地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究肖颂京

地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究肖颂京

肖颂京

港铁轨道交通（深圳）有限公司广东深圳518000

摘要：随着社会的迅速发展，经济的不断提高，地铁渐渐地走进了人们的生活，为人们的出行提供了便利。地铁在城市的发展和人们日常的生活中发挥了巨大的作用，而维持地铁运行所需要的电能是由地铁供电系统提供的，地铁供电系统是否可以安全可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定运营。地铁的供电一旦出现故障，不但会导致城市轨道交通运输的瘫痪，甚至可能危及乘客的生命安全。文章简单介绍了地铁供电系统的结构及影响其可靠性和安全性的相关因素，提出了在一定的经济条件下，提高地铁供电系统的可靠性和安全性的方法措施。

关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性分析；方法研究

1导言

地铁供电系统是维持地铁运行的基础，只有确保地铁供电系统的安全性和可靠性，才能维持地铁的安全运行，为乘客提供基础的安全保障。然而随着近年来地铁事故的频频发生，人们发现只有通过对地铁供电系统可靠性和安全性的合理分析，确保其始终处于稳定的运行状态，才能提高我国地铁列车运行的安全性和稳定性。

2综述地铁供电系统

顾名思义，地铁供电系统是指保证地铁产生动力、各个单位正常运行所提供的电力和动力保障系统。整个系统可拆分为以下几点内容来进行分析。

2.1主变电所的功能

地铁系统所需电压通常都是110KV高压，而主变电所就承担了地铁供电整个电网系统的电压输送媒介。当然，根据城市发展及轨道交通设计要求不同，电压也是有一定差异性存在的。相比于用户进户电压来说，由主变电所提供的电压就要高出很多来，也就是说，主变电所需要将电压升高再通过整个电网系统输送出去。

2.2牵引供电系统的力量

考虑到地铁电力系统安全可靠运行所设定的最稳定电压为1.5KV直流电压，而主变电所所传送电压远高于此，此时就需要牵引变电所来将主变电所所传输的高压电改变到能满足地铁供电系统稳定运行的较低电压。

2.3动力照明供电系统的电力要求

地铁是地下轨道交通，所以在照明方面要求较高，而我国各个地铁城市一般都将地铁照明供电电压设定为交流380V/220V，这也符合一般家庭用电电压要求，相对来说较为安全。

2.4杂散电流腐蚀防护系统的作用

在日常工作中不难发现，车轨道床及站内结构钢筋较易发生腐蚀。造成腐蚀的最大因素就是地铁牵引供电系统的电流泄露问题，由于钢轨回流及绝缘设置与道床等之间的化学反应所产生的锈蚀就需由杂散电流来阻止和预防，从而形成一整个杂散电流腐蚀防护系统。有了杂散电流腐蚀防护系统就大大降低了地铁系统的不稳定性，实现可持续性安全稳定运行的要求。

3地下轨道交通供电系统安全性和可靠性的影响因素

庞大的地铁运行系统是由一个又一个的单元组成的，各个单元的设备间相互配合协调才能保证整个系统的安全稳定，组成各个单元的各种设备就容易因材质、使用方法、寿命等因素产生老化和故障，这种潜在的设备问题对地铁的运行造成很大的威胁，也就是说，设备使用时间越长，养护和使用方式不当对整个系统造成的威胁也就越大。所以，应该加强设备方面的养护，实行定期检查、有问题不放过、发现问题及时解决、形成系统的查、防、修、换、记录、总结、防为一体的循环机制来确保设备的最佳状态。其中，在检查更换维修方面应该做到及时处理，同时对问题做出深刻分析，从根本上找出问题发生的原因，从过程中形成预防机制，最大化降低对地铁系统稳定运行的损害。

4地铁供电系统安全性和可靠性的影响因素

影响地铁供电系统安全性和可靠性主要有以下几个因素：第一，由于地铁的供电系统是通过供电设备组成的，一旦供电设备老化，就会给供电系统带来安全隐患。供电设备使用越久的时间，供电系统发生故障的概率就越高。供电设备的老化程度决定了系统的运行是否安全可靠。因此，我们应该对设备的使用程度定期进行检查，并制作牵引供电系统设备的故障模式后果分析表，包含问题的解决方法及设备老化失效后会产生的问题，可以对故障进行预防和预测。分析完成后，应根据最终结果注意供电系统安全性最差、可靠性最弱的环节，尽可能地降低设备发生故障的概率，减少对地铁运行的影响。第二，地铁的供电安全没有统一的体系，管理时存在不足。提高供电系统安全性和可靠性，可以建立安全评估体系作为基础，应用安全性和可靠性的评估方法，对供电系统全面分析的方法。这种方法将设备管理、人员管理和组织管理等安全因素作为管理基础，可有效提高工作人员对设备、人员的管理强度。对系统进行全方位的安全性和可靠性的评估，不仅能降低地铁的维护费用，还能大大提高地铁的服务水平。第三，制定科学的维修计划，可以大大减少维修预算。地铁的供电系统每年需要大量人力、物力进行维护、维修，提高了地铁的运行成本。降低维护频率虽然可以减少维护费用，但会提高故障的发生率，一旦发生事故，经济损失将远远高出维修费用。因此必须对安全性和可靠性进行细致的分析，制定合理的维修规划。

5地铁供电系统可靠性和安全性的分析方法

5.1地铁供电系统可靠性的分析方法

对地铁供电系统的可靠性进行分析，可以采用可靠框图法、故障树分析法和故障模式后果法。通过可靠框图法进行分析主要依靠地铁供电系统中的相关关系，使用结构模型的可靠性框图表示系统结构，通过得到的框图进行分析，是供电系统最基础的分析方式，能在大部分系统中得以应用。常用的可靠性框图有并联和串联结构。并联结构一般在所有单元都发生故障时，才会引起故障的发生，其可靠度的公式为：Rs（t）=1-[1-R1（t）]×[1-R2（t）]…×[1-Rn（t）]，其中，Rs（t）为系统的可靠度；Ri（t）为各部分自身的可靠度，i=1，2，3，…，n。串联结构中，任何一个单元发生故障，都会引发系统故障，可靠度公式为：Rs（t）=1-R1（t）×R2（t）…×Rn（t），其中，Rs（t）为系统的可靠度；Ri（t）为各部分自身的可靠度，i=1，2，3，…，n。

5.2地铁供电系统安全性的分析方法

最常用的安全性分析方法是，综合评判法，是对多种影响因素进行整体评价的方法。其构建因素是指影响因素的集合，通常用U表示，U={u1，u2，u3，…，un}。其中每一个单元都是影响因素。构建评价集选择如下：V={v1，v2，v3，v4，v5}。其中，v1为绝对安全，v2为很安全，v3为安全，v4为比较安全，v5为不安全。权重可以采用敏感性分析进行拟合，或历史数据以及专家评判等方式。因素矩阵是分析法中的重要一环，因素判断矩阵的隶属，可以采用贴近度或数理统计的方式进行确定。

6结语

地铁作为一种新的交通工具，以其本身的优越特性，在各大城市中得到了巨大的发展，并逐渐深入市民日常生活，为城市交通发挥着越来越重要的作用。文章在介绍了可靠性和安全性基本概念的基础上，简单分析了可靠性框图法，同时，也介绍了安全性分析的方法——模糊综合评判法。对地铁供电系统可靠性和安全性分析法的研究具有重要意义；采用先进的系统架构，减少外部电源影响；用排除外界干扰等方法来提高地铁供电系统的可靠性和安全性。

参考文献

[1]莫景泉.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].中国高新技术企业，2013（01）：72-74.

[2]骆胜江.基于安全性的地铁供电系统研究[J].科技与创新，2015（08）：111-112.

[3]姚文斌.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法[J].中华建设，2015（08）：154-155.

[4]杨伟浩.可靠性分析方法的研究及其在高速铁路中的应用[D].西南交通大学，2016.