軌道交通牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)維技術(shù)研究

李楠

摘 要 城市軌道交通作為一種新型的交通方式，一經(jīng)出現(xiàn)就占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額，推動(dòng)著我國(guó)社會(huì)的穩(wěn)步進(jìn)步，同時(shí)也為我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要分析城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)工作體系中存在的問(wèn)題，并且結(jié)合實(shí)際發(fā)展過(guò)程中的功能需求，融入新型的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，希望能夠?qū)ν晟瞥鞘熊壍澜煌恳悄芄╇婓w系有所裨益，以保障供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，提高安全性能，為日后牽引供電安全智能運(yùn)維提供保障。

關(guān)鍵詞 智能牽引 供電系統(tǒng) 運(yùn)行維護(hù)體系 安全性技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM922 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）04-0013-03

1 城市軌道交通供電系統(tǒng)安全的重要性

對(duì)于城市軌道交通的發(fā)展來(lái)說(shuō)，其牽引供電系統(tǒng)的重要性不言而喻，它能夠保障城市軌道交通的正常穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，如果供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法穩(wěn)定地供電或者是停止供電，會(huì)導(dǎo)致城市軌道交通沒有相應(yīng)的動(dòng)力，無(wú)法按照指定的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃到達(dá)指定位置，輕則會(huì)耽誤我國(guó)公民日常出行，重則有可能造成交通的癱瘓或交通閉塞，甚至有可能造成安全事故的發(fā)生[1]。這一類問(wèn)題一經(jīng)出現(xiàn)必定會(huì)導(dǎo)致我國(guó)公民的生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重的威脅，因此在進(jìn)行城市軌道交通發(fā)展的時(shí)候，必須高度重視牽引供電系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，以及安全體系的構(gòu)建。

近些年來(lái)，牽引供電系統(tǒng)已經(jīng)逐步趨于成熟，取得了許多舉世矚目的成就，但由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響，城市軌道交通供電系統(tǒng)智能化水平相對(duì)落后，無(wú)法滿足時(shí)代發(fā)展的需求，因此在進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)的時(shí)候，一定要將現(xiàn)代化的技術(shù)融入城市軌道交通供電系統(tǒng)之中，保證其安全性和科學(xué)性，例如大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)等等，這些技術(shù)都能夠提高供電系統(tǒng)的智能化和信息化水平，為整個(gè)城市軌道交通的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 供電系統(tǒng)工作存在的問(wèn)題

牽引供電系統(tǒng)從功能上來(lái)說(shuō)大致可分為變電設(shè)施、接觸網(wǎng)設(shè)施和調(diào)度設(shè)施。不同的供電設(shè)備有著不同的功能性要求，其中變電設(shè)備的主要任務(wù)就是保證電路電壓的穩(wěn)定，主要設(shè)置在車站的變電所和主要變電所之中。接觸網(wǎng)設(shè)備主要設(shè)置在整個(gè)城市軌道交通的覆蓋區(qū)間之中，沿著線路進(jìn)行設(shè)施。調(diào)度設(shè)施則設(shè)置在控制中心或者是數(shù)據(jù)中心之中，有時(shí)變電所內(nèi)也需要設(shè)置調(diào)度設(shè)備，能夠根據(jù)實(shí)際工作情況和環(huán)境不同，對(duì)整個(gè)軌道交通工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)配。

2.1 監(jiān)控信息不全面

城市軌道交通供電系統(tǒng)在工作的過(guò)程中沒有設(shè)置完善的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就目前的工作狀態(tài)來(lái)看，仍然是以傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控體系為主，利用CCTV系統(tǒng)進(jìn)行宏觀的把控。能為調(diào)度設(shè)備提供相應(yīng)的信息，但是無(wú)論是監(jiān)控的范圍還是信息的覆蓋性，都不是十分全面，一旦整個(gè)軌道交通系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根本無(wú)法第一時(shí)間就監(jiān)控體系得到的數(shù)據(jù)和內(nèi)容展開分析，問(wèn)題無(wú)法確定，自然也無(wú)法做出正確的應(yīng)對(duì)措施。

除此以外還存在著信息上傳不全面等問(wèn)題，上傳信息的最根本性目的就是為了調(diào)度中心能夠給予相應(yīng)的操作指令，切換工作設(shè)備的狀態(tài)，但是由于詳細(xì)的信息沒有及時(shí)地上傳，或者說(shuō)信息被簡(jiǎn)化成為概括性的信息，工作人員很難根據(jù)反饋來(lái)的信息對(duì)故障進(jìn)行定位和所在區(qū)域的確定，從而使工作壓力較大，工作效率較低[2]。

還有就是變電所內(nèi)部CCTV的視頻信息采集取決于攝像機(jī)的數(shù)量和位置，但是攝像機(jī)僅僅是為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的作用，很少兼顧設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，很有可能攝像機(jī)都沒有采集到具體的信息或者是信息采集十分模糊，根本沒有利用價(jià)值。

2.2 設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控信息缺失

供電系統(tǒng)的重要性，上文已經(jīng)交代清楚，不再過(guò)多的贅述，所以牽引供電系統(tǒng)的每一個(gè)供電設(shè)施都需要進(jìn)行信息采集，確保在線監(jiān)測(cè)。但是目前牽引供電系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)信息采集并不是十分全面，無(wú)論是設(shè)備內(nèi)部熱狀態(tài)還是電壓電纜的在線檢測(cè)，局部放電子在線監(jiān)測(cè)都沒有落實(shí)到位，電路斷路絕緣跳閘等等問(wèn)題都無(wú)法第一時(shí)間反饋給調(diào)配設(shè)施，為后續(xù)的安全管理工作增添了困難。

2.3 聯(lián)動(dòng)功能缺失

牽引供電系統(tǒng)雖然大體能夠通過(guò)多個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)和維修管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)既有系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，基本上不用考慮運(yùn)維工作的聯(lián)動(dòng)需求，但是地鐵門禁系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)出入口的門洞控制、溫度控制、火災(zāi)探險(xiǎn)控制、變頻設(shè)備控制、CCTV電視視頻控制等工作，上述這部分工作是目前整個(gè)供電系統(tǒng)較為缺少的部分，因?yàn)榍捌跊]有考慮整體運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求，所以必須要將所有的信息整合完善，在特定的場(chǎng)景下進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，才能夠保障整個(gè)軌道交通工作的正常開展。

2.4 自動(dòng)巡檢手段缺失

目前大部分的城市軌道交通供電系統(tǒng)采取的巡檢方法，都是通過(guò)人力資源進(jìn)行巡查檢查。配置齊全的檢查隊(duì)伍，分班組分小組進(jìn)行定期巡查和不定期抽查。雖然這樣的工作體系已經(jīng)較為成熟和完善，是目前主流巡檢機(jī)制，但是總體上來(lái)看，人力資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，而且每一次巡檢都需要花費(fèi)大量的時(shí)間，由于人員不足或者是覆蓋的區(qū)間較長(zhǎng)，工作的間隔也較長(zhǎng)[3]。很有可能在時(shí)間間隔中出現(xiàn)供電系統(tǒng)安全隱患，導(dǎo)致整個(gè)牽引供電設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，或者是工作人員自身專業(yè)水平有限，沒有及時(shí)地發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題，最終釀成苦果。

2.5 設(shè)備檢測(cè)監(jiān)測(cè)手段匱乏

供電系統(tǒng)在工作的過(guò)程中，各個(gè)供電設(shè)備緊密配合為牽引系統(tǒng)提供充足的能源，但是由于牽引供電系統(tǒng)較為復(fù)雜，其中各個(gè)機(jī)械設(shè)備和電子元件配合十分緊密，需要大量的工作人員對(duì)其進(jìn)行巡檢和保修。再加之工作人員較少，導(dǎo)致巡檢的周期較長(zhǎng)，工作壓力較大，目前接觸網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要是通過(guò)電車上的燃弧進(jìn)行監(jiān)測(cè)。供電監(jiān)測(cè)體系只能在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后通知調(diào)度中心，派遣專門的運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行檢查和檢修，工作效率較低，而且許多線路是多條城市交通軌道共同使用，巡檢的周期必然會(huì)進(jìn)一步地加長(zhǎng)，這就導(dǎo)致很多零部件在出現(xiàn)損壞之后無(wú)法第一時(shí)間得到更換。

2.6 供電系統(tǒng)維修類數(shù)據(jù)定義缺失

供電系統(tǒng)在維修的過(guò)程中，需要依托于綜合監(jiān)控系統(tǒng)給予的信息支持進(jìn)行維修工作，工作人員往往會(huì)將調(diào)度系統(tǒng)中的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)出，例如運(yùn)營(yíng)狀況保護(hù)動(dòng)作系統(tǒng)開合時(shí)間等等。但是這些詳細(xì)的數(shù)據(jù)往往較多，所以工作人員一般會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化匯總處理，雖然簡(jiǎn)化匯總的數(shù)據(jù)在上傳到控制中心時(shí)，質(zhì)量相對(duì)能夠得到保障，但是在下放到各個(gè)運(yùn)營(yíng)區(qū)域的時(shí)候，數(shù)據(jù)根本沒有辦法進(jìn)行調(diào)試，數(shù)據(jù)的真實(shí)性和全面性得不到保障，工作人員自然也無(wú)法第一時(shí)間獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)展開維修保養(yǎng)工作。

2.7 安全性能單一

牽引供電系統(tǒng)的安全管理體系，目前存在著功能單一展示平面化、缺少直觀式和可視化的特點(diǎn)。供電系統(tǒng)在工作的過(guò)程中一般會(huì)設(shè)置綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)自身的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并且保證數(shù)據(jù)的通暢性，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的第一時(shí)間傳輸。同時(shí)，工作人員還要對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)調(diào)配設(shè)施，確保供電系統(tǒng)的工作效率，滿足牽引的需求，保證城市軌道交通按時(shí)按點(diǎn)到達(dá)指定位置。但是由于供電運(yùn)維人員在工作過(guò)程中介入運(yùn)維系統(tǒng)的開發(fā)，配置時(shí)間較為短暫，系統(tǒng)研發(fā)也不到位，導(dǎo)致整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的可視化水平相對(duì)較差，安全管理體系的性能十分單一[4]。

2.8 信息化水平較差

為了保證供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者提出在供電設(shè)備內(nèi)部設(shè)置電子編碼和定位裝置。這樣就能夠通過(guò)信息化技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)平臺(tái)，打造一個(gè)信息化水平較高的管理系統(tǒng)，雖然我國(guó)目前某些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市已經(jīng)開始了系統(tǒng)信息化建設(shè)的工作，例如：維護(hù)管理信息化體系、標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)體系等等。但是其他大部分的城市軌道交通信息化工作還沒有徹底地開展操作票系統(tǒng)，仍然以手工操作為主。這些都是極容易導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的誘發(fā)因素。

2.9 缺少故障預(yù)檢測(cè)手段

目前牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)機(jī)制都是利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，功能十分簡(jiǎn)單，并不涉及內(nèi)部故障排查功能以及功能故障預(yù)檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)需求。也就是說(shuō)設(shè)備在日常工作中只要不出現(xiàn)問(wèn)題，綜合監(jiān)控系統(tǒng)就無(wú)法進(jìn)行干預(yù)，無(wú)法提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，這樣整個(gè)機(jī)械設(shè)備的使用壽命就無(wú)法得到保障，內(nèi)部存在的安全隱患也無(wú)法提前解決[5]。

3 安全管理系統(tǒng)功能需求分析

為了提高牽引供電系統(tǒng)工作的效率，保障工作的穩(wěn)定性，可以通過(guò)強(qiáng)化維護(hù)質(zhì)量，降低工作人員的工作強(qiáng)度，建設(shè)完善的信息化體系等等。從多個(gè)角度出發(fā)，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)使整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的管理體系更加科學(xué)，并且更具有可行性。

3.1 安全生產(chǎn)作業(yè)功能

若是想保證整個(gè)供電系統(tǒng)運(yùn)維作業(yè)的安全性，就要打下堅(jiān)實(shí)的信息技術(shù)基礎(chǔ)，首先要在變壓所處設(shè)置5防功能，變壓所內(nèi)部蘊(yùn)含著大量的電氣設(shè)備，如果沒有設(shè)置5防功能，很有可能導(dǎo)致電氣問(wèn)題的出現(xiàn)。其次要保證接觸網(wǎng)接地可視化，接觸網(wǎng)的接地可視化功能對(duì)于整個(gè)城市軌道交通的重要性不言而喻，他不僅僅能夠保障日常工作的穩(wěn)定進(jìn)行，對(duì)檢修工作也有著一定的幫助，因此要確保接觸網(wǎng)的接地工作，工作人員在工作時(shí)可以采用自動(dòng)化的可視技術(shù)。

3.2 全面豐富采集數(shù)據(jù)

牽引供電系統(tǒng)的功能性較為復(fù)雜，而且其重要性自然也是不言而喻，必須要構(gòu)建完善的信息采集功能體系，能夠完善各方面的數(shù)據(jù)采集工作，可以依托于傳感技術(shù)、信息傳輸技術(shù)和信息分析技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，無(wú)論是供電系統(tǒng)的工作環(huán)境、溫度濕度還是電流電壓，都需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[6]。傳感技術(shù)能夠?qū)@些具體的信息進(jìn)行獲取，然后將這些信息通過(guò)信息傳輸技術(shù)傳遞給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心就能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的跟蹤分析，避免異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)而導(dǎo)致的安全問(wèn)題。

3.3 全方位環(huán)境安全監(jiān)測(cè)功能

傳統(tǒng)的變電所工作體系是由人工進(jìn)行24小時(shí)動(dòng)態(tài)值班趨勢(shì)對(duì)其工作環(huán)境的溫度濕度進(jìn)行檢測(cè)。以此來(lái)規(guī)避電路隱患和火災(zāi)險(xiǎn)情，現(xiàn)階段必須要構(gòu)建一個(gè)新型的智能化環(huán)境監(jiān)測(cè)體系。利用智能技術(shù)對(duì)全方位的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種新型的智能化監(jiān)測(cè)體系不僅僅監(jiān)測(cè)效率更高，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，不會(huì)漏掉任何一個(gè)細(xì)節(jié)，還能夠解放勞動(dòng)力資源，不需要工作人員進(jìn)行值守，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人工作機(jī)制。同時(shí)還能夠與調(diào)度設(shè)施進(jìn)行合作，對(duì)異常的環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)整。

3.4 自動(dòng)化輔助巡檢系統(tǒng)

自動(dòng)化輔助巡檢系統(tǒng)是幫助城市軌道交通脫離人力資源束縛的一項(xiàng)重要功能，通過(guò)采用無(wú)人值守的方法進(jìn)行定期巡檢，不再需要大量的運(yùn)維人員值班檢查，而是采用實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)z像頭，對(duì)整個(gè)軌道交通的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督與管理，與電力監(jiān)控系統(tǒng)、門禁監(jiān)控系統(tǒng)等等多個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)監(jiān)控，共同完成整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的巡檢工作。不但巡檢的周期可以縮短，還能夠自動(dòng)檢查，提高檢查的效率，不會(huì)漏掉安全隱患[7]。

3.5 完善信息功能，構(gòu)建三維可視化功能

安全管理系統(tǒng)必須要以智能化為前提進(jìn)行發(fā)展，建立完善的設(shè)備履歷數(shù)據(jù)，無(wú)論是設(shè)備的供應(yīng)商還是自身的特征參數(shù)，都需要進(jìn)行詳細(xì)的記錄，這樣哪怕發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也能夠及時(shí)地采取正確的補(bǔ)救措施，不會(huì)因?yàn)樾畔⒉蛔愣譄o(wú)策，同時(shí)還要借助新型的三維技術(shù)，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行宏觀的位置展示，這樣才能夠在問(wèn)題發(fā)生的第一時(shí)間確定故障的區(qū)域，從多個(gè)角度對(duì)設(shè)備進(jìn)行觀察，選擇一個(gè)最佳維護(hù)檢修方案，將問(wèn)題的影響降到最低[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于城市軌道交通的發(fā)展來(lái)說(shuō)，牽引供電系統(tǒng)的重要性不言而喻，因此必須要將安全運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用到安全管理體系之中，提高管理體系的能力和管理效率，從根源上杜絕牽引供電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的可能性，保障城市軌道交通發(fā)展的穩(wěn)定。通過(guò)建立三維可視化系統(tǒng)，打造全方位安全環(huán)境監(jiān)測(cè)體系以及自動(dòng)化巡檢智能功能，從而推動(dòng)牽引供電系統(tǒng)安全體系的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，同時(shí)也為我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)步增添動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李潔，解紹鋒，陳禎怡.城軌三相交流牽引供電系統(tǒng)中心變電所可靠性分析[J].電氣化鐵道，2021（05）：80-85.

[2] 鄭子璇，丁雅雯，陳澤宇，等.城軌柔性直流牽引供電系統(tǒng)控制特性影響下回流安全參數(shù)分析[J/OL].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2021（11）：1-9.

[3] 胡維鋒，夏波.城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)再生制動(dòng)能量利用對(duì)鋼軌電位的影響[J].城市軌道交通研究，2021（10）：176-181.

[4] 宗慶生.昆明軌道交通技術(shù)創(chuàng)新與建設(shè)管理的認(rèn)識(shí)和展望[J].隧道與軌道交通，2021（03）：1-5，58.

[5] 何亮，吳浩，李思文，等.基于EMD（經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解）奇異值熵的城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)短路故障辨識(shí)[J].城市軌道交通研究，2021 （09）：88-93.

[6] 胡維鋒，夏波.城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)再生制動(dòng)能量利用對(duì)鋼軌電位的影響[J].城市軌道交通研究，2021，24（10）：176-181.

[7] 林珊，王洪杰.突發(fā)災(zāi)害下城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的適用性分析[J].城市軌道交通研究，2021，24（07）： 165-168.

[8] 裴艷霞.基于ICPT的軌道交通非接觸式牽引供電系統(tǒng)可靠性研究[D].蘭州交通大學(xué)，2021.