地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性分析方法研究

王學武

【摘 要】針對地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性的分析方法進行研究，通過對影響地鐵供電系統(tǒng)安全性以及可靠性的因素總結，提出了具有針對性的分析方法，期望以此來確保我國地鐵供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為人們的日常出行提供基礎的安全保障。

【Abstract】The analysis method of reliability and safety of metro power supply system is studied. By summarizing the factors that affecting the safety and reliability of metro power supply system， this paper puts forward some targeted analysis methods， expecting that they can ensure the stable operation of China's subway power supply system， and provide basic security for people's daily travel.

【關鍵詞】地鐵供電系統(tǒng)；可靠性；安全性

【Keywords】 metro power supply system； reliability； security

【中圖分類號】U231 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0097-02

1 引言

地鐵供電系統(tǒng)是維持地鐵運行的基礎，只有確保地鐵供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，才能維持地鐵的安全運行，為乘客提供基礎的安全保障。然而隨著近年來地鐵事故的頻頻發(fā)生，人們發(fā)現(xiàn)只有通過對地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性的合理分析，確保其始終處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，才能提高我國地鐵列車運行的安全性和穩(wěn)定性。

2 地鐵供電系統(tǒng)的內容

地鐵供電系統(tǒng)主要是指一種為地鐵車輛提供動力以及供電電能的系統(tǒng)，在對其進行分析時，發(fā)現(xiàn)其主要包括以下內容：

第一，外部電源。在地鐵供電系統(tǒng)中，其所選用的外部電源即為地鐵供電系統(tǒng)主變電所所提供的外部城市電網電源，根據(jù)外部電源的供電方式不同，其主要可以分為集中式供電、分散式供電以及混合式供電。目前，我國的地鐵供電系統(tǒng)中所采用的外部電源供電方式通常為集中式供電。第二，主變電所。主變電所是地鐵供電系統(tǒng)中用于處理電壓的主要結構，其所設定的進線電壓通常為110kV，根據(jù)各個城市的地鐵結構不同，進線電壓也存在一定的差異性。不同于使用電壓，主變電所所接受的電壓相對加高，這也要求主變電所必須將變壓器對電壓進行改變，從而利用環(huán)網系統(tǒng)輸送至其他變電所。第三，牽引供電系統(tǒng)。在地鐵運行的過程中，其所設定的電壓制式通常為直流1500V，而由于主變電所所改變并傳送的電壓為35kV/10kV，因此會利用牽引變電所將其調整為1500V，以此來確保地鐵的穩(wěn)定運行。第四，動力照明供電系統(tǒng)。照明系統(tǒng)是地鐵供電系統(tǒng)中的重要組成部分，目前國內的大部分地鐵設備都將交流電壓設定為380V/220V，以此來維護地鐵內的正常照明供電需求。第五，雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)。由于受到地鐵牽引系統(tǒng)的鋼軌回流以及絕緣等因素影響，電流泄漏的問題多有發(fā)生，從而對道床以及車站結構的鋼筋造成腐蝕，而在雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)的保護下，可以實現(xiàn)對泄漏電流的有效監(jiān)護，減少電流對鋼筋的腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

3 地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性分析的重要性

地鐵作為一種高密度、客流量大的交通運輸方式，對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有極高的要求。地鐵的供電系統(tǒng)必須盡量保證有效性，一旦發(fā)生供電故障或事故，會對社會產生巨大的影響。輕微的供電故障會影響地鐵的運行效率，給人們的出行帶來不便，會產生一定的經濟損失。嚴重時將導致運營中斷，給城市的交通帶來巨大的壓力，更會造成巨大的經濟損失，甚至造成公共秩序混亂，對社會穩(wěn)定造成不利的影響。保證地鐵供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于維持地鐵的正常運行，對地鐵交通具有重要的意義[1]。因此，要不斷加強對地鐵供電系統(tǒng)的可靠性和安全性的研究力度，進行全面、深入地分析，尋找供電系統(tǒng)易產生故障的環(huán)節(jié)，并制定相應的解決措施提高供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。只有有效提供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，才能將地鐵供電故障的發(fā)生率降到最低。降低地鐵的供電故障發(fā)生概率，是對乘客人身安全和財產安全負責的表現(xiàn)，保障了地鐵交通的運行效率，節(jié)約了地鐵的運行成本。

4 地鐵供電系統(tǒng)安全性和可靠性的影響因素

影響地鐵供電系統(tǒng)安全性和可靠性主要有以下幾個因素：

第一，由于地鐵的供電系統(tǒng)是通過供電設備組成的，一旦供電設備老化，就會給供電系統(tǒng)帶來安全隱患。供電設備使用越久的時間，供電系統(tǒng)發(fā)生故障的概率就越高。供電設備的老化程度決定了系統(tǒng)的運行是否安全可靠。因此，我們應該對設備的使用程度定期進行檢查，并制作牽引供電系統(tǒng)設備的故障模式后果分析表，包含問題的解決方法及設備老化失效后會產生的問題，可以對故障進行預防和預測。分析完成后，應根據(jù)最終結果注意供電系統(tǒng)安全性最差、可靠性最弱的環(huán)節(jié)，盡可能地降低設備發(fā)生故障的概率，減少對地鐵運行的影響。

第二，地鐵的供電安全沒有統(tǒng)一的體系，管理時存在不足。提高供電系統(tǒng)安全性和可靠性，可以建立安全評估體系作為基礎，應用安全性和可靠性的評估方法，對供電系統(tǒng)全面分析的方法。這種方法將設備管理、人員管理和組織管理等安全因素作為管理基礎，可有效提高工作人員對設備、人員的管理強度。對系統(tǒng)進行全方位的安全性和可靠性的評估，不僅能降低地鐵的維護費用，還能大大提高地鐵的服務水平。

第三，制定科學的維修計劃，可以大大減少維修預算。地鐵的供電系統(tǒng)每年需要大量人力、物力進行維護、維修，提高了地鐵的運行成本。降低維護頻率雖然可以減少維護費用，但會提高故障的發(fā)生率，一旦發(fā)生事故，經濟損失將遠遠高出維修費用。因此必須對安全性和可靠性進行細致的分析，制定合理的維修規(guī)劃。

5 地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性的分析方法

5.1 地鐵供電系統(tǒng)可靠性的分析方法

對地鐵供電系統(tǒng)的可靠性進行分析，可以采用可靠框圖法、故障樹分析法和故障模式后果法。通過可靠框圖法進行分析主要依靠地鐵供電系統(tǒng)中的相關關系，使用結構模型的可靠性框圖表示系統(tǒng)結構，通過得到的框圖進行分析，是供電系統(tǒng)最基礎的分析方式，能在大部分系統(tǒng)中得以應用。常用的可靠性框圖有并聯(lián)和串聯(lián)結構。并聯(lián)結構一般在所有單元都發(fā)生故障時，才會引起故障的發(fā)生，其可靠度的公式為：Rs（t）=1-[1-R1（t）]×[1-R2（t）]…×[1-Rn（t）]，其中，Rs（t）為系統(tǒng)的可靠度；Ri（t）為各部分自身的可靠度，i=1，2，3，…，n。

串聯(lián)結構中，任何一個單元發(fā)生故障，都會引發(fā)系統(tǒng)故障，可靠度公式為：Rs（t）=1-R1（t）×R2（t）…×Rn（t），其中，Rs（t）為系統(tǒng)的可靠度；Ri（t）為各部分自身的可靠度，i=1，2，3，…，n。

5.2 地鐵供電系統(tǒng)安全性的分析方法

最常用的安全性分析方法是，綜合評判法，是對多種影響因素進行整體評價的方法。其構建因素是指影響因素的集合，通常用U表示，U={u1，u2，u3，…，un}。其中每一個單元都是影響因素。構建評價集選擇如下：V={v1，v2，v3，v4，v5}。其中，v1為絕對安全，v2為很安全，v3為安全，v4為比較安全，v5為不安全。

權重可以采用敏感性分析進行擬合，或歷史數(shù)據(jù)以及專家評判等方式。因素矩陣是分析法中的重要一環(huán)，因素判斷矩陣的隸屬，可以采用貼近度或數(shù)理統(tǒng)計的方式進行確定。

6 結語

綜上所述，隨著地鐵在我國各個城市的應用和推廣，其為推動我國的城市化進程發(fā)展奠定了良好的基礎。該研究在對地鐵供電系統(tǒng)進行研究時，發(fā)現(xiàn)目前其會由于受到多種因素的影響而出現(xiàn)安全性、可靠性降低的現(xiàn)象，嚴重影響了地鐵的穩(wěn)定運行。因此，通過故障樹分析法、可靠性框圖法等方法，可以有效實現(xiàn)對地鐵供電系統(tǒng)可靠性和安全性的分析，使其可以為地鐵的運行提供穩(wěn)定的供電保障，減少我國地鐵安全事故的發(fā)生，為提高人們日常出行的安全性提供了有效的理論支持。

【參考文獻】

【1】馮麗媛，姚緒梁，曹然，等.基于分布式系統(tǒng)可修復控制方法可靠性和安全性分析[J].系統(tǒng)工程與電子技術，2015（11）：2663-2668.