地鐵供電系統(tǒng)故障檢修排查與處理策略

于興華

摘 要：作為現(xiàn)代交通的重要組成部分，地鐵的正常有序運(yùn)行離不開(kāi)地鐵的供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行直接影響著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。文章詳細(xì)闡述了地鐵供電系統(tǒng)的組成以及常見(jiàn)故障和維修方法，提出了完善的各種故障預(yù)防機(jī)制，希望及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，保證地鐵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵;供電系統(tǒng);故障

中圖分類號(hào)：U226.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）06-031-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.015

作為主要的交通方式之一，地鐵以其高速、高質(zhì)量、高安全性等特點(diǎn)，備受公眾青睞。地鐵能夠?qū)崿F(xiàn)高安全性的原因與支持其運(yùn)營(yíng)的安全可靠的供電系統(tǒng)息息相關(guān)。快速準(zhǔn)確地診斷軌道交通供電系統(tǒng)的故障是確保城市軌道交通安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。電源系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致車輛熄火，并可能發(fā)展為嚴(yán)重的車輛故障，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 地鐵供電方式分類與選擇

1.1 地鐵供電方式綜述

地鐵供電系統(tǒng)比較復(fù)雜，通常分為內(nèi)部電源、外部電源兩種類型。外部電源主要包括分布式電源、集中式電源、混合電源三種類型，內(nèi)部電源主要包括第三軌電源和懸鏈線電源，每種電源模式都有其優(yōu)點(diǎn)與不足。

1.2 集中供電方式及其選擇

集中供電方式是指在地鐵沿線的合理位置設(shè)置變電站，通過(guò)變電站的建設(shè)完成地鐵系統(tǒng)的供電。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是統(tǒng)一管理和控制，設(shè)備維護(hù)更方便，穩(wěn)定性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，故障率低，線路鋪設(shè)長(zhǎng)度相對(duì)較短。因?yàn)樽儔浩骱蛢?nèi)部電源系統(tǒng)的電源通常處于集中和分布式狀態(tài)，導(dǎo)致其主要缺點(diǎn)是成本高。該方式主要適用于系統(tǒng)電源，通常需要轉(zhuǎn)換成35kV和10kV，滿足電壓等級(jí)后，可以直接應(yīng)用于地鐵線路電源。這種供電方式不需要輔助變壓器，但是對(duì)主變壓器的要求非常嚴(yán)格。

1.3 分散供電方式及其選擇

分散供電方式主要是通過(guò)科學(xué)合理地安裝相關(guān)區(qū)域變電站，完成所有地鐵站的供電工作。分散供電方式要在每個(gè)區(qū)域變電站中設(shè)置雙電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市供電網(wǎng)絡(luò)的有效利用，總體維護(hù)和建設(shè)成本較低，但極有可能在電網(wǎng)側(cè)造成干擾問(wèn)題。

1.4 混合供電方式及其選擇

混合供電方式是以集中供電方式為主，以分散供電方式為輔，將二者相融合的供電方式，雖然保留了兩種供電方式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是其復(fù)雜性更高，在地鐵供電系統(tǒng)中應(yīng)用程度相對(duì)較低。

1.5 內(nèi)部供電模式

地鐵系統(tǒng)的內(nèi)部供電模式主要包括兩種類型，即懸鏈供電和第三軌供電。調(diào)查研究顯示，懸鏈供電方法效果更好、安全性更高，在鐵路運(yùn)輸中得到了廣泛推廣和應(yīng)用。第三軌供電方法通常會(huì)消耗成本，應(yīng)用程度相對(duì)較低。因此，在選擇地鐵供電系統(tǒng)供電方式時(shí)，應(yīng)從建設(shè)、維護(hù)、管理、成本等多個(gè)方面綜合考慮地鐵工程供電系統(tǒng)的總體情況。

2 地鐵供電系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析

2.1 零件故障

零件故障是地鐵供電系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障之一，主要包括零件脫落和零件松動(dòng)兩種類型的故障。地鐵在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地發(fā)生接觸，分段絕緣涂料的高溫?zé)g很容易導(dǎo)致墊片、螺栓和滑板脫落，影響正常使用并引起故障。零件松動(dòng)主要指地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，當(dāng)交通密度增加時(shí)，多余的能量需要釋放到懸架系統(tǒng)中，會(huì)對(duì)整個(gè)懸架系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響[1]。

2.2 接觸線故障

接觸線故障也是常見(jiàn)故障之一。作為剛性網(wǎng)的重要組成部分，接觸線一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不可避免地引發(fā)不利影響。當(dāng)前的接觸線故障主要包括三種類型。一是燒弧失敗，受電弓位置不平滑，母線變形以及剛性定位夾的不科學(xué)設(shè)計(jì)都可能導(dǎo)致電弧燒毀。二是接觸線磨損，當(dāng)接觸線磨損達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)影響正常使用并引起故障。通常，接觸線磨損故障大多發(fā)生在錨固接頭、母線接頭和其他零件中。三是接觸線表面放電走線故障，由于地鐵高速運(yùn)行和有限的靈活性，特殊區(qū)域的參數(shù)可能會(huì)發(fā)生很大變化，并受電弓會(huì)受到強(qiáng)烈的磨損，導(dǎo)致布線表面上的發(fā)電走線故障。

2.3 受電弓故障

受電弓失效主要是受電弓的磨損引起的。受相關(guān)母線和懸鏈線懸掛位置的影響，受電弓和接觸線將不可避免地發(fā)生接觸，受電弓通常會(huì)受到集中沖擊造成磨損。如果凹槽滑板的接觸線發(fā)生異常變化，導(dǎo)線被卡住或拉動(dòng)，將增加受電弓與接觸線接觸的可能性，增加受電弓的作用力，并導(dǎo)致受電弓磨損異常。

3 地鐵供電系統(tǒng)的預(yù)防措施分析

3.1 完善零件故障預(yù)防機(jī)制

要完善零件故障的預(yù)防機(jī)制，加強(qiáng)零件故障的預(yù)防。相關(guān)維護(hù)人員要按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中的部件進(jìn)行檢查和維修，達(dá)到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早處理的目的，確保地鐵的正常運(yùn)行。要加強(qiáng)對(duì)零件脫落的檢修，在預(yù)防和定期處理地鐵運(yùn)行中掉落部件的同時(shí)，適當(dāng)加大對(duì)墊片、螺栓、滑板等部件的檢查和維修，以確保該部件的正常運(yùn)行。同時(shí)，有關(guān)部門要提高維修人員的安全意識(shí)，加強(qiáng)檢查巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)松動(dòng)部位，在零件擰緊過(guò)程中要特別注意接頭位置處的零件擰緊過(guò)程，及時(shí)更換滑動(dòng)零件，以確保安全運(yùn)行。

3.2 完善接觸線故障預(yù)防機(jī)制

要完善接觸線故障預(yù)防機(jī)制，相關(guān)人員可以從避免電弧灼傷、減少接觸線磨損、避免接觸線表面放電痕跡開(kāi)始，全面改善接觸線故障預(yù)防機(jī)制，為地鐵的正常運(yùn)行提供保障。

3.3 加強(qiáng)受電弓故障的監(jiān)測(cè)和預(yù)防

要加強(qiáng)受電弓故障的監(jiān)測(cè)和預(yù)防，選擇高質(zhì)量的受電弓零件，從根本上提高受電弓的耐磨性，確保受電弓的正常使用。在受電弓的選擇中，可以根據(jù)地鐵工程的實(shí)際情況，計(jì)算受電弓的各種參數(shù)，使受電弓盡可能地滿足地鐵發(fā)展的需要。加強(qiáng)對(duì)凹槽和滑板等零件的檢測(cè)，有關(guān)人員應(yīng)定期檢查溝槽和滑板等零件，以免異常拉扯或卡死，減少受電弓與接觸線接觸的可能性，減少受電弓的磨損，以提高整體質(zhì)量[2]。

4 地鐵供電故障的應(yīng)急處理

4.1 創(chuàng)建緊急指揮中心

接觸網(wǎng)停電后，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人應(yīng)及時(shí)了解情況，與控制中心取得聯(lián)系，加強(qiáng)信息反饋，通過(guò)多方協(xié)作確認(rèn)故障信息，并向值班人員報(bào)告在確保信息正確之后。故障排除過(guò)程中，控制中心主要負(fù)責(zé)早期緊急指揮，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定計(jì)劃，將其提交給現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急總部，以合理安排專業(yè)人員。在現(xiàn)場(chǎng)指揮期間，應(yīng)根據(jù)弓網(wǎng)故障的實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)慕M織計(jì)劃。

4.2 應(yīng)急響應(yīng)

安全是順利發(fā)展故障處理能力的必要先決條件。部門收到故障信息后，要立即任命技術(shù)專家，按照計(jì)劃組織工作，縮短應(yīng)急救援的響應(yīng)時(shí)間。如果故障發(fā)生在停車場(chǎng)，要選擇最接近故障點(diǎn)的道路，然后將救援車輛開(kāi)到那個(gè)地方。如果干線上發(fā)生故障，應(yīng)將救援車輛開(kāi)到附近的車站，以方便救援。救援前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，包括材料、救援設(shè)備、人員等，救援人員要加強(qiáng)自我防護(hù)，并在安全環(huán)境中開(kāi)展救援行動(dòng)。

4.3 應(yīng)急處理

控制中心是故障排除過(guò)程中的核心部門。電力調(diào)度員結(jié)合故障信息，初步了解故障區(qū)域和具體故障類型，及時(shí)與交通調(diào)度人員進(jìn)行溝通，并由機(jī)長(zhǎng)進(jìn)行減弓操作。在判斷故障之后，功率分配器嘗試傳輸功率。如果成功，它將通知交通調(diào)度，并再次抬高地鐵的船首以維持單邊供電。如果由于地鐵故障而造成的接觸網(wǎng)斷電，應(yīng)及時(shí)通知火車調(diào)度員，并將與故障相對(duì)應(yīng)的地鐵引導(dǎo)回停車場(chǎng)進(jìn)行綜合檢查。如果在輸電過(guò)程中出現(xiàn)永久性故障，則要斷開(kāi)主變電站隔離開(kāi)關(guān)。如果無(wú)法正常供電，要斷開(kāi)跳閘的變電站的隔離開(kāi)關(guān)，嘗試發(fā)送跳閘的開(kāi)關(guān)。如果沒(méi)有異常并且測(cè)試成功，則意味著接觸網(wǎng)中存在故障可以解決。

4.4 故障排除

接觸網(wǎng)供電故障的處理應(yīng)遵循“先連接再恢復(fù)”的原則，有必要根據(jù)受損結(jié)構(gòu)或設(shè)施的實(shí)際情況采取處置措施，為正式的緊急維修工作創(chuàng)造安全的環(huán)境。現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人組織人員派遣，以便可以將事故現(xiàn)場(chǎng)的人員迅速撤離到安全區(qū)域。專業(yè)的救援隊(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，按照計(jì)劃進(jìn)行救援工作。現(xiàn)場(chǎng)人員需要準(zhǔn)確劃定緊急維修區(qū)域并設(shè)置控制線，與緊急維修操作無(wú)關(guān)的任何人均不得進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。為了提高救援效率，各專業(yè)救援隊(duì)在做好自身工作的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)合作與協(xié)調(diào)，開(kāi)辟信息交流渠道，縮短應(yīng)急搶修時(shí)間，恢復(fù)正常運(yùn)行[3]。

4.5 行車指揮

發(fā)生事故后，交通調(diào)度員應(yīng)立即作出反應(yīng)，制定交通調(diào)整計(jì)劃，并報(bào)告給值班調(diào)度員批準(zhǔn)。在整個(gè)交通指揮工作中，確保乘客安全是首要工作目標(biāo)，通過(guò)各種手段減少不良影響，避免因處理不當(dāng)引起事故再次發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

軌道交通是人們出行的重要交通工具之一，其故障定位效應(yīng)直接影響人們的正常出行和人身安全。有關(guān)人員可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以免因選擇錯(cuò)誤而影響正常使用。一般而言，相關(guān)人員可以從改善零件故障的預(yù)防機(jī)制，改善接觸線故障的預(yù)防機(jī)制，加強(qiáng)受電弓故障的監(jiān)測(cè)和預(yù)防等方面提高質(zhì)量，為地鐵的安全運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)

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[3] 戴麗君.城市軌道交通供電系統(tǒng)電纜故障在線定位技術(shù)研究[J].城市軌道交通研究，2019，22（12）：35-38.