試論地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性及故障

摘 要：文章對(duì)地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)的基本情況進(jìn)行概述，然后對(duì)地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的影響因素實(shí)行分析，對(duì)地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的完善方法加以探討，然后明確地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)常見故障和處理方法，主要的目的：及時(shí)發(fā)現(xiàn)地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性影響因素、故障問題，及時(shí)采取相應(yīng)方法解決故障問題，進(jìn)而切實(shí)提高地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：地鐵;供電接觸網(wǎng);系統(tǒng);可靠性;故障

一、 地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)的基本概述

接觸網(wǎng)的性能，直接關(guān)系到機(jī)車運(yùn)行速度、機(jī)車運(yùn)行是否穩(wěn)定，城市土地成本比較高，故此地鐵多修建在地下且高架橋占據(jù)比例較小。地下凈空高度較為有限、接觸網(wǎng)為剛性懸掛，對(duì)于地鐵運(yùn)行會(huì)構(gòu)成不同程度的影響。地鐵牽引網(wǎng)供電多為直流制，結(jié)合不同的懸掛形式架空接觸網(wǎng)可分成柔性接觸網(wǎng)、剛性接觸網(wǎng)。值得一提的是，接觸網(wǎng)系統(tǒng)包括匯流排、接觸線，以及中心錨結(jié)等部件。其中，匯流排屬于接觸網(wǎng)懸掛件中的重點(diǎn)部分，存在T型、π型截面形式;接觸線材質(zhì)多為銀銅合金，一般經(jīng)嵌入/線夾方式固定在匯流排。匯流排接頭需確保匯流排機(jī)械正常對(duì)接、導(dǎo)電性能良好;中心錨結(jié)可避免接觸網(wǎng)受到環(huán)境溫度影響出現(xiàn)偏移狀況。

二、 地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的影響因素分析

供電網(wǎng)絡(luò)連接主變電所、地鐵車站變電所，均屬于地鐵供電系統(tǒng)的主要部分，配電網(wǎng)的可靠性和地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性關(guān)系緊密。地鐵配電電壓等級(jí)常見35kV、33kV和10kV，33kV電壓等級(jí)并沒有廣泛應(yīng)用，受到歷史原因影響僅于部分城市中運(yùn)用。配電網(wǎng)供電可靠性影響因素包括：設(shè)備自身可靠性因素所致外力破壞引發(fā)線路故障;故障修復(fù)時(shí)間;作業(yè)停運(yùn)等因素。需要注意的是，外部電網(wǎng)不穩(wěn)定無法直接消除，一般可經(jīng)冗余備份、魯棒電網(wǎng)架架構(gòu)消除相關(guān)影響因素，有效控制故障的概率，確保配電網(wǎng)供電更加可靠。設(shè)備自身可靠性問題、外部因素所致線路故障，均可經(jīng)適合設(shè)備、設(shè)備維護(hù)、線路運(yùn)行環(huán)境等方式處理。但如果使用的設(shè)備陳舊、老化，則不能從根本上消除影響因素，這時(shí)建議提供冗余備份、以及時(shí)修復(fù)方式在第一時(shí)間排除故障問題，進(jìn)而提高地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。

三、 地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的完善方法探討

（一）使用故障樹分析方法

故障樹分析法的應(yīng)用，需先對(duì)不同類型接觸網(wǎng)系統(tǒng)故障原因匯總，然后構(gòu)建樹狀框圖模型，明確邏輯關(guān)系后合理計(jì)算地鐵供電接觸網(wǎng)的可靠性，以便有效保障系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

（二）使用GO法

GO法即為經(jīng)分析得出模型直接翻譯為GO圖，GO圖中會(huì)使用符號(hào)代表不同部件、部件關(guān)系。除此之外可通過信號(hào)線展示進(jìn)程，為有效獲得GO模型應(yīng)在GO圖中使用正常路徑表達(dá)，進(jìn)而明確不同部件的關(guān)系。

（三）使用可靠性框圖法

可靠性框圖屬于接觸網(wǎng)系統(tǒng)常用分析方法，通過框圖方式明確系統(tǒng)故障原因，然后對(duì)不同單元可靠情況加以分析，加強(qiáng)對(duì)個(gè)單元對(duì)于系統(tǒng)可靠性影響的分析，編制相應(yīng)的處理對(duì)策，最后通過串并聯(lián)方式連接所有單元。

（四）其他方法的應(yīng)用情況

在能夠修復(fù)的接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，建議應(yīng)用馬爾科夫隨機(jī)模型法，狀態(tài)概率、歷史狀態(tài)沒有直接關(guān)系，不存在記憶問題。同時(shí)可在饋線分區(qū)時(shí)網(wǎng)絡(luò)模型法，通過自動(dòng)開關(guān)的方式將網(wǎng)絡(luò)分為自動(dòng)隔離區(qū)、手動(dòng)隔離區(qū)，在此之后對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性情況加以分析。

四、 地鐵接觸網(wǎng)系統(tǒng)常見故障、處理方法芻議

（一）接觸線磨耗故障及其處理方法

故障情況：地鐵運(yùn)行期間特別為列車加速區(qū)段，線面容易發(fā)生放電、打火問題，絕緣錨段關(guān)節(jié)位置會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重接觸線磨耗故障。因剛性接觸網(wǎng)弓網(wǎng)承受壓力過大，所以曲線、減震道床、加速等區(qū)域弓網(wǎng)處于波動(dòng)狀態(tài)，承受著不穩(wěn)定接觸壓力、沖擊力，直線段磨耗程度，和曲線段磨耗程度、坡道段磨耗程度比較更加嚴(yán)重，其中減震道床的磨耗程度為最嚴(yán)重的。若是匯流排中間接頭位置連接不緊密，發(fā)生磨耗加重的可能性非常大。

故障處理方法：設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)考慮到減震道床區(qū)段，區(qū)線線路設(shè)計(jì)方面情況，將絕緣錨段關(guān)節(jié)布設(shè)在列車惰性減速區(qū)。為降低匯流排中間接頭位置磨耗程度，進(jìn)行列車檢修過程應(yīng)合理應(yīng)用螺栓禁錮，深入研究禁錮、接頭工藝。

（二）匯流排終端故障及其處理方法

故障情況：匯流排終端故障主要為接觸線電氣燒傷故障、接觸線疲勞破壞故障、匯流變形所致匯流排終端失敗故障等。環(huán)境溫濕度、空氣質(zhì)量、雨雪雷電等因素，均為對(duì)匯流排終端可靠性構(gòu)成影響的基本因素。

故障處理方法：選用熱脹冷縮性能的匯流排、放松防脫性能零部件，對(duì)匯流排安裝時(shí)需保證安裝到位，避免零部件卡滯/脫落引發(fā)器件變形、弓網(wǎng)接觸不平的現(xiàn)象，可增加防護(hù)措施做好日常檢修及保養(yǎng)方面的工作。

（三）自然災(zāi)害所致故障及其處理方法

故障情況：接觸網(wǎng)機(jī)、電合一比較特殊的構(gòu)造，安裝位置會(huì)暴露于室外接觸網(wǎng)，因而易受到氣候因素影響，并且無法保證接觸網(wǎng)的構(gòu)造、功能。自然災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)接觸網(wǎng)外置結(jié)構(gòu)的影響非常大，主要表現(xiàn)在對(duì)接觸網(wǎng)功能方面的影響。

故障處理方法：工程維護(hù)過程應(yīng)在接觸網(wǎng)支柱修建防護(hù)坡、防護(hù)樁，以此提高抵抗自然災(zāi)害方面的能力。此外，需要加強(qiáng)對(duì)接觸網(wǎng)功能保護(hù)，以便積極影響地鐵運(yùn)行供電狀況。

五、 結(jié)語

為提高地鐵供電接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性，應(yīng)對(duì)可靠性影響因素及如何提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)可靠性深入研究。在此之后，需要明確接觸網(wǎng)故障原因，聯(lián)系具體狀況進(jìn)行整改，并且定期對(duì)線路進(jìn)行檢修，從而為保證地鐵安全運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

王曉強(qiáng)，常州軌道交通發(fā)展有限公司運(yùn)營分公司。