淺析如何提高高速鐵路接觸網(wǎng)的安全性和可靠性

李開

摘 要：接觸網(wǎng)是電氣化鐵路兩種供電方式之一，進(jìn)行接觸網(wǎng)的安全性和可靠性管理，也是現(xiàn)階段高速鐵路日常管理工作的重要內(nèi)容。文章首先介紹了幾種接觸網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)方法，隨后分別從管理角度和技術(shù)角度，就如何提高高速鐵路接觸網(wǎng)的安全性與可靠性提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；接觸網(wǎng)；安全性；可靠性

中圖分類號(hào)：TM861 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0143-02

1 高速鐵路接觸網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)方法

選擇一種或多種科學(xué)的評(píng)價(jià)方法，一方面可以更加清晰的了解當(dāng)前高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行過程中存在的問題，另一方面又間接的提供了提高接觸網(wǎng)安全性和可靠性的方法。近年來，隨著我國高鐵行業(yè)的成熟發(fā)展，配套的安全評(píng)估體系和逐漸建立起來，例如《軌道交通可控性、可用性、維護(hù)性和安全性規(guī)范及示例》（GB/T21562-2008）、《新建鐵路項(xiàng)目安全評(píng)估暫行辦法》等。在這些技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下，提出了以下幾種評(píng)價(jià)接觸網(wǎng)安全性與可靠性的方法。

1.1 安全檢查表

事先編制各類檢查表，并盡量細(xì)化安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為后期進(jìn)行安全影響因素的對(duì)比提供參照標(biāo)準(zhǔn)。安全檢查表是一種定量分析方法，可以將危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行等級(jí)劃分。其特點(diǎn)是按照事先編制的有標(biāo)準(zhǔn)要求的檢查表，逐項(xiàng)進(jìn)行檢查，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行打分。采用百分制，分為五個(gè)等級(jí)，分別是安全（91-100）、較安全（81-90）、一般安全（71-80）、較不安全（51-70）和不安全（50以下）。安全檢查表的特點(diǎn)是易于操作，但是需要提前制定檢查表，工作量相對(duì)較大。

1.2 PHA

預(yù)先危險(xiǎn)性分析，是一種定性分析方法，主要是通過討論系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)因素以及各類危險(xiǎn)條件的觸發(fā)條件等，對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)行中可能存在的有害因素進(jìn)行定性分析。運(yùn)用PHA進(jìn)行接觸網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)，需要技術(shù)人員熟練掌握接觸網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)常見故障的發(fā)生原因和處理方法有一定的經(jīng)驗(yàn)。PHA的應(yīng)用優(yōu)勢在于評(píng)價(jià)效率高，但是容易受到評(píng)價(jià)人員主觀經(jīng)驗(yàn)的影響，具有不穩(wěn)定性。

1.3 FMEA

故障類型和影響分析，可以評(píng)價(jià)接觸網(wǎng)故障的危害后果，此外像故障類型、故障原因等，也都可以通過FMEA反映出來。在運(yùn)用FMEA進(jìn)行接觸網(wǎng)安全性和可靠性評(píng)價(jià)時(shí)，需要掌握的要點(diǎn)是提前熟悉各系統(tǒng)、單元之間，各種故障問題的發(fā)生概率，并根據(jù)概率高低提前采取控制措施。這種分析評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)在于更加詳盡的表達(dá)了接觸網(wǎng)各類故障的發(fā)生概率和故障原因，但是對(duì)評(píng)價(jià)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了較高要求。

1.4 FTA

事故樹分析法，可以較為準(zhǔn)確的推算出某種事故的發(fā)生概率，要求評(píng)價(jià)人員能夠熟練掌握事故和基本實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)性，通過計(jì)算基本事件的發(fā)生概率，為故障排除提供參考。與FTA類似的評(píng)價(jià)方法還有ETA（事件樹），兩者的不同之處在于ETA側(cè)重于對(duì)觸發(fā)條件的判定，由初始事件推算出其他類似事件的發(fā)生概率。FTA的優(yōu)點(diǎn)是可以快速的完成故障原因的分析和事故概率的計(jì)算，但是容易出現(xiàn)誤差；ETA的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，既可以定性又可以定量進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，但是也容易受到評(píng)價(jià)人員主觀因素的影響。

2 從管理角度提高接觸網(wǎng)安全性與可靠性的措施

2.1 加大巡察力度，及時(shí)加固松動(dòng)零件

高鐵是目前國內(nèi)人們出行首選的交通工具之一，隨著近年來高鐵客流量的不斷增加，高鐵承擔(dān)的運(yùn)輸壓力也隨時(shí)提升。而接觸網(wǎng)作為維持高速鐵路正常運(yùn)行的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，由于長時(shí)間暴露在露天環(huán)境下，使用一段時(shí)間后不可避免會(huì)出現(xiàn)零件老化、螺絲松動(dòng)等問題。如果這些問題得不到及時(shí)處理，輕則影響接觸網(wǎng)的正常使用，嚴(yán)重情況下還會(huì)引發(fā)電氣事故，造成更大的損失。由于接觸網(wǎng)的分布面積廣泛，要想提高故障隱患的排查率，必須要增加巡察力度，革新管理方法。目前關(guān)于接觸網(wǎng)零件松動(dòng)的處理方法主要有以下幾種：

（1）機(jī)械固定。部分零件或螺絲，受到機(jī)械振動(dòng)出現(xiàn)松動(dòng)，可以將金屬墊片放在零件下方，通過減小活動(dòng)空間達(dá)到加固和穩(wěn)定的效果。機(jī)械固定是目前處理零件松動(dòng)最常用的方式，操作簡便。但是接觸網(wǎng)繼續(xù)使用一段時(shí)間后，墊片可能因?yàn)檎駝?dòng)掉落，需要重新固定。（2）化學(xué)固定。如果零件活動(dòng)范圍較小，可以在零件接觸面上涂抹一層強(qiáng)力固體膠，固體膠干燥后可以將零件牢牢固定在基座上。使用化學(xué)固定法時(shí)，要提前將零件接觸面上的油污、灰塵等處理干凈，提高固定效果。（3）非金屬嵌件固定。常用的材料有尼龍圈、橡膠圈等，通過增大摩擦力的方式，將螺母和螺帽鎖緊，達(dá)到固定效果。

2.2 做好防雷措施，保障接觸網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行

接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，我國高速鐵路地理區(qū)域跨度大，接觸網(wǎng)絕大部分都都是露天設(shè)置，且沒有備用設(shè)施，已開通的高速鐵路雷擊事故較頻繁，需要采用必要的大氣過電壓防護(hù)措施。首先在接觸網(wǎng)的安裝形式上可將PW線抬高于AF線上方的保護(hù)配置，但這樣仍然有一定的雷擊概率。還可以采用合成絕緣子，提高絕緣子的抗燒蝕能力，合成絕緣子能夠在一定程度上提高線路重合閘成功概率，但同樣不能完全避免雷電來襲。亦可將接觸網(wǎng)接地防雷，注意采用綜合接地系統(tǒng)時(shí)，盡量讓每根支柱都能夠和貫通地線連接上，這種方法在目前我國高速鐵路中用的比較多。

需要注意的是，在綜合接地施工過程中及施工完成時(shí)，還需要對(duì)接地電阻進(jìn)行檢測，如達(dá)不到需要的要求，應(yīng)該采取有效的降阻措施以保證列車運(yùn)行的安全，提高接觸網(wǎng)的耐雷水平，降低接地電阻是一個(gè)比較可行的辦法。由于無論采用何種措施都沒有辦法完全避免雷電災(zāi)害，所以建議結(jié)合上述的全部觀點(diǎn)，將保護(hù)線PW線抬高方式，AF線懸掛，采用合成絕緣子，謹(jǐn)慎做好接觸網(wǎng)防雷接地工作。并建議完善我國接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平等具體指標(biāo)。

2.3 建立應(yīng)急機(jī)制，避免故障問題擴(kuò)大化

在高鐵運(yùn)行過程中，如果接觸網(wǎng)突然出現(xiàn)異常工況或發(fā)生故障，將會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的后果。因此，管理部門需要結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，建立起接觸網(wǎng)運(yùn)行故障的應(yīng)急機(jī)制。一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障隱患和安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警，幫助管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)潛在的故障問題，在分析故障成因后采取應(yīng)對(duì)措施，避免問題擴(kuò)大化影響接觸網(wǎng)的正常運(yùn)行；另一方面，還可以第一時(shí)間為管理人員提供故障應(yīng)對(duì)策略，也是控制故障損失的有效措施?？梢詫?yīng)急機(jī)制與系統(tǒng)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)結(jié)合起來，在自檢過程中如果發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的應(yīng)急處理方法，達(dá)到自動(dòng)排除故障的效果。在接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的情況下，盡快建立應(yīng)急機(jī)制，也成為確保接觸網(wǎng)安全與可靠運(yùn)行的有效措施。

3 從技術(shù)角度提高接觸網(wǎng)安全性與可靠性的措施

3.1 建立接觸網(wǎng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（1）基本原則。為了提高安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的應(yīng)用效果，在建立體系時(shí)需要遵循以下幾方面的原則：其一是系統(tǒng)性原則，影響接觸網(wǎng)安全性與可靠性的因素較多，只有將接觸網(wǎng)作為一個(gè)統(tǒng)一的整體，才能更加全面的反映出影響安全的具體因素，這也為后期進(jìn)行安全隱患的排除提供了參考；其二是適用性原則，安排評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)與高速鐵路接觸網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和操作技術(shù)等相適應(yīng)，這樣才能確保安全評(píng)價(jià)工作的順利進(jìn)行；其三是獨(dú)立性原則，在進(jìn)行接觸網(wǎng)某些屬性和特征的評(píng)價(jià)時(shí)，要將其獨(dú)立開來，避免相互干擾和影響；其四是科學(xué)性原則，即接觸網(wǎng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立要遵循科學(xué)規(guī)律，為后期安全隱患的及時(shí)排查提供科學(xué)依據(jù)。（2）體系結(jié)構(gòu)。在安全評(píng)價(jià)過程中，指標(biāo)量化是評(píng)價(jià)工作中的一個(gè)重要組成部分，尤其是定性指標(biāo)往往要釆用某些處理方法將其量化。在安全評(píng)價(jià)中安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化多采用分段區(qū)間取值方法來確定。評(píng)價(jià)指標(biāo)是安全評(píng)價(jià)的核心問題，指標(biāo)體系不同，得出的評(píng)價(jià)結(jié)論也可能不同。本文結(jié)合高速鐵路接觸網(wǎng)安全相關(guān)的安全法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定，應(yīng)用安全分析相關(guān)技術(shù)，對(duì)影響高速鐵路接觸網(wǎng)安全的因素進(jìn)行調(diào)查、分析，確定了以下3個(gè)大類的主要影響因素。

第一是管理因素。包括管理層對(duì)接觸網(wǎng)安全性與可靠性的重視程度，是否有完善的安檢制度以及是否定期開展安全管理技術(shù)培訓(xùn)等。第二是人員因素，主要是技術(shù)人員對(duì)故障的判斷能力、解決能力，以及日常檢修中的責(zé)任意識(shí)等；第三是環(huán)境因素，接觸網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境也會(huì)對(duì)自身的安全性、穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，也需要納入到安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中。

3.2 高速鐵路接觸網(wǎng)安全等級(jí)的劃分

基于技術(shù)層面的接觸網(wǎng)安全性和可靠性評(píng)價(jià)，采用的是定性分析方法，將接觸網(wǎng)安全等級(jí)劃分為5個(gè)層次，各個(gè)層次的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：（1）安全。高速鐵路接觸網(wǎng)在正常運(yùn)行條件下，不會(huì)發(fā)生故障問題或意外工況，可以保證高鐵的安全運(yùn)行；（2）較安全。高速鐵路接觸網(wǎng)仍然保持正常運(yùn)行，但是不排除發(fā)生異常工況的概率；（3）一般安全。高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行中有一定概率發(fā)生可控的故障問題，但是能夠及時(shí)排查，不影響高鐵的安全和正常運(yùn)行；（4）較不安全。接觸網(wǎng)局部出現(xiàn)單發(fā)或并發(fā)故障，但是仍然具有可控性。通過及時(shí)處理不會(huì)出現(xiàn)人員傷亡等重大事故；（5）不安全。接觸網(wǎng)局部或大部分出現(xiàn)損壞，且經(jīng)搶修后仍不能恢復(fù)正常運(yùn)行。已經(jīng)出現(xiàn)斷電或傷亡等重要險(xiǎn)情。

3.3 模糊安全評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型

借助于計(jì)算機(jī)建立模糊安全評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)各類影響信息進(jìn)行綜合分析和精確計(jì)算，最終判定出不同因素對(duì)高速鐵路接觸網(wǎng)安全性和可靠性的影響因子。如果影響因子的數(shù)值超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，則認(rèn)為是存在安全隱患，管理人員需要采取措施，消除不安全因素。反之，如果影響因子的數(shù)值在安全范圍之內(nèi)，則自動(dòng)略過，這樣就減輕了接觸網(wǎng)安全管理的工作壓力?；谀：踩u(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，可以通過以下步驟建立，并發(fā)揮應(yīng)有作用。

首先，要確定安全性和可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，例如接觸網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境、材料的設(shè)計(jì)使用壽命等。評(píng)價(jià)指標(biāo)要盡可能的全面和細(xì)化，以保證最終模型判定結(jié)果的有效性。其次，要采用恰當(dāng)?shù)臋?quán)重向量，目前常用的權(quán)重向量構(gòu)建方法以層次分析法和專家經(jīng)驗(yàn)法為主。再次，選擇相應(yīng)的隸屬函數(shù)，建立評(píng)價(jià)矩陣；最后，利用評(píng)價(jià)矩陣對(duì)前期獲得的參數(shù)進(jìn)行綜合分析，得出最終的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果向量進(jìn)行解釋說明。

4 結(jié)語

高速鐵路作為現(xiàn)階段主要的交通運(yùn)輸工具，需要加大管理力度，確保運(yùn)行安全。接觸網(wǎng)不僅是高鐵運(yùn)行的重要組成部分，而且其工況還直接決定了高鐵的安全性。管理人員通過開展接觸網(wǎng)安全性和可靠性分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，進(jìn)而采取針對(duì)性的處理措施，防范故障的發(fā)生。此外，也要嘗試從管理層面和技術(shù)層面開展故障管理，為人們的出行提供安全保障。

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