。
(3)合上 A 网交换机电源空开，断开 B 网交换机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→ 分闸操作，应操作成功。
(4)合上 B 网交换机电源空开，断开 A 网通讯管理机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→分闸操作，应操作成功。
(5)合上 A 网通讯管理机电源空开，断开 B 网通讯管理机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→分闸操作，应操作成功。
(6) 断开 A 网交换机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→分闸操作，应操作成功。
(7)合上 A 网交换机电源空开，合上 B 网通讯管理机电源空开，断开 B 网交换机电源空开，断开 A 网通讯管理机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→ 分闸操作，应操作成功。
(8)合上 B 网交换机电源空开，合上 A 网通讯管理机电源空开，3 分钟后由电调对全线可视化接地装置进行一次全线顺控合闸→分闸操作，操作结束后随意抽取三个站可视化接地装置进行单点遥控合、分闸操作，均应操作成功。(9)中央管理层双网功能测试结束、人员出清。
4.2 站级管理层验证
站级遥控测试及站级 A、B 网切换测试，详细测试步骤如下：
(1)电力调度对全线路单站可视化接地装置进行依次分合闸操作，应操作成功。
(2)车站断开通讯机 A 网网线，约 1min 后电力调度对单站可视化接地装置进行依次分合闸操作，应操作成功。
(3)车站断开通讯机 B 网网线，连接 A 网网线，约 1min 后电力调度对单站可视化接地装置进行依次分合闸操作，应操作成功。
(4)依次对全线各个车站重复(2)、(3)步骤执行测试，应操作成功。
(5)站级管理层双网功能测试结束、人员出清。
5 应急措施及预案
5.1 在进行站级通讯管理机安装时误碰运行中的 PSCADA 工况机，造成 PSCADA 工况机死机、重启等问题，导致单站 PSCADA 系统无法监控、操作本站设备。
应急措施：施工负责人应立即组织停止工作，现场进行排查，检查 PSCADA 工况机、交换机电源等设备，保证设备恢复正常运行。如若 PSCADA 设备无法恢复正常运行，应安排专人进行值守保障。
5.2 中央级 A、B 网通讯管理机升级过程中数据文件配置错误，造成中央级通讯管理机与站级通讯管理机通道未建立或电调无法进行全线可视化接地柜操作。
应急措施：若在施工结束前 30 分钟无法正常完成测试，施工负责人应立即组织设备厂家将通讯管理机数据文件还原至改造前状态。
5.3 在完成中央级通讯管理机数据更新后电调对全线接地柜进行遥控分合闸测试出现异常。
应急措施：
(1)若程序更新后出现异常或出现可视化接地柜无法分闸的情况，施工结束前 30 分钟仍无法恢复，电力调度应根据对应的现场应急处置方案要求，立即组织线上应急变电人员、接触网人员出动至各牵引变电所就地操作分可视化接地柜。
(2)设备厂家拷贝装置日志文件，对新的数据文件进行深入分析，查找异常原因，找到异常原因并整改测试正常后，征得地铁公司同意后再开展下一步改造工作。
5.4 在进行 A、B 网通道切换测试时出现切换不成功的情况。应急措施：设备厂家拷贝中央级通讯管理机装置日志文件，检查异常原因，在原因未查明并解决前设备厂家每晚安排人员进行保障。原因查明后，征得地铁公司同意后再开展下一步改造工作。
5.5 改造结束运行一段时间后系统出现异常。
应急措施：
原有站级通讯管理机保持在原安装位置并保持上电状态，仅将通讯网线隔离，便于异常时，原有站级通讯管理机可直接投入使用，待系统连续运行 1 个月稳定后再进行拆除。
若系统出现较大异常，一方面重新将原有站级通讯管理机投入运行，将现有通讯管理机从系统中隔离;另一方面，将中央级通讯管理机数据配置文件恢复至改造前版本，在异常原因未查明并得到解决前禁止将改造后的系统投入运行。
6 结论
针对地铁行业现行可视化接地系统网络结构冗余度不足，导致影响地铁运营的隐患，设计了上述双网改造的方案，此改造方案已在厦门地铁 2 号线完成实施并投入运行，整体效果较好，目前未出现上述同类型故障。实践证明，本文使用的方法安全有效，能较好的实现可视化接地系统所带来的经济、安全、高效的效益。——论文作者：马 涛
参考文献
[1]李想.接触网可视化接地管理系统在城市轨道交通中的应用探讨[J].电气化铁道,2020,31(01):57-59+63.
[2]孙春桂.安全管理系统在厦门地铁中的应用[J].中国新技术新产品,2019(21):141-142.
