客运索道的备用运行

王治军北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007摘 要：为了提高客运索道的运营效率、提高维护人员面对突发事故的应对能力、避免发生救护行为，对索道电气方面的总体设计提出建议，引入“备用运行”的概念。关键词：客运索道；效率；电气故障；备份中图分类号：TH235 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）06-0149-04当客运索道出现故障无法正常运行时，能在短时间内恢复运行是很多客运索道运营方特别关心的。为此，本文提出客运索道的“备用运行”概念。为了说明客运索道的“备用运行”，首先要对客运索道的“救护运行”进行解释。1 救护运行“救护运行”指当客运索道在突发故障无法正常运行时，工作人员启用辅助或紧急驱动系统，使得滞留在索道线路吊具上的乘客尽快到达安全区域内的过程。根据 GB 12352—2007《客运架空索道安全规范》（以下简称《规范》）的要求：1）为了确保安全运行，驱动装置除设主驱动系统外，还应设辅助或紧急驱动系统，当主电源、主电机或主电控系统不能投入工作时，辅助或紧急驱动系统应能及时投入运行。2）紧急驱动装置仅仅是为了把停留在线路上的人员运回到站内。3）紧急驱动装置应能在主驱动装置发生故障或遥控失灵的情况下，15 min 内投入运行。一套标准的客运索道设备，应包含两套电源、两套驱动电机及减速器和相应的两套电控系统。根据《规范》要求，客运索道正常运营时，只应当是主电源、主电机（包括主减速器等）和主电控系统在工作，辅助电源、辅助电机（包括辅助减速器等）和辅助电控系统只能是在主系统某个或某几个出现故障时，迅速投入工作，将滞留在线路上的人员运回到站内后停止运行。此运行过程只是为了救护，即只要辅助电源、辅助电机和辅助电控系统有一项在工作，索道将不能正常运营。对于运营单位而言，当索道出现技术故障时，除了在第一时间内进行“救护运行”，使滞留在线路上的人员迅速被营救之外，还需要考虑迅速恢复索道的正常运营，即启动“备用运行”。2 备用运行“备用运行”指的是，在索道突发故障无法运行时，在“救护运行”启动前（或者后）的短时间内，通过某种措施迅速排除或隔离故障，继续使用“主驱动系统”进行正常运营。“备用运行”预案准备得当，根据《规范》即是能够在15 min 内重启索道正常运行，不仅能提高索道运营收益，甚至还能避免“救护运行”。为实现“备用运行”，要把索道设备分为两类，一类是短时间内可替换并可以预先准备的设备，如主电源和主电控系统；另一类是需要较长时间才能完成更换或者一般难以提前准备的设备，如主电机等。1）主电源 索道一般都配备有一台柴油发电机，这台发电机其实应该称为“救护发电机”，它的功率一般以辅助驱动电机为参考基准，但即使这样，由于只有一台，也仍然是“救护”用的。如果想实现“备用运行”就必须要有两台发电机（除非有能够实现至少一路不会停电的双电网系统），一台的功率要以主驱动电机为考虑对象，另一台至少要以辅助驱动电机为对象。如果遭遇停电，可以迅速启动主发电机，为主驱动系统供电，恢复正常运行，同时救护发电机在待命救护状态。2）主电机 主电机出现问题的概率在上述三项中是最小的，但其一旦出现问题，很难处理，即使索道运营方备着一个主电机，更换起来也很费时。另外，《规范》中没有要求备份，但通过其他手段可以实现足够大的安全系数来保证索道安全运行的设备。这些设备在现有技术条件下难以备份或备份意义不大，或靠备份来提高安全性不够合理等。除了合理的设计，其可靠性更多来自于日常维护保养。在某种程度上，客运索道投产以后，除维护保养，没有别的办法来规避其所带的风险。3）主电控系统 相比主电源和主电机，解决主电控系统问题最麻烦。主电源可以通过资金来解决，主电机等设备可以通过维护来解决，而主电控系统则需要资金和维护的双重投入。另外，主电控系统不是独立的，它是客运索道电源系统、开关系统、控制系统、驱动系统、通讯系统等子系统，或独立或交叉或相关而有机组成的，其故障排除要放在客运索道电气系统故障的总范围内来讨论。只要正确处理了电气系统故障的快速解决问题，就可以顺利实现客运索道的“备用运行”。3 电气故障客运索道电气故障从不同的角度可以有很多种划分，本文从尽快恢复索道正常运营角度出发，从解决故障的工期来看，将其分为两类，一类称之为简单故障，另一类称之为复杂故障。简单故障指一般来说能够被迅速排除的故障。索道出现故障后，通过技术维护人员的努力，找到故障根源，或维修或更换某些故障元器件，使得索道能够尽快恢复正常运营状态。这类故障的特点是：故障比较明显，或者系统提示比较明确，能够较短时间内确定故障点；通过技术维护人员自己的技术力量就能排除，相比之下比较简单。例如某索道在运行过程中突然发生脱索故障，故障提示“3# 支架脱索”，但现场查看实际并没有脱索，是个假脱索，钢丝绳位置正常。实际上在线路检查人员出发的同时，电气维修人员就要同时开展故障确认工作。经检查线路电气保护回路，发现是3# 支架的信号回路导线断了，将断点修复后，索道恢复正常。复杂故障指通过技术维护人员的努力，找到了故障原因或者故障的大概范围，但这个故障无法得到完全确认和尽快处理，可能性比较多，需要更多的技术手段，比较复杂。这类故障的特点是：故障的程度较深，或者系统提示不够具体；故障的解决需要更多的技术协助。例如某索道正常情况下，开车前在系统提示“允许运行”后，按压“运行”钮，电铃鸣响、高速闸打开、低速闸打开、索道从零加速到设定速度后正常运行。突然某一天，系统提示“允许运行”后按压“运行”钮，电铃鸣响、高速闸打开、低速闸打开，但索道并没有逐渐加速，而是在片刻犹豫后报“低速闸故障”。手动测试低速闸，可以正常打开且闸打开信号已经送入PLC，其相应输入点已经点亮，怀疑PLC 有问题但不能完全确定。后经技术协助，发现这个低速闸打开信号PLC 输入点损坏，更换相关输入模块后，故障排除。从故障发生到技术协助历时一天。如果遇到故障描述不清楚、路程遥远、备件货期等问题，排除故障需要更长的时间。即使很多索道具备了远程诊断功能，只要遭遇此类故障，一般无法避免“救护运行”和较长时间的运营损失。复杂故障最耽误时间，有时故障的寻找确认就要占去很大一部分时间。如果辅机的切换需要5 min，那么留给避免“救护运行”的故障排查时间就只有10 min 了。平时要对各种时间进行测试，辅机倒换时间、柴油发电机就绪需要的时间、从站台出发到达各支架需要的时间等，这样才能在面对突发故障时保持镇静和思路清晰，准确判断是救护还是争取主机运行。从索道电气设备结构和功能的复杂程度，可以将其分为继电控制回路和电脑控制回路，继电控制回路故障一般就是前文所述的简单故障。根据系统提示，使用万用表的通断测试、电阻电压测量等简单手段即可迅速定位故障点并及时清除。复杂故障一般都会涉及到具有电脑功能的两个核心单元，即驱动单元（变频器或整流器）和可编程序控制器（PLC）。这两个核心单元都是超大规模集成电路制成的，有存储、运算、输入、输出等功能。两个核心单元不能正常工作是比较棘手的，基本没有维修的途径，坏了就要更换，怀疑坏了，也要通过更换来排查。新模块订货需要周期，到手后还需软件编程，因此复杂故障的排除比较费时。4 避免复杂故障的方案1）采用双主控双主驱。正常时，主控一备一用，主驱一备一用，简称“两双方案”，按规定时间切换，轮流值班。见图1。图 1 “两双方案”示意图“两双方案”切换方便，当A 出现问题或可能出现问题时，可以迅速切换到B，故障处理时间短，减小突发故障带来的不良影响，基本能够避免“救护运行”。“两双方案”也有缺点，除了成本较大之外，不论在用和备用的装置平时都在工作岗位上（不能完全离线），它们遭受雷击的概率几乎一样大。一般来说主控和主驱都比较可靠，不会出现线头松动、继电器触点脱落烧灼等问题，但索道一般地处雷电多发的山区，主控和主驱遭雷击不能忽视。另外，“两双方案”的系统复杂，采用“两双方案”后，多了四套切换装置，每套都涉及众多的信号。对于主控系统来说是信号多，对于主驱系统来说是功率系统切换装置的体积大。系统的复杂程度高，故障点也多，维护检修的要求相应就高。如果确定了“两双方案”，可以从备用系统如何隔离雷击、简化切换系统等方面着手来改善方案，进一步提高其价值。此方案也称为冗余设计。2）“备件方案”。这是本文重点推荐的方案。“备件方案”所说的备件不是一般元器件的备件（当然也不排除），这里专指主控和主驱，且不是简单再买一套放入保险柜里，而是需要处理。运营者要准备已经过软件编程处理的、可以随时换上去的、换上去就能用的主控和主驱设备。见图2。图2 “备件方案”示意图“备件方案”的切换可能没有“两双方案”快捷，根据故障排查的不同情况，在时限要求内，有时可能要在“救护运行”后才能进行。但它也有自己的优势，备件完全离线没有雷击风险，没有增加系统的复杂度，没有过多增加索道建设初期的资金投入，主控和主驱甚至可以在索道投产后陆续进行备份。需要注意的是，备件要提前处理好，其软硬件和在用设备要保持一致，为了保证可靠，也要经常进行备用互换，互换操作也同时保证了维护人员对设备的熟悉。“备件方案”使索道摆脱了致命缺陷，极大地降低了电气系统的维护难度。还有一个容易被忽视的重要问题是，主控和主驱设备的生产厂家出于各种考虑在不断进行产品升级，会牵涉到电气设备的重新配线和调试，比较麻烦。索道工程竣工投产后，相对而言，元器件的先进性要让位于其稳定性、可靠性和可替代性，索道的安全稳定运行和零配件的全尺寸供应更重要。不能把希望完全寄托在生产厂家方面，要根据自身的不同情况和在用产品本身的寿命周期，提前做好备件预案，这是保证索道长运久安的必要手段。为了方便最终用户的备件更换，设计者要从图纸设计、电气元件的选择、配套传感器的使用、柜台装配工艺等方面进行预先考虑，从设计方面保证“备件方案”的实施。3）“整柜备份”。见图3，这个方案是前两个方案的有机结合。假设主控系统在一个主控柜内，主驱系统在一个主驱柜里。可以在原系统1 号主控柜和1 号主驱柜的旁边再布置一个2 号主控柜和一个2 号主驱柜。1 号系统和2 号系统有着相同的输入输出接口，并且已经都完成了编程调试和载荷试验，现场电工只需进行接口导线部分的安装工作即可完成两个系统的切换，虽比“两双方案”的切换要麻烦，但因为是离线存在，避免了雷击风险，另外也不过多增加系统的复杂程度，省掉切换装置（人工完成），同时其核心单元可以不完全一致，2 号可以是1 号的升级换代产品，也可以是完全不同品牌的产品。“整柜备份”方案一般作为改造方案使用，但从“备用运行”角度出发，有相当多的已建成多年的老索道，如果之前没有实施过“备件方案”，而现实环境对运营效率和安全有了更高要求，同时又没有到设备全面更新的地步，这个方案是可以考虑的。综上所述，从便捷程度、可靠性、系统复杂程度、产品寿命、维护要求等方面讨论了客运索道备用运行的三个可能方案，每条索道的实际情况不同，倾向性就会不同，不管哪个方案，在现场工作人员的高度配合下都将极大提高索道的安全性能和运行效率，从而杜绝严重事故的发生。上述方案只是举例说明，根据实际情况可采取更灵活的处理方式。需要强调的是，实践中发现绝大多数索道运营方没有认识到“备件方案”潜在的价值，希望本文能有一些启示。图 3 “整柜备份”示意图5 总结本文通过对《规范》中“救护运行”的解读，引入了能够尽快恢复客运索道运营的“备用运行”，通过对复杂电气故障的分析和化解，提出具体的实施方案，论述了实现“备用运行”的方法。希望对客运索道生产一线的技术工作者和管理者，以及工程前期的规划设计者们有所帮助。参考文献[1] 国家质量监督检验检疫总局. GB 12352—2007 客运架空索道安全规范[S].举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章特种设备那些事⑦｜游玩常见的客运索道首破8000亿 2020年四川外贸增速全国第二联发科天玑 1200 芯片正式发布20.22亿访问人次！国家中小学网络云平台用户覆盖全球174个国家和地区年近古稀的战“疫”老兵——赵建华

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