基于RAMS研究的高速接觸網系統SiFCAT350維修技術方案

■ 吳天啟

吳天啟：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，工程師，湖北 武漢，430063

接觸網系統工作環境惡劣，使用條件苛刻，且無備用。在自然環境和機車受電弓的直接作用下，接觸網懸掛、支持結構和系統狀態處于動態變化之中，且受外部干擾大，往往表現為接觸網跳閘頻繁、停電時間長、弓網故障多。接觸網運行可靠性問題現已成為制約我國電氣化鐵道發展的重要因素之一。

RAMS（可靠性、可用性、可維修性和安全性）分析過程就是解決協調好其目標和成本的合理關系。其研究目標是建立一個具有高可靠性、高安全性的高速接觸網系統，并提出相應的維修技術方案，保持接觸網高持續的可靠性水平。

1 高速接觸網系統SiFCAT350的RAMS分析

1.1 可靠性要求

武廣高速鐵路接觸網系統SiFCAT350接觸網的設計，參照了國外高速鐵路的固有可用度0.999 6/（年·百條公里）的水平，設計可靠性水平在系統集成招標的法律文件中提出的RAMS水平分為R1—R4四級，即參照法國高速鐵路可靠性研究和故障統計的水平，按照不低于當時國際先進水平的要求提出可靠性水平（見表1）。

表1 高速接觸網系統SiFCAT350可靠性水平

1.2 可用性、可維修性設計

可用性設計考慮了維修時間的可靠性。高速接觸網系統SiFCAT350可用性目標建議取值0.98。工程配套的維修一般可分為搶修和計劃維修（包含檢測）。對無備用的接觸網系統按照固有可用度的具體要求進行搶修布點、設施規模的設計，在此基礎上完成工區分布方案的研究。

高速接觸網系統SiFCAT350搶修工區的分布間距不宜超過80～100 km，即作業半徑≤40 km (最大50 km )，標準接觸網作業班組單位應為14～15人，應采用作業車為主的搶修設備配置。

高速接觸網系統SiFCAT350建議采用的維修系統和可用性指標如下：如果采用綜合維修管理體系的計劃維修方式，可結合用戶要求推薦“6 h的垂直綜合天窗方案”（6 h為例，對應可用性取值0.825，稱為方案一），從實際和校驗最大能力的目的，也可進一步研究“4 h綜合天窗方案”（對應可用性取值0.88，稱為方案二）和目前常用的“120 min接觸網天窗方案”（對應可用性取值0.98，稱為方案三）。

實際工程設計中按方案三預留實施維修的條件，即相應預留工區的岔線長度和提供綜合工區內的共用股道，供臨時停放（增加的）維修車輛使用。每工區定員按20人規模預留較為穩妥。

武廣高速鐵路實際設計中全線設有武漢、長沙、廣州3個供電車間（含接觸網工區），設置在綜合工區內，另有10個新設接觸網工區，設置在綜合工區內。實現了每個車站具備搶修上道條件（車輛存放線）和搶修料存放點。站間距除了個別站外，基本在50~70 km內，如果按照120 km/h速度的作業車配備，工區設計方案一般可以實現30 min到達事故現場的半徑范圍內（分布設置）。

1.3 安全性評估

高速接觸網系統安全性分析研究的思路主要參照如下國外鐵路標準：EN50126《應用于鐵路固定設施的RAMS可靠性、安全性和可維修性導則》 、EN13306《維修性計劃》。

當前國內電氣化鐵路沒有一套統一的安全性評估體系，包括作業規范。安全性指標已經逐漸成為項目是否可行，是否成功的基本指標之一。因此盡快建立統一的安全性評估體系并提出具體的強制安全性指標勢在必行。對此，鐵道部2008年正式啟動了電氣化接觸網安全性評估的研究。

系統安全性評估涵蓋了速度目標值350 km/h高速鐵路接觸網系統的所有與安全相關的行為，包括涉及的電氣化系統和土建工程。安全性評估是整個系統設計、運營和維護的基礎。

高速接觸網系統安全性評估的研究范圍包括兩部分內容：（1）對接觸網系統在設計、建設、試運營、運營和維護階段中所有與安全相關的行為評估；（2）接觸網系統與相關系統接口的安全性進行評估。

通過安全性評估，確保在高速鐵路（客運專線）接觸網系統設計中考慮系統安全性要求，交付的系統達到所要求的安全等級；分析所有對乘客、公眾和運營管理人員安全構成威脅的不安全因素，提出相應對策，消除或減輕不安全因素，將風險降低到可接受水平。

武廣高速鐵路接觸網系統SiFCAT350安全性評估指標建議見表2。

表2 每百條公里正線接觸網安全評估指標

2 高速鐵路接觸網系統SiFCAT350維修技術方案

高速鐵路接觸網系統SiFCAT350新設備、新安裝、驗收工藝特點，決定了彈性鏈型懸掛方式宜采用“重檢慎修”的原則，即加強檢測和分析研究，以狀態修為主，嚴格地按照規律和工藝標準進行維護維修。無論施工或運營中的維修，任何安裝、調試或改變狀態的作業都必須或盡可能實現一次到位，減少調整。為此，需要做大量的基礎性工作，比如完成定點定設備的工點數據采集和建立數據庫，配套分析軟件的開發，有效的人員培訓和趨向精英化的高素質維修人員隊伍建設；對線路等級、線路繁忙程度進行分類、對設備運行規律進行歸類，對照不同的裝備特點制定不同的維修技術預案。具體實施辦法可參照相關的施工安裝流程和驗收流程。

維修內容和方式通常相對穩定不變，包括5個方面：下部設備（徒步為主）、上部設備（作業車為主）、接觸線靜態位置測量（測量車、數據分析加狀態修）、動態壓力測量（動車高速度）、設備（周期修）。但維修周期也和線路速度等級、繁忙程度有關，各不相同，需要總結規律制定針對性維修計劃。

需要強調的是，維修中檢測專業工具的合理配置和使用是決定最終效率的關鍵因素之一。以往的維修機具需要結合現代高速鐵路接觸網施工安裝工藝加以改進，維修資源的組合可以充分借鑒或使用社會資源以提高維修效率和降低成本，有利于專業化高素質維修隊伍的建設。

3 結束語

基于接觸網RAMS分析，核心是研究在有限的資源條件下，通過分析RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）抉擇質量目標和成本代價的合理關系，針對武廣、鄭西高速鐵路工程的上述研究是高速接觸網系統SiFCAT350研究內容的一部分。研究始于2003年，基本完成于2006年，至今還在對其中的安全性評估進行深化研究，目前正在結合鐵道部科研項目進行數據采集、體制設計、安全性評估分值研究與考評結合的探索，隨著客運專線建設規模不斷擴大和各運用單位的積極參與，總結和完善RAMS基礎數據的過程會大大加快，武廣高速鐵路作為第一條開通的長大高速鐵路干線，將對積累經驗、形成行業維修標準作業體系起到積極作用，其示范性工作探索、研究將對隨后開展的其他客運專線工程的詳細設計提供指導性實施文件和建議，使得我國高速鐵路和客運專線建設、運營維護總體達到世界一流水平。

[1]鄂科鑒字[2006]接觸網系統的可靠性、安全性和可維修性（RAMS）分析與研究[S]

[2]鄂科鑒字[2005]客運專線鐵路接觸網SiFCAT350的工程技術研究[S]

[3]TSI. Special standards for European interoperability common for free access on several electrified networks[S]，2005

[4]EN 50126 應用于鐵路固定設施的RAMS可靠性、安全性和可維修性導則[S]

[5]EN 13306 維修性計劃[S]