基于安全性的地鐵供電系統(tǒng)研究

駱勝江

摘 要：為了維持地鐵的正常運(yùn)行，需要使用安全性較高的地鐵供電系統(tǒng)。簡(jiǎn)要介紹了地鐵供電系統(tǒng)，并分析了影響地鐵供電系統(tǒng)安全性的因素，研究了保證地鐵安全性和可靠性的方法，以期為日后的相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵；供電系統(tǒng)；安全性；可靠性

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.111

我國(guó)城市交通壓力比較大，交通擁堵給人們的生活和工作造成了很大的困擾。為了緩解交通壓力，不少城市選擇修建地鐵，用提高地下交通能力的方法緩解地面交通壓力。這樣，就對(duì)地鐵運(yùn)行的安全性，特別是供電系統(tǒng)的安全性和可靠性提出了更高的要求。為此，需要加大對(duì)地鐵供電安全性的研究力度，以提高地鐵運(yùn)行的安全性，讓人們正常、安全出行。

1 地鐵供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地鐵供電系統(tǒng)是為車(chē)輛提供動(dòng)力和電能的，它主要是由2部分構(gòu)成：①集中式、分散式和混合式供電方法組成的高壓供電系統(tǒng)；②由照明供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)組成的地鐵供電系統(tǒng)，為地鐵站和區(qū)間的照明、扶梯和風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備提供動(dòng)力源。其中，牽引供電系統(tǒng)是將變電所的三項(xiàng)高壓交流電轉(zhuǎn)化為直接的低壓直流電，從而為車(chē)輛提供動(dòng)力源。

地鐵的乘客多、客流量大，所以，系統(tǒng)的安全性和可靠性非常重要。在地鐵運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)盡可能不出現(xiàn)供電設(shè)備或系統(tǒng)失效的情況，如果發(fā)生地鐵系統(tǒng)故障或事故，就可能導(dǎo)致地鐵運(yùn)營(yíng)中斷，對(duì)乘客的人身安全構(gòu)成較大的威脅甚至是傷害。相關(guān)地鐵事故的教訓(xùn)說(shuō)明，確保地鐵供電系統(tǒng)的安全性和可靠性非常重要，如果地鐵出現(xiàn)安全事故，那么，可能會(huì)引發(fā)較大的社會(huì)恐慌，使社會(huì)秩序變得混亂，從而危及社會(huì)穩(wěn)定。

因此，需要加大對(duì)地鐵供電安全性和可靠性的研究力度，找出供電系統(tǒng)中潛藏的安全隱患和系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，并分析其成因，制訂出行之有效的預(yù)防措施，以保證地鐵運(yùn)行的安全性，確保乘客的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

2 影響地鐵供電系統(tǒng)安全性的因素

影響地鐵供電系統(tǒng)的安全性和可靠性的因素可以歸納為以下幾個(gè)方面。

2.1 供電設(shè)備的老化程度

地鐵供電系統(tǒng)是由供電設(shè)備組成的，設(shè)備的老化程度與系統(tǒng)的安全性密切相關(guān)。設(shè)備運(yùn)行年限過(guò)長(zhǎng)就可能會(huì)增加系統(tǒng)的

危險(xiǎn)性，提高系統(tǒng)的故障率，進(jìn)而為地鐵的安全運(yùn)行埋下隱患。因此，在制定了牽引供電系統(tǒng)設(shè)備故障模式分析表后，可定性分析系統(tǒng)故障，得出相關(guān)結(jié)果，找出影響供電系統(tǒng)安全性和可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，并制訂有效的應(yīng)對(duì)措施，盡可能地降低發(fā)生故障的概率。

2.2 組織管理、設(shè)備設(shè)施和外界環(huán)境

地鐵供電系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)受到組織管理、設(shè)備設(shè)施、外界環(huán)境和人員配備等因素的影響。為了更好地評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性和可靠性，可以建立完善的系統(tǒng)安全評(píng)估指標(biāo)體系，并采取有效的分析方法，全面評(píng)估系統(tǒng)的安全性和可靠性。通過(guò)相關(guān)評(píng)估，可節(jié)約地鐵管理和運(yùn)行費(fèi)用，并提高地鐵運(yùn)行的服務(wù)質(zhì)量。

2.3 檢修與維修

為地鐵供電系統(tǒng)制訂合理的檢修和維修計(jì)劃，可以有效降低管理費(fèi)用。在供電系統(tǒng)的檢修上，企業(yè)每年都要花費(fèi)大量的費(fèi)用，但是，如果維修和檢修的頻率過(guò)低，就可能會(huì)影響供電系統(tǒng)的可靠性，提高故障發(fā)生的概率，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅。系統(tǒng)出現(xiàn)故障后再行維修，會(huì)大幅增加費(fèi)用，同時(shí)，也會(huì)影響人們的正常出行。因此，為了提高地鐵供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，應(yīng)制訂合理、完善的維修計(jì)劃。

3 安全性和可靠性分析方法

3.1 地鐵供電系統(tǒng)可靠性分析

目前，分析地鐵供電系統(tǒng)可靠性的方法主要包括故障模式后果法、故障樹(shù)分析法和可靠框圖法等。其中，可靠故障樹(shù)法是根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)中的相關(guān)關(guān)系和部分結(jié)構(gòu)模型的可靠性框圖，分析地鐵供電系統(tǒng)的可靠性。下面，筆者詳細(xì)地介紹了可靠性框圖分析法。

地鐵供電系統(tǒng)的可靠性分析是利用可靠性框圖法分析的，可通過(guò)多數(shù)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分析。而在分析的過(guò)程中，常用的可靠性框圖有并聯(lián)、串聯(lián)等多種。其中，并聯(lián)形式只在全部單元都發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)才出現(xiàn)故障單一種結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

供電系統(tǒng)可靠性分析的公式為：

Rs（t）=1-[1-R1（t）]×[1-R2（t）]……[1-Rn（t）].

（1）

式（1）中：Rs（t）為供電系統(tǒng)的可靠度；Ri（t）為各部分的可靠度，i=1，2，……n.

串聯(lián)結(jié)構(gòu)是指在系統(tǒng)單元中，任何一個(gè)單元出現(xiàn)故障，都可能引發(fā)系統(tǒng)故障的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。串聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖 圖2 串聯(lián)結(jié)構(gòu)圖

在串聯(lián)結(jié)構(gòu)下，供電系統(tǒng)的可靠度計(jì)算公式為：

Rs（t）=R1（t）×R2（t）……Rn（t）. （2）

式（2）中：Rs（t）為供電系統(tǒng)的可靠度；Ri（t）為各部分的可靠度，i=1，2，……n.

地鐵供電系統(tǒng)是由不同單元組成的，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，應(yīng)優(yōu)化系統(tǒng)正常的使用結(jié)構(gòu)，其又被稱(chēng)為表決結(jié)構(gòu)。表決結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算公式是：

. （3）

式（3）中：Rs（t）為供電系統(tǒng)的可靠度；Rm（t）為表決器的可靠度；R（t）為各部分的可靠度。

3.2 地鐵供電系統(tǒng)安全性分析

在分析地鐵供電系統(tǒng)的安全性時(shí)，經(jīng)常采用綜合評(píng)判法，也可將其稱(chēng)為模糊綜合評(píng)判方法。這是一種對(duì)多因素影響事物的評(píng)價(jià)，它在地鐵供電系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)中有很好的應(yīng)用效果。為了提高評(píng)價(jià)的有效性，在分析過(guò)程中要遵循以下步驟：①構(gòu)建因素集合。為了評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性，先要構(gòu)建影響系統(tǒng)安全性的因素集，將各種影響因素總合起來(lái)，一般用T來(lái)表示，即T={t1，t2，t3，……，ti}。其中，ti表示每一個(gè)單元都是影響系統(tǒng)安全性的一個(gè)因素。但是，地鐵供電系統(tǒng)安全性的安全模糊綜合分析，主要是為安全性評(píng)價(jià)提供標(biāo)準(zhǔn)，所以，安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)是具有模糊性的。②構(gòu)建評(píng)價(jià)集。在系統(tǒng)安全性評(píng)價(jià)中，構(gòu)建的評(píng)價(jià)集通常用U表示，即U={u1，u2，u3，u4，u5}。系統(tǒng)共分為5個(gè)安全等級(jí)——u5表示不安全，u4表示基本安全，u3表示安全，u2表示很安全，u1表示非常安全。③權(quán)重集的構(gòu)建。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性，還需要構(gòu)建權(quán)重集，主要是分析擬合系統(tǒng)安全敏感性。在分析過(guò)程中，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析歷史數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全性。④構(gòu)建因素評(píng)判矩陣。在評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全性的分析法中，構(gòu)建因素評(píng)判矩陣是重要的內(nèi)容之一，也是最重要的環(huán)節(jié)之一。而因素判斷矩陣的隸屬度與準(zhǔn)確度十分貼近，所以，也可以用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法來(lái)確定。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市交通壓力的增加，地鐵修建技術(shù)的水平在不斷提高，城市地鐵工程量也在不斷增加。但是，從實(shí)際情況看，地鐵運(yùn)行還是存在一些安全隱患的，一旦發(fā)生安全事故，就可能造成重大的人員傷亡，產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響。因此，相關(guān)部門(mén)和工作人員必須要努力提高地鐵運(yùn)行的安全性和可靠性。因?yàn)榈罔F的運(yùn)行是由供電系統(tǒng)提供動(dòng)力的，所以，應(yīng)保證供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。文中，筆者分析指出了影響地鐵供電系統(tǒng)安全性的因素，并在此基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要介紹了地鐵供電系統(tǒng)安全性和可靠性的分析方法，這對(duì)于減少危險(xiǎn)因素，提高供電系統(tǒng)的安全性有一定的借鑒。

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〔編輯：白潔〕