長(zhǎng)大距離下的洗車機(jī)無人值守技術(shù)改造

詹城偉，王洪崢，鐘佳麗，曾偉鵬

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 510000）

0 引言

廣州地鐵各線洗車機(jī)清洗列車都要安排一名維修人員在現(xiàn)場(chǎng)值守，輔助完成列車清洗作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，每天洗車作業(yè)大約需要消耗8個(gè)工時(shí)，但是真正需要人員輔助完成的作業(yè)僅需要2 h左右，有效工時(shí)利用率非常低。如果將洗車機(jī)監(jiān)控及應(yīng)急操作部分放置在DCC，由DCC檢修調(diào)度兼顧監(jiān)控洗車作業(yè)，洗車機(jī)現(xiàn)場(chǎng)無需安排操作人員值守，可達(dá)到節(jié)約人力的目的。

國(guó)內(nèi)不同城市地鐵對(duì)洗車機(jī)無人值守進(jìn)行了研究。范俊韜等[1]提到了在廣佛線洗車機(jī)通過硬線控制電纜直連的方式實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)傳輸至DCC的方案進(jìn)行改造。但是廣州地鐵二十一號(hào)線各場(chǎng)段配置的洗車機(jī)距離DCC距離較遠(yuǎn)，且洗車機(jī)未預(yù)留無人值守模式相關(guān)接口。因此希望通過對(duì)洗車機(jī)進(jìn)行局部改造解決控制信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸?shù)膯栴}，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)大距離下洗車機(jī)的無人值守功能。

1 改造現(xiàn)場(chǎng)條件

廣州地鐵二十一號(hào)線各場(chǎng)段6臺(tái)洗車機(jī)與DCC控制室距離如表1所示，除水西停車場(chǎng)洗車機(jī)與DCC控制室距離小于1 000 m外，其余場(chǎng)段均大于1 000 m?，F(xiàn)場(chǎng)洗車機(jī)與DCC控制室之間無預(yù)留光纜與電纜，信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸是本次改造的難點(diǎn)。

表1 各段場(chǎng)洗車機(jī)與DCC控制室距離

2 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為解決長(zhǎng)距離的監(jiān)控視頻和控制信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸難題，將尚文娟[2]、曾磊[3]、夏季[4]等人關(guān)于洗車機(jī)無人值守的研究進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)仔細(xì)調(diào)研提出一種基于光纖通訊的改造方案，光纖中繼器在其他行業(yè)也有成熟的應(yīng)用[5]，該方案整體框圖如圖1所示。通過光纖收發(fā)器-光纖-光纖收發(fā)器傳輸監(jiān)控視頻，在DCC設(shè)置1臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能；通過開關(guān)量光纖中繼器-光纖-開關(guān)量光纖中繼器將控制信號(hào)進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換與傳輸，在DCC設(shè)置1個(gè)控制盒，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控及應(yīng)急操作的功能。

2.1 DCC終端控制盒

DCC室新增設(shè)置1個(gè)電控盒，功能包括電源指示、蜂鳴報(bào)警器、報(bào)警指示燈、報(bào)警復(fù)位、急停開關(guān)。DCC人員可通過控制盒了解洗車機(jī)的基本狀態(tài)并進(jìn)行緊急控制。如圖2所示。

圖1 長(zhǎng)大距離下無人值守改造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

圖2 DCC無人值守控制盒

圖中各指示燈按鈕功能如下。

（1）電源指示燈：指示洗車機(jī)上電狀態(tài)。

（2）蜂鳴報(bào)警器：洗車機(jī)故障報(bào)警時(shí)發(fā)出蜂鳴報(bào)警，提示DCC人員進(jìn)行處理。

（3）報(bào)警指示燈：洗車機(jī)故障報(bào)警指示。

（4）復(fù)位按鈕：復(fù)位消音。

（5）急停開關(guān)：拍下急停開關(guān)，洗車機(jī)復(fù)位停止動(dòng)作。

2.2 控制信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸

采用光纖通訊代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜通訊，傳輸洗車機(jī)與DCC之間的控制信號(hào)，使用工業(yè)級(jí)開關(guān)量光纖中繼器進(jìn)行連接并實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。開關(guān)量光纖中繼器成對(duì)使用，可以在輸入設(shè)備端將洗車機(jī)開關(guān)量信號(hào)的電纜通訊轉(zhuǎn)換為光纖通訊，在輸出設(shè)備端接收光信號(hào)，再將其轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)洗車機(jī)控制信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。

2.2.1 產(chǎn)品選型

根據(jù)洗車機(jī)本地及DCC遠(yuǎn)程控制端遠(yuǎn)程傳輸信號(hào)數(shù)量需求，選擇深圳易控達(dá)YOS4型號(hào)雙向四通道的開關(guān)量光纖中繼器實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。YOS4型號(hào)中繼器為工業(yè)級(jí)開關(guān)量光纖中繼器，支持4路干觸點(diǎn)輸入，繼電器輸出，單雙纖可選（單雙向），單多?？蛇x（多模0～2 km、單模0～20 km），光接口類型ST/SC/FC可選，標(biāo)配ST。

2.2.2 光纖連接方法

本次改造中該設(shè)備需配對(duì)使用，光纖須交叉連接，即一端TX接對(duì)端RX，RX接對(duì)端TX。由于洗車機(jī)本地及DCC遠(yuǎn)程控制端均需要發(fā)送和接收信號(hào)，信號(hào)采用雙向雙纖傳輸。DCC控制室與洗車機(jī)光纖可通過車輛段現(xiàn)有的線槽和廊道進(jìn)行敷設(shè)，同時(shí)在DCC控制室與洗車機(jī)兩端設(shè)置熔纖盒，熔纖成端后通過跳纖連接值開關(guān)量光纖中繼器。

2.2.3 控制信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸電路

開關(guān)量光纖中繼器輸入方式為干觸點(diǎn)輸入，輸出方式為繼電器輸出[6]。從DCC至洗車機(jī)的報(bào)警復(fù)位、急停開關(guān)、急停開關(guān)反饋輸入信號(hào)，接入DCC端開關(guān)量光纖中繼器輸入觸點(diǎn)，從洗車機(jī)本地開關(guān)量光纖中繼器輸出開關(guān)量信號(hào)。其中報(bào)警復(fù)位、急停開關(guān)反饋一端需接入24 V供電，一端并聯(lián)接入原控制電路，急停開關(guān)[7]輸出觸點(diǎn)直接串聯(lián)進(jìn)安全回路中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程急停功能。從洗車機(jī)至到DCC的報(bào)警指示、電源指示、蜂鳴報(bào)警器、輸入信號(hào)通過中間繼電器將高低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)輸入到中繼器，從DCC中繼器輸出開關(guān)信號(hào)，控制回路需接入DC24 V電源供電。

接口電路在洗車機(jī)原電路基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，具體局部改造電路原理如下。

（1）急停控制

原始急?；芈啡缦拢珽M1-EM7急停開關(guān)的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)接入安全繼電器SF1。DCC遠(yuǎn)程控制端光纖中繼器輸入端DI2-/DI2+接入急停開關(guān)常開觸點(diǎn)。洗車機(jī)本地電柜內(nèi)，光纖中繼器輸出腳D02P/D02C為一對(duì)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)接入EM1-EM7急?；芈分校?dāng)D02P/D02C常閉觸點(diǎn)被觸發(fā)斷開時(shí)，急?；芈窋嚅_。具體接線斷開EC-ED:4端子接線，一端接D02P，一端接D02C。DCC遠(yuǎn)程控制端光纖中繼器輸入端DI3-/DI3+接入急停開關(guān)常開觸點(diǎn)。洗車機(jī)本地電柜內(nèi)，光纖中繼器輸出腳D03P/D03O為一對(duì)常開觸點(diǎn)，D03O接入+24 V電源，D03P并聯(lián)接入EC-ED∶10，通過X1.6向PLC急停開關(guān)反饋觸點(diǎn)狀態(tài)。

（2）報(bào)警復(fù)位

DCC遠(yuǎn)程控制端光纖中繼器輸入端DI1-/DI1+接入報(bào)警解除按鈕常開觸點(diǎn)。洗車機(jī)本地端，光纖中繼器輸出腳D01P/D01O為一對(duì)常開觸點(diǎn)，D01O接+24 V電源，D01P并聯(lián)接入EC-ED:6，向PLC輸入報(bào)警解除信號(hào)。

（3）報(bào)警指示燈、電源指示及蜂鳴報(bào)警器

通過24 V中間繼電器將PLC輸出的報(bào)警指示燈、電源指示、蜂鳴報(bào)警器高低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號(hào)，分別接入洗車機(jī)本地端開關(guān)量光纖中繼器輸入端DI1-/DI1+、DI2-/DI2+、DI3-/DI3+。在DCC控制端光纖中繼器輸出端D01P/D01O、D02P/D02O、D03P/D03O分別接入遠(yuǎn)程報(bào)警指示燈、電源指示、蜂鳴報(bào)警器，指示洗車機(jī)本地設(shè)備狀態(tài)。

綜合考慮以上因素，最終形成改造電路如圖3所示。

2.3 監(jiān)控視頻遠(yuǎn)程傳輸方案

在DCC控制室設(shè)置1臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器，計(jì)算機(jī)主機(jī)通過光纖收發(fā)器—光纖—光纖收發(fā)器—網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸路徑，接入原有視頻監(jiān)控局域網(wǎng)，在DCC監(jiān)控電腦通過IE瀏覽器登陸監(jiān)控視頻刻錄機(jī)IP可獲取洗車機(jī)本地監(jiān)控視頻。

圖3 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)電路

2.4 程序優(yōu)化

改造前二十一號(hào)線洗車機(jī)每清洗完一列車后，需操作人員手動(dòng)復(fù)位一次才能進(jìn)行下輛列車清洗。為實(shí)現(xiàn)清洗結(jié)束后自動(dòng)復(fù)位，減少DCC操作人員開關(guān)“手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)按鈕”的操作，對(duì)PLC程序[8]進(jìn)行修改，修改源程序段為在清洗結(jié)束后調(diào)取“FC80停止復(fù)位”程序塊，實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)復(fù)位，連續(xù)清洗下輛列車。如圖4所示。

圖4 自動(dòng)復(fù)位程序段修改

3 改造成果

目前廣州地鐵象嶺停車場(chǎng)、水西停車場(chǎng)洗車機(jī)已經(jīng)應(yīng)用此方案完成改造，投入使用，如圖5所示。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果如下。

（1）DCC監(jiān)控電腦可以清晰地獲取洗車機(jī)本地監(jiān)控視頻，不存在明顯延時(shí)。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)使用照片

（2）洗車過程中模擬故障，DCC遠(yuǎn)程控制盤蜂鳴報(bào)警器迅速響起，報(bào)警指示燈即刻亮燈。

（3）DCC遠(yuǎn)程監(jiān)控人員聽到報(bào)警后，拍下急停按鈕，邊刷可立即擺回原位，司機(jī)可操縱列車安全通過；按下復(fù)位按鈕可對(duì)故障報(bào)警消音。

4 結(jié)束語

針對(duì)二十一號(hào)線各場(chǎng)段洗車機(jī)與DCC控制室距離遠(yuǎn)的問題，基于光纖通訊，提出了一種能夠有效遠(yuǎn)程傳輸視頻和控制信號(hào)的改造方案，其中主要通過開關(guān)量光纖中繼器實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)光電轉(zhuǎn)換，進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。結(jié)合開關(guān)量光纖中繼器輸入、輸出的特點(diǎn)，對(duì)洗車機(jī)原控制電路進(jìn)行改造。該改造方案打破了以往改造距離的限制，改造成本低，只需對(duì)洗車機(jī)進(jìn)行局部改造，為本身不具備無人值守功能及接口的洗車機(jī)進(jìn)行改造提供了參考。