地铁接触网可视化自动挂拆地线系统研究

摘要

地铁接触网检修时，需要将接触网停电并在工作区间两端挂接地线，作业完成后需要拆除地线并为接触网送电。挂接的地线一端接至接触网，另一端接至钢轨，地线挂接后接触网与钢轨等电势，保障了作业人员及设备的安全。传统的人工挂拆地线方式存在着操作步骤复杂、需要投入大量的人力物力、耗时时间长、安全系数低等问题，易出现地线误拆误挂及人员触电等事故。为解决传统人工挂拆地线过程中存在的问题，本文结合国内外现有研究及实践经验，提出了一套地铁接触网可视化自动挂拆地线系统。
　　首先，对系统进行了总体设计。系统由可视化接地装置、可视化监控主机及信息管理中心监控主站构成，各部分配合工作，可以实现接触网地线的远程可视化自动挂拆操作。
　　其次，对系统各层设备进行了详细的软硬件设计。可视化接地装置使用西门子S7-1200 PLC作为控制器，并使用标准的Modbus TCP协议实现各层设备之间的通信，装置内部安装网络摄像头，监控接地开关画面并上传视频图像信号至监控系统。可视化监控主机使用西门子S7-1200 PLC作为主控制器，通过地址映射实现监控主机PLC与接地装置PLC地址的对应，完成对本站点内所有接地装置的监控。监控主机使用C＃编写可视化监控软件，实现对接地开关的控制、状态量监控、网络摄像头访问和历史记录存储与查询等功能。
　　再次，从运动检测和图像识别两方面，实现了接地开关的自动化监控。通过对接地开关的运动检测，可以实现接地开关动作时的自动录像存储，同时在接地开关误动作时报警提示。通过对接地开关的图像识别，可以自动识别开关的分合闸状态。接地开关的自动化监控进一步减少了人工操作，为接触网检修节约了宝贵的时间。
　　最后，对系统主要模块进行测试，根据系统设计方案研制了可视化接地装置样机，搭建了可视化接地模拟监控系统，并对系统的功能进行了实验测试。
　　该论文共有图58幅，表11个，参考文献82篇。

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变量注释表

1 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 国内外研究概况

1.3 目前存在的问题

1.4 论文主要研究内容

2 系统总体方案

2.1 系统需求分析

2.2 系统总体结构

2.3 系统工作原理

2.4 系统可靠性设计

2.5 本章小结

3 接地装置软硬件设计

3.1 接地装置硬件结构设计

3.2 接地装置控制系统设计

3.3 接地装置软件设计

3.4 本章小结

4 监控系统软硬件设计

4.1 监控主机硬件结构及控制系统设计

4.2 监控主机监控软件设计

4.3 监控主站软件设计

4.4 本章小结

5 接地开关自动化监控

5.1 自动化监控策略

5.2 基于视频的接地开关运动检测

5.3 接地开关分合闸状态图像识别

5.4 本章小结

6 实验测试

6.1 主要模块测试

6.2 实验平台搭建及功能测试

6.3 本章小结

7 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

作者简历

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