Research and Analysis on Reliability and Safety of Subway Power Supply System
郭庆毅 GUO Qing-yi
（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308）
（Electrical Engineering Co.，Ltd. of China Railway 12th Bureau Group，Tianjin 300308，China）
摘要：地铁中的供电系统是维持地铁正常运行的基本设施，对供电系统的可靠性与安全性的保持，对于维持地铁运行工作来说，具有重要的作用，它能确保乘客的生命财产安全，保证地铁正常运行状态下的经济效益。本文分析了地铁供电系统的内容，在探讨了影响地铁供电系统安全性与可靠性因素的基础上，提出几点提高地铁安全性与可靠性的基本措施，为我国地铁的运行管理工作提供参考。
Abstract: The power supply system in the subway is the basic facility for maintaining the normal operation of the subway and it is important for the maintenance of the reliability and safety of the power supply system the operation of the subway. It can ensure the safety of passengers' lives and property and the economic benefits under the normal operation of the subway. This paper analyzes the contents of the subway power supply system, puts forward some basic measures to improve the safety and reliability of the subway on the basis of discussing the factors affecting the safety and reliability of the subway power supply system, to provide reference for the operation and management of the subway in China.
关键词：地铁；供电系统；可靠性；安全性
Key words: subway；power supply system；reliability；safety
中图分类号：U231+.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）35-0071-02
0 引言
我国的社会建设进程不断加快，城市中人口数量逐渐增多，交通压力因此而不断扩大。为了满足人们日常生活中的出行需求，各个城市都越来越重视对地铁的建设和运行管理工作。其中维持地铁供电系统的安全性和可靠性，是确保地位稳定运行的重要措施，也是地铁运行管理中的重要工作内容。要想进一步提高地铁供电系统的安全和稳定，首先应在明确地铁供电系统基本内容的基础上，明确地铁运行过程中影响供电系统安全与可靠的主要因素。
1 地铁供电系统安全性与可靠性的重要意义及其基本内容
随着人们对交通需求的不断扩大，地铁成为人们出行的重要方式，所以在地铁的日常运行过程中，客流量较大，人员密度高，如果在运行过程中出现安全事故，不仅满足不了人们的出行需要，还有可能给人们生命财产安全带来损害。因此，提高地铁运行过程中的安全性和可靠性至关重要，其中，供电系统在地铁运行过程中起到重要的作用，供电系统是提高地铁运行安全性和可靠性的重要内容。因此，采取有效的措施，提高地铁供电系统的安全性和稳定性，对于提高地铁的运行效率，保障人们的生命财产安全，以及提高人们的生活质量，都具有重要的意义。
供电系统主要是地铁中为地铁运行提供电能和动力的系统，具体来讲，地铁供电系统中主要包含的内容分为五个方面，分别是外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明供电系统和杂散电流腐蚀防护系统。其中，外部电源主要为地铁提供外部城市电网电源，由于外部电源供电方式有所差异，所以又分为混合式供电、分散式供电和集中式供电三种；主变电所是处理地铁供电系统电压的主要结构，与城市中人们使用的电压有所差别的是，主变电所中的电压相对较高，因此，主变电所需要借助变压器的辅助作用；地铁运行过程中需要直流1500福特的电压，但是通过主变电所提供出的电压主要是35kV/10kV，因此，还需要牵引变电所的作用，将电压调节至符合地铁运行需要的电压大小；供电照明系统的作用至关重要，用以维护地铁运行过程中的正常照明需求；在地铁的牵引系统中，常常受到钢轨回流和绝缘的影响作用，容易引发电流泄露问题，因此应用到了杂散电流腐蚀防护系统，它能有效防止电流泄露问题的发生。
2 影响地铁供电系统安全性和可靠性的因素分析
2.1 供电设备老化
各种供电设备共同组成了地铁的供电系统，所以设备的老化问题对供电系统的安全性影响较大。由于地铁的运行和管理是一项长期的工作，在一定的年限之后，地铁供电设备会出现老化问题，如果老化程度严重，会影响地铁供电系统的正常使用，增加了出现故障的几率，给地铁的正常运行埋下许多安全隐患。因此，地铁供电系统中供电设备的老化程度是影响地铁供电系统安全性和可靠性的主要因素，当地铁供电设备发生老化以后，必须及时制定有效的解决措施，避免因设备老化而导致故障问题出现，影响地铁的安全运行[1]。
2.2 外界环境、设备设施和组织管理因素
许多客观因素也影响地铁供电系统稳定性的原因，比如外界环境情况、供电设备的质量以及供电系统的管理方式等。在社会的发展过程中，出现了许多先进的地铁供电系统的供电设备，地铁在建造的过程中，设备的管理人员所选择的供电设施的质量情况，先进程度、使用寿命等，都会在地铁后期运行的过程中影响供电系统的安全性和可靠性。除此之外，一个长期稳定的供电系统需要在科学的管理体系下实现，目前，无论是供电系统管理人员的管理水平，还是管理制度的完善程度，都满足不了供电系统长期稳定的需求。要想使供电设备、设施、外界环境因素和组织管理方式都能有效的提高地铁供电系统的安全性和稳定性，需要建立一套完善的评估体系，对地铁周围环境、管理方式以及设备设施进行综合评估，及时发现影响地铁供电系统正常运行的情况，并采取有效的措施解决，提高地铁运行系统的安全性和稳定性[2]。
2.3 维修和检修工作
当供电系统出现问题时，及时制定行之有效的维修方案，能有效避免问题的恶化，提高地铁供电系统的运行效率。并且，完善的维修管理方案还能有效降低地铁供电系统的管理费用。由于地铁的检修工作需要耗费企业的大量资金，所以一些企业在实际工作中，降低了对地铁检修工作的频率，这样虽然在短期内减少了企业中资金的消耗，但是容易导致地铁供电系统出现各种问题，而相关人员又不能给予及时的发现，影响检修工作效率，甚至造成问题的恶化，容易给企业带来更大的资金损失，也给乘坐地铁的人们带来人身安全隐患。因此，企业不能因为检修工作的资金消耗量大而降低检修工作频率，否则不仅影响地铁供电系统的安全性和稳定性，还会影响地铁的正常运行，当问题加剧时，维修工作已经不能弥补，增加了企业的资金消耗，也威胁着人们的生命财产安全。（图1）
3 提高地铁供电系统安全性和稳定性的方法探讨
3.1 提高地铁供电系统安全性的主要方法
根据影响地铁供电系统安全性与可靠性的主要因素，制定有针对性的提高地铁供电系统安全性和可靠性的方法，能有效减少地铁供电系统故障的发生率，提高地铁运行效率。首先，研究与分析能提高地铁供电系统安全性的主要方法，较为常用的地铁供电系统安全性分析方法是综合评判法，就是对地铁中影响供电系统安全性的各种因素进行综合评价，将所有的影响因素归纳在一起，构成影响地铁供电系统安全性的集合，这个集合通常用大写的字母U表示，将各种影响因素用小写字母u表示，可以表示成U={u1，u2，u3，u4，u5，…，un}，在这个集合中，每个构成集合的un都是一个影响安全性的因素，根据这个集合可以进一步制作出评价地铁供电系统安全性的集合：V={v1，v2，v3，v4，v5}，在V的集合中，每一个构成都代表着一个地铁供电系统安全性程度，绝对安全用v1表示，很安全用v2表示，安全用v3表示，较为安全用v4表示……运用敏感性分析来拟合形成权重，或者通过专家评判、历史数据等方式。在分析方法中，因素矩阵是重要的部分，主要用数理统计或贴近度的方式，来判断矩阵的隶属[3]。
3.2 提高地铁供电系统可靠性的主要方法
在提高地铁供电系统可靠性的措施中，主要有三种方法，分别是故障树分析发、可靠框图法和故障模式后果法。其中重点研究可靠框图法，它是研究供电系统中各种因素之间相关关系的重要方法，为了表示地铁供电系统中的各种结构，采用结构模型的可靠性框图方式，这样得到了地铁供电系统的可靠性框图，这是进一步研究与分析地铁供电系统可靠性的重要依据。可靠性框图法也是分析与提高地铁供电系统可靠性的最常用方法之一，目前，人们运用可靠性框图法分析地铁供电系统的可靠性有许多方式，例如并联、串联等。当地铁供电系统中各个单元都出现故障时，最终引发可靠性问题出现的形式是并联机构。如果从提高供电系统可靠性的角度上分析，地铁供电系统中的集中供电使用了电厂高压线路，这种方式的防护性较高，相比于普通供电方式来说，发生故障的几率也很低，并且集中供电与城市其他电路的连接较少，因此也不容易受到其他电路的干扰作用。即使在发生故障时，例如出现主变电所解列的情况，也可以采用一定的方式是让其他正常的主变电所传递电力，这样不会降低地铁供电系统的可靠性。但是与集中供电相比，分散供电连接了城市中许多其他电路，所以容易受到干扰，并且一旦发生故障，需要应用到周围其他开闭所进行补偿供电，对地铁的正常运行产生了影响，降低了地铁供电系统的可靠性。
4 结束语
综上所述，提高地铁供电系统的安全性和可靠性对于满足人们的出行需求、保障人们的生命财产安全都具有重要的作用。在地铁的实际运行过程中，供电系统的安全性和可靠性主要受设备老化、组织管理、检修与维修工作等因素的影响，为了进一步提高地铁供电系统的安全性和可靠性，分别对提高地铁供电系统安全性、可靠性的方法进行了研究与分析，综合所有措施，共同保障地铁供电系统的安全与可靠，确保地铁的正常运行。
参考文献：
[1]陈小立.地铁供电系统的可靠性与安全性分析[J].自动化应用，2018（06）：145-146，148.
[2]孙梓博.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].城市建设理论研究（电子版），2017（18）：11.
[3]王学武.地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2017（04）：97-98. |
