地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性研究

馬騰宇

摘 要：隨著城市狀況日益嚴(yán)峻，城市軌道交通已經(jīng)成為保證城市向前發(fā)展的重要交通運(yùn)輸工具，并在人們的日常生活中起到越來越重要的作用。地鐵牽引供電系統(tǒng)是地鐵交通系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施其主要功能是為電力車輛提供電能，進(jìn)而保證地鐵車輛的正常穩(wěn)定運(yùn)行，若地鐵牽引供電系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，一方面會造成城市地鐵系統(tǒng)的癱瘓；另一方面還會對乘客的生命安全和財產(chǎn)安全造成損害，因而近年來國內(nèi)專家對地鐵牽引供電系統(tǒng)的可靠性研究日益重視。該文中對地鐵牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并有針對性地提出決定地鐵牽引供電系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)，進(jìn)而介紹提高地鐵牽引供電系統(tǒng)的具體措施。

關(guān)鍵詞：地鐵牽引系統(tǒng) 可靠性 指標(biāo) 措施

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0048-02

地鐵牽引供電系統(tǒng)是保證地鐵車輛正常運(yùn)行的重要部分，隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得地鐵牽引系統(tǒng)的發(fā)展不斷趨向完善，實(shí)現(xiàn)了地鐵牽引供電系統(tǒng)的自動化和信息化。加強(qiáng)對地鐵牽引供電系統(tǒng)的研究就是指在保證地鐵牽引供電系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)上，利用科學(xué)有效的手段充分發(fā)揮供電系統(tǒng)的潛力，確保為地鐵車輛提供高質(zhì)量的電力供應(yīng)。地鐵車輛的供電系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其出現(xiàn)不可靠運(yùn)行時會對社會正常運(yùn)行和人們的日常生活造成嚴(yán)重干擾，因此為了確保地鐵牽引系統(tǒng)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就應(yīng)該做好電力牽引系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行工作，實(shí)現(xiàn)地鐵牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性逐漸提高。

1 地鐵牽引供電系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.1 地鐵車輛供電系統(tǒng)構(gòu)成

地鐵供電系統(tǒng)負(fù)責(zé)向地鐵和用電設(shè)備提供電能，一般分為高壓供電部分和地鐵內(nèi)部供電部分。其中高壓供電部分直接從城市電網(wǎng)取電，供電方式一般包括集中式供電、分散式供電和混合式供電。而地鐵內(nèi)部供電主要包括牽引供電系統(tǒng)和照明供電系統(tǒng)，牽引供電系統(tǒng)會將三項(xiàng)高壓交流電變成適合地鐵車輛應(yīng)用的低壓直流電。饋電線會將牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)上，地鐵會通過受流器直接在接觸網(wǎng)上獲得電能。動力照明供電系統(tǒng)主要提供照明、風(fēng)機(jī)、水泵等動力機(jī)械的供電，主要由降壓變電所和動力照明配電線路組成。

1.2 地鐵車輛牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成

地鐵車輛牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和牽引網(wǎng)兩個部分組成，目前地鐵牽引供電系統(tǒng)通常采用直流供電方式，其中牽引變電所示地鐵車輛牽引供電的核心。牽引變電站的位置和容量是由地鐵車輛在運(yùn)行高峰期的車流密度和車輛型式通過牽引供電計算得出，其中牽引變電所的容量在設(shè)置時需要滿足供電合理，運(yùn)營方便，滿足高峰運(yùn)營時的最大負(fù)荷需求，并且當(dāng)牽引變電站出現(xiàn)故障時，其相鄰的變電站需要具有一定的過負(fù)荷能力，并能保證地鐵車輛的正常運(yùn)行。牽引網(wǎng)是指在線路周圍鋪設(shè)為地鐵車輛提供電能的裝置，主要由正極接觸網(wǎng)供電和負(fù)極走行軌回路兩部分組成，其供電方式主要包括供電軌和供電網(wǎng)兩種方式供電，根據(jù)不同線路特點(diǎn)選擇不同的供電方式。

1.3 地鐵牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行方式

地鐵牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式主要包括正常運(yùn)行方式和某一牽引變電站解列的運(yùn)行方式。在正常的運(yùn)行方式下，地鐵車輛的牽引供電系統(tǒng)均由相鄰變電站進(jìn)行雙邊供電，車輛段內(nèi)的接觸網(wǎng)由本車輛段內(nèi)的牽引變電站供電，而車輛在停車場內(nèi)由停車場內(nèi)的牽引變電所供電。當(dāng)某一牽引變電所發(fā)生解列且不包含線路端頭牽引變電所時，會由相鄰變電所進(jìn)行跨區(qū)供電。當(dāng)解列發(fā)生在正線線路的端頭時，會由相鄰的牽引變電站進(jìn)行單邊供電。當(dāng)停車站發(fā)生牽引變電站解列時，會由正線牽引變電所通過接觸網(wǎng)向停車場牽引網(wǎng)供電，這時停車場牽引變電所不會安排向正線支援的任務(wù)。

2 地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性分析

2.1 地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)

地鐵列車牽引供電系統(tǒng)將工頻交流電轉(zhuǎn)換為低頻交流電或直流電，以維持地鐵車輛運(yùn)行和用電器的正常工作。鑒于地鐵牽引供電系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，在研究地鐵牽引供電系統(tǒng)的可靠性研究過程中，需要包括設(shè)備本身的可靠性研究、各設(shè)備聯(lián)合工作的可靠性研究、部分設(shè)備與其他系統(tǒng)相連的可靠性研究以及整個牽引供電系統(tǒng)的可靠性研究。在實(shí)際的研究過程中牽引供電系統(tǒng)的可靠性主要是指牽引供電系統(tǒng)在設(shè)備結(jié)構(gòu)、自身特點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行等方面的安全穩(wěn)定性，可靠性研究的最終目的是保證軌道上行駛的地鐵車輛的正常運(yùn)行，反映地鐵正常運(yùn)行的指標(biāo)主要包括供電質(zhì)量、故障停電指標(biāo)、預(yù)安排停電指標(biāo)、外部影響、指標(biāo)以及設(shè)備性能指標(biāo)等。

2.2 地鐵牽引供電系統(tǒng)的可靠性評估措施

對地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性評估的具體措施包括三個方面，首先需要對某一段線路上牽引供電的可靠性進(jìn)行評估，這部分的主要內(nèi)容是評估兩個牽引變電所之間的線路以及地鐵在該部分線路上的運(yùn)行情況。其次，需要對系統(tǒng)尾部電源的可靠性、牽引變電所可靠性以及接觸網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評估，這三者的評估都需要以是否能正常供電作為判斷依據(jù)，并建立可靠性模型，最后結(jié)合不同原件的特點(diǎn)，進(jìn)行定量評估。最后，需要進(jìn)行元件級或者是設(shè)備級的可靠性評估，該部分需要對一個元件或者是幾個元件組成的裝置進(jìn)行評估，判斷這部分可靠性變化對整個牽引供電系統(tǒng)的影響。

2.3 提高地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性的措施

為了提高地鐵牽引供電系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和堅固性，降低地鐵牽引供電系統(tǒng)的故障發(fā)生率，需要在系統(tǒng)中把握好器件的質(zhì)量，在搭建好供電系統(tǒng)后還需要做好后期的維護(hù)工作，加強(qiáng)日常工作中的巡視和檢修，需要設(shè)備存在的潛在隱患。對于地鐵牽引供電系統(tǒng)的管理，要加強(qiáng)完善整個供電系統(tǒng)的管理體系，做好操作人員的日?？己斯ぷ?，保證操作人員在日常工作中嚴(yán)格執(zhí)行管理制度。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市軌道交通已經(jīng)成為保證城市向前發(fā)展的重要交通運(yùn)輸工具，并在人們的日常生活中起到越來越重要的作用。城市地鐵牽引供電系統(tǒng)是為地鐵車輛提供電能的重要基礎(chǔ)部分，直接保證了地鐵車輛的正常運(yùn)行，因此，加強(qiáng)研究地鐵牽引供電系統(tǒng)的可靠性是非常有必要，是保證地鐵車輛安全運(yùn)行，同時使地鐵牽引供電系統(tǒng)的可靠性達(dá)到最高的重要措施。

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