論剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修

駱志勇

東莞市軌道交通有限公司

摘要：隨著軌道交通剛性接觸網(wǎng)設(shè)備的制造、安裝等技術(shù)工藝的不斷發(fā)展，對其維護策略和維護組織都產(chǎn)生了重大的影響，全世界軌道交通的運營單位也已經(jīng)逐漸的意識到并開始著手，在不斷的摸索探求維護策略和維護組織的新型式，特別是設(shè)備的經(jīng)濟效益和使用壽命周期。

關(guān)鍵詞：剛性接觸網(wǎng)；狀態(tài)修；風險

Abstract：The equipment and installations making up the electrical systems of metro rigid overhead contactor are undergoing rapid Technological development，which in turn is having a direct impact on maintenance trategies and organisation. Transport operators all over the world are therefore increasingly looking into new forms ofmaintenance strategy，policy and organisation；

improving economic efficiency and Life Cycle Cost（LCC）in particular

Key Words：Rigid conductor system、condition based maintenance、risk

一、剛性接觸網(wǎng)簡介及狀態(tài)修概念

作為運行管理人員應該在尊重客觀事實的前提下及時對原有的規(guī)章制度進行修改補充，不要因循守舊，要敢于創(chuàng)新、敢為人先。近年剛性接觸網(wǎng)成為國內(nèi)軌道交通牽引供電的主流模式，筆者結(jié)合十多年的剛性接觸網(wǎng)工作經(jīng)驗淺顯的分析剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修的可行性，希望得到同行指導指正的同時，能夠有效的推動狀態(tài)修在軌道交通牽引供電領(lǐng)域的試點或?qū)嵤?/p>

提及剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修，我們首先需要對剛性接觸網(wǎng)進行簡單的介紹，剛性懸掛接觸網(wǎng)相比較柔性懸掛接觸網(wǎng)而言，其出現(xiàn)的歷史較晚，剛性懸掛接觸網(wǎng)一般應用于隧道當中，國外也有車輛段露天應用剛性接觸網(wǎng)的先例，但是較少。傳統(tǒng)柔性接觸網(wǎng)各部分懸掛點處需承受懸掛的自重負荷及由補償裝置張力產(chǎn)生的負荷。而剛性接觸網(wǎng)在懸掛點處除了組成設(shè)備自身的重量外，再無其它任何附加靜態(tài)負荷，就內(nèi)部的關(guān)聯(lián)度而言，傳統(tǒng)柔性接觸網(wǎng)大多為連接件，且90%以上的零部件為受力件，相互之間關(guān)聯(lián)密切，如個別零件“失效”，就會影響到其它零件，進而可能會使整個系統(tǒng)“失效”。剛性接觸網(wǎng)除在支撐懸掛點處的零部件為受力件之外，大部分零部件無張力作用，而且其本身的零部件就少且耐用性強，只有極少的幾個零部件是可移動的，且移動量微小，接觸導線沿匯流排全長加牢，不承受機械應力。所以，剛性懸掛的可靠性較高，失效破壞范圍小。國內(nèi)外多年以來的運營經(jīng)驗已經(jīng)證明，采用剛性懸掛接觸網(wǎng)可以避免因接觸網(wǎng)各種線索斷線而發(fā)生的人身傷亡或設(shè)備損失，即使在短路電流作用下致使接觸線部分燒損時，剛性懸掛接觸網(wǎng)仍能保持正常的工況，而無斷線之虞。因此采用剛性懸掛將大大提高隧道內(nèi)接觸網(wǎng)設(shè)備的安全性、可靠性。多年來的運營實踐證明其具有占用空間少、安裝簡單、穩(wěn)定性好、安全可靠等特點。瑞士聯(lián)邦鐵路網(wǎng)（SBB），曾經(jīng)做過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，比較柔性接觸網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)設(shè)備的故障，在使用剛性懸掛后故障率約減少70%。

了解剛性接觸網(wǎng)基本特點之后，我們分析國內(nèi)軌道交通行業(yè)接觸網(wǎng)設(shè)備的維護策略，現(xiàn)階段設(shè)備的維護策略基本以預防性計劃修為主，故障修作為補充的維修模式。預防性計劃修簡單以固定的時間周期對設(shè)備進行維修，不可避免地會產(chǎn)生“過剩維修”，造成設(shè)備有效利用時間的損失和人力、物力、財力的浪費，甚至會引發(fā)維修故障；而故障維修顯然是種應急維修，是一種運營人員都不希望啟動的維修模式，是被動情況下的一種維修補充模式。“定期檢測、狀態(tài)維修、限值管理、壽命管理”原則下的“狀態(tài)修”作為一種新的維修管理方式，越來越受到各方面的注意。隨著科學發(fā)展，技術(shù)進步，以及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)的不斷變化，維修方式也應適應科學發(fā)展的需要，嘗試采用“不維修”、“周期修”、“狀態(tài)修”等多種維修管理方式，建立一種針對具體設(shè)備運行特點的創(chuàng)新維修體系。

二、剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修條件

狀態(tài)修是建立在完善接觸網(wǎng)檢測設(shè)備，提高檢測手段，并科學的分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，下面簡單對廣州地鐵剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修對應條件進行分析：

1、確定接觸網(wǎng)各項設(shè)備的標準狀態(tài)值，安全狀態(tài)值和狀態(tài)限界值；標準狀態(tài)值是指設(shè)計或運行要求規(guī)定的技術(shù)標準值，這是設(shè)備運行的最佳狀態(tài)值。安全狀態(tài)值包括技術(shù)標準允許的偏差范圍，設(shè)備在安全狀態(tài)值內(nèi)運行是絕對不應發(fā)生故障，狀態(tài)限界值是指運行狀態(tài)的極限偏差范圍。一旦運行狀態(tài)值超過限界值，將導致可靠性下降，可能導致設(shè)備發(fā)生故障。廣州地鐵剛性接觸網(wǎng)從2002年投入運營以來，安全高效運營已經(jīng)將近9年，投運初期，維修規(guī)程及相關(guān)參數(shù)、工藝均沿襲設(shè)計文件以及驗收標準等文本，運營后根據(jù)出現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)、出現(xiàn)故障的情況以及日常維護維修經(jīng)驗，可以說積累了大量的一線現(xiàn)場數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，維修規(guī)程以及相關(guān)參數(shù)也在不斷的修正和完善。可以很有把握的確定標準值、安全值以及限界值。

2、對剛性接觸網(wǎng)設(shè)備開展全面整治，使其各項參數(shù)符合安全運行狀態(tài)值的標準；

廣州地鐵接觸網(wǎng)設(shè)備的運行維護一直維持高標準嚴要求，確保接觸網(wǎng)的設(shè)備參數(shù)嚴格符合設(shè)計初衷以及驗收規(guī)范。在驗收階段接觸網(wǎng)專業(yè)人員按照圖紙和設(shè)計文件對每個點、線、面進行檢查測量，嚴把第一道關(guān)的同時，接觸網(wǎng)專業(yè)人員會結(jié)合實際設(shè)備運行情況，不斷的歸納總結(jié)，有針對性的在設(shè)計標準和驗收規(guī)范的基礎(chǔ)上對一些設(shè)備參數(shù)進行更為嚴格的論證，實驗和實施。對于剛性接觸網(wǎng)設(shè)備的安全值這個前提條件，應該說比較容易實現(xiàn)。根據(jù)廣州地鐵近10年的剛性接觸網(wǎng)運營維修經(jīng)驗，真正因為剛性接觸網(wǎng)自身設(shè)備故障，造成運營停運的事件為零，造成晚點事件也是很少，基本均為瞬間故障，數(shù)秒之后重合閘成功，恢復正常供電，這點經(jīng)驗也是我們推行剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修的底氣和勇氣所在。

3、加強監(jiān)察，制定合理的檢測周期，準確掌握設(shè)備運行狀態(tài)，使設(shè)備狀態(tài)始終處于受控狀態(tài)；廣州地鐵在國內(nèi)首次應用剛性接觸網(wǎng)，對于設(shè)備的狀態(tài)檢測方式也是不斷的進行改進和完善，步巡巡檢，梯車巡檢以及工程車的巡視維修都是一貫的常規(guī)手段，隨著科學技術(shù)的進步和儀器儀表的功能完善，后續(xù)采用電客車登程、接觸網(wǎng)檢測車以及電客車實況熱滑作為剛性接觸網(wǎng)設(shè)備的觀測手段和措施，都取得了一定的效果，并且逐步建立相應的操作細則和規(guī)范。為實施周期檢測打下了堅實和強大的技術(shù)基礎(chǔ)?！盃顟B(tài)修”關(guān)鍵在做好修前調(diào)查和日常巡視檢查，必須做仔細。我們需要對剛性接觸網(wǎng)設(shè)備隨機資料、安裝調(diào)試記錄、出廠試驗報告、各種狀態(tài)參數(shù)、維修記錄、運行記錄、故障記錄和異?，F(xiàn)象記錄等建立規(guī)范臺賬，加強巡視檢查，加強觀測，積累數(shù)據(jù)，摸索設(shè)備及零部件的失效規(guī)律，研究失效機理，采取預防性措施，開展維修性研究。當然也并不是說積累的這些年經(jīng)驗和數(shù)據(jù)就已經(jīng)大功告成，深入研究設(shè)備失效機理是我們的短板。

4、建立與狀態(tài)修相配套的維修工藝，購買應用可靠性高的維修機具，采用科學合理的檢測手段，靈活多樣的維修方法。我們以占用剛性接觸網(wǎng)維護工作量最大比重的絕緣子為例，一直以來我們的預防性計劃修都是要求每個絕緣子都必須仔細認真的觀察，并且擦拭干凈，隧道內(nèi)污染嚴重，清掃工作量大。對于直流1500V牽引供電絕緣子的附鹽密度一直沒有權(quán)威性的規(guī)范，所以我們只能采用最原始的方法，不檢測而是全部納入維修清掃范圍。這樣的維護方式極大的增加了工作量，不可避免的存在過剩維修的現(xiàn)象。如果推行狀態(tài)修，需要我們認真研究總結(jié)剛性接觸網(wǎng)絕緣子最科學合理的附鹽密度，甚至需要和科研院所合作，給出極具說服力參照力的標準，有了參數(shù)標準之后還需要我們引進先進的測量工具以及判斷方式方法。如此只需要將隧道內(nèi)根據(jù)實際情況劃分為幾種類型，對其范圍內(nèi)的絕緣子附鹽密度進行抽樣和分析即可，根據(jù)抽測結(jié)果采取相應的手段和措施。

5、建立健全與之相適應的維修體制。建章立制是推行狀態(tài)修的政策基礎(chǔ)，如何制定行之有效的管理機制和相配套的生產(chǎn)管理規(guī)范是確保狀態(tài)修能夠深入開展并且開花結(jié)果的沃土，新維修策略的推行必然會帶來新的風險，我們需要結(jié)合工作經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)分析，同時按照規(guī)章制度的要求盡量將風險控制在可控范圍內(nèi)。所以作為決策者敢于創(chuàng)新，敢為人先，能夠給予執(zhí)行者一定范圍的免責條款甚至正面激勵，激發(fā)執(zhí)行者的承擔力，使其愿意執(zhí)行、推行新的維護模式。當然作為執(zhí)行者也必須要對推行期間的安全運營高度負責，一切重大決策都要深思熟慮，謹慎做出，而不是貿(mào)然行事。所有上述條件都是對人的要求，制定與狀態(tài)修相適應的規(guī)章制度，決策與執(zhí)行都需要我們對剛性接觸網(wǎng)有深入的認知和掌控，不是憑空創(chuàng)造出來的，而是全體專業(yè)人員的經(jīng)驗總結(jié)和智慧結(jié)晶。

三、剛性接觸網(wǎng)狀態(tài)修需注意的問題

鐵路系統(tǒng)從1986年到2001年就已經(jīng)開始試驗并逐步推進柔性接觸網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)維修試點工作。“周期檢測、狀態(tài)維修、限值管理、壽命管理”的維修模式在部分鐵路局管內(nèi)全面推行。軌道交通和鐵路系統(tǒng)大同小異，而且軌道交通剛性接觸網(wǎng)的外部環(huán)境更優(yōu)，當然對于新事物的產(chǎn)生到應用推廣畢竟是一個曲折的過程，我們在充分認識到其復雜性、長期性、艱巨性及其蘊藏的巨大潛力的同時需要本著“積極、慎重、穩(wěn)妥”的方針。凡是有條件開展的就積極進行；凡是涉及與行車安全關(guān)系重大的項目，檢測手段尚不齊全的應慎重對待，力求穩(wěn)妥。實際操作開展時可以采取試點應用，循序漸進，總結(jié)推廣的思路進行，力爭全面體現(xiàn)狀態(tài)維修的準確性、及時性、適度性、經(jīng)濟性、安全性，保證設(shè)備的運行安全，且不降低設(shè)備的使用壽命。

推行狀態(tài)修需要注意或解決的問題：

3.1、新的維修模式要制定與之配套的管理體制，如技術(shù)、計劃、物資等部門的管理。尤其是涉及到考評指標，資金獎懲相關(guān)內(nèi)容事項。新模式需要被允許一定的豁免權(quán)，當然不能超越安全的底線。

3.2、檢測儀器儀表以及與之配套的軟件，專業(yè)人員的慣性思維以及處理事務的方式方法需要不斷的更新完善。

3.3、積極、慎重、穩(wěn)妥地研究帶電作業(yè)的可行性，這點面臨的現(xiàn)實壓力較大，因為畢竟事關(guān)人身安全，而且從來未曾嘗試過，遇到的阻力可以想象。

3.4、“狀態(tài)修”、“故障修”以及“預防性計劃修”之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如何調(diào)整安排才能確保安全的前提下創(chuàng)造更大的社會效益和經(jīng)濟效益。

3.5、工程設(shè)計、設(shè)備采購以及工程施工應該盡量采用新技術(shù)、新工藝、新材料，提高可靠性和工作效率，力爭做到少維修和免維修。在前期建設(shè)階段就為狀態(tài)修做好鋪墊。這需要運營和其他相關(guān)接口關(guān)系單位做好溝通交流工作。同事各設(shè)計單位、設(shè)備制造商以及施工單位也需要建立一切為運營的大觀念，畢竟后續(xù)的運營才是整個工程最為長久和經(jīng)受考驗的階段。

四、結(jié)論

隨著軌道交通的蓬勃發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷進步，牽引供電的生產(chǎn)組織以及人力結(jié)構(gòu)必隨之變革，維修方式和制度，作業(yè)方法和手段也會隨之而變動，這是事物發(fā)展的客觀規(guī)律，我們必須作好思想準備，未雨綢繆，才能取得運行管理的主動權(quán)，在確保接觸網(wǎng)安全供電和經(jīng)濟運行的前提下，充分發(fā)揮剛性接觸網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量的內(nèi)在潛力，即利用其本身固有的可靠性，充分滿足其使用壽命，力圖把維修工作量減少到最低限度，做到不失修，不提前修，不過剩修，力求做到少投入，多產(chǎn)出。

參考文獻：

[1] 吳良治、鄒德裕、張錫昆《紀念電氣化鐵路30周年學術(shù)論文集》

[2] 林彥凱《城市軌道交通供電設(shè)備狀態(tài)維修》建筑電氣 2009年02期

[3] 何江海、譚冬華等《接觸網(wǎng)維修工》中國勞動社會保障出版社

上接第474頁

Q溢流=mbH3/2

35.84714=0.4198*0.5412*b*13/2

b=35.62（m）

因為在原有蓮花干渠位置做淹沒式矩形堰設(shè)計，現(xiàn)狀考慮到的不確定因素較多，同時還有結(jié)構(gòu)處理該井需要在堰壁上設(shè)計立柱的影響等因素，本次設(shè)計堰長采用1.2的安全系數(shù)，則取b=43m，一側(cè)堰長b1=19.25米，取20米。

6）、截流井寬度B計算：

因堰上水頭為1.0m，因此設(shè)計截流井內(nèi)有效水深采用H=1.0m，水力坡度按原有蓮華干渠設(shè)計坡度取i=0.0014，當水量達到溢流量時，堰上斷面與下流斷面連成一體，可將截流井堰上部分看作一小段渠道簡化計算，根據(jù)矩形斷面暗溝（非滿流）水力計算截流井寬度B，采用如下公式進行計算；

Q=A*V

V=1/n*R2/3*i1/2

A=BH

X=B+2*H

R=A/X

Q----流量（m3/s）采用上述Q溢流量為35847.14（l/s）

V---流速（m/s）

A—水流斷面m2，

n---粗糙系數(shù)；取0.013

R---水力半徑（m）

i---水力坡度；

X—濕周（m）

將上述數(shù)據(jù)帶入上述公式，最終結(jié)果如下：

算出渠道寬度B=13.65m，取B=14m

堰兩側(cè)寬分別為B1=B2=4.75m。

4、結(jié)論

本實例計算采用了《給水排水設(shè)計手冊》中淹沒式矩形堰及非滿流暗渠相結(jié)合進行綜合計算，計算過程中采用流態(tài)近似分析及經(jīng)驗估算。本工程截流井的設(shè)置基本沒有改變上游原有的水流狀態(tài)，不會致使上游因堰的設(shè)置而產(chǎn)生雍水現(xiàn)象。截污井設(shè)置后避免了污水直排入江對水環(huán)境造成的影響，達到了污水截流，雨水溢流的效果。本項目的設(shè)計也得到了有關(guān)專家的認可，對于其他大型截流井的設(shè)計具有一定的指導作用和參考價值。

上接第475頁

放電率=電池組的實際最大放電電流/電池組的標稱容量得出應該配置的電池組的容量（Ah）。

圖1

例如，有一臺UPS，其輸出功率為1OOkVA，選擇電池后各備時間為2Omin。若UPS逆變器（半橋）的工作電壓是384V*2，蓄電池為兩組12V（32塊）電池串聯(lián)而成，假定單塊電池臨界放電電壓定為10.5V，則蓄電池組的臨界放電電壓為32*10.5V*2=672 V，假定負載功率因數(shù)為0.8，逆變器效率為0.8，電池放電效率為0.95，根據(jù)上述公式，最大放電電流

I=（100*1000VA*0.8）/（0.8*0.95*672）=156A

從圖1可知，在要求電池后備時間為2Omin時，放電率為1.5C左右，于是電池選用容量應為100Ah，這里得到的是計算值，具體選用時應選用廠商提供的電池規(guī)格中接近100Ah的電池。

2.6 其他功能選擇

從目標發(fā)展情況看來，我國UPS未來會向著模塊化以及高頻化的方向發(fā)展，對此，在條件滿足要求的情況下，可以對該類型的UPS進行選擇。同時，在對UPS進行選擇時也需要其能夠具有良好的通信以及智能管理功能。智能管理方面，需要保證UPS自身具有智能管理接口，以此對電池同設(shè)備的檢測、運行參數(shù)以及現(xiàn)時等功能進行實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通信方面，則支持現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)信息傳送以及公用網(wǎng)通信。這部分功能的配備，都對石化企業(yè)對UPS的網(wǎng)絡(luò)化管理實現(xiàn)具有十分積極的意義。

參考文獻：

[1] 王勇.UPS電源的選型原則[J].黑龍江科技信息.2009（29）：79-79.

[2] 朱松然 鉛蓄電池技術(shù)[M].北京；機械出版社2002

[3] UPS蓄電池的選擇與維護[J]電源世界2006-1-24