基于安全性的地鐵供電系統研究

駱勝江

摘 要：為了維持地鐵的正常運行，需要使用安全性較高的地鐵供電系統。簡要介紹了地鐵供電系統，并分析了影響地鐵供電系統安全性的因素，研究了保證地鐵安全性和可靠性的方法，以期為日后的相關工作提供借鑒。

關鍵詞：地鐵；供電系統；安全性；可靠性

中圖分類號：U231.8 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.111

我國城市交通壓力比較大，交通擁堵給人們的生活和工作造成了很大的困擾。為了緩解交通壓力，不少城市選擇修建地鐵，用提高地下交通能力的方法緩解地面交通壓力。這樣，就對地鐵運行的安全性，特別是供電系統的安全性和可靠性提出了更高的要求。為此，需要加大對地鐵供電安全性的研究力度，以提高地鐵運行的安全性，讓人們正常、安全出行。

1 地鐵供電系統簡介

地鐵供電系統是為車輛提供動力和電能的，它主要是由2部分構成：①集中式、分散式和混合式供電方法組成的高壓供電系統；②由照明供電系統、牽引供電系統組成的地鐵供電系統，為地鐵站和區間的照明、扶梯和風機等各種設備提供動力源。其中，牽引供電系統是將變電所的三項高壓交流電轉化為直接的低壓直流電，從而為車輛提供動力源。

地鐵的乘客多、客流量大，所以，系統的安全性和可靠性非常重要。在地鐵運行的過程中，應盡可能不出現供電設備或系統失效的情況，如果發生地鐵系統故障或事故，就可能導致地鐵運營中斷，對乘客的人身安全構成較大的威脅甚至是傷害。相關地鐵事故的教訓說明，確保地鐵供電系統的安全性和可靠性非常重要，如果地鐵出現安全事故，那么，可能會引發較大的社會恐慌，使社會秩序變得混亂，從而危及社會穩定。

因此，需要加大對地鐵供電安全性和可靠性的研究力度，找出供電系統中潛藏的安全隱患和系統中的薄弱環節，并分析其成因，制訂出行之有效的預防措施，以保證地鐵運行的安全性，確保乘客的生命和財產安全。

2 影響地鐵供電系統安全性的因素

影響地鐵供電系統的安全性和可靠性的因素可以歸納為以下幾個方面。

2.1 供電設備的老化程度

地鐵供電系統是由供電設備組成的，設備的老化程度與系統的安全性密切相關。設備運行年限過長就可能會增加系統的

危險性，提高系統的故障率，進而為地鐵的安全運行埋下隱患。因此，在制定了牽引供電系統設備故障模式分析表后，可定性分析系統故障，得出相關結果，找出影響供電系統安全性和可靠性的薄弱環節，并制訂有效的應對措施，盡可能地降低發生故障的概率。

2.2 組織管理、設備設施和外界環境

地鐵供電系統的運行會受到組織管理、設備設施、外界環境和人員配備等因素的影響。為了更好地評價系統的安全性和可靠性，可以建立完善的系統安全評估指標體系，并采取有效的分析方法，全面評估系統的安全性和可靠性。通過相關評估，可節約地鐵管理和運行費用，并提高地鐵運行的服務質量。

2.3 檢修與維修

為地鐵供電系統制訂合理的檢修和維修計劃，可以有效降低管理費用。在供電系統的檢修上，企業每年都要花費大量的費用，但是，如果維修和檢修的頻率過低，就可能會影響供電系統的可靠性，提高故障發生的概率，進而對系統的安全構成威脅。系統出現故障后再行維修，會大幅增加費用，同時，也會影響人們的正常出行。因此，為了提高地鐵供電系統的安全性和可靠性，應制訂合理、完善的維修計劃。

3 安全性和可靠性分析方法

3.1 地鐵供電系統可靠性分析

目前，分析地鐵供電系統可靠性的方法主要包括故障模式后果法、故障樹分析法和可靠框圖法等。其中，可靠故障樹法是根據地鐵供電系統中的相關關系和部分結構模型的可靠性框圖，分析地鐵供電系統的可靠性。下面，筆者詳細地介紹了可靠性框圖分析法。

地鐵供電系統的可靠性分析是利用可靠性框圖法分析的，可通過多數系統狀態進行分析。而在分析的過程中，常用的可靠性框圖有并聯、串聯等多種。其中，并聯形式只在全部單元都發生故障時，系統才出現故障單一種結構，如圖1所示。

供電系統可靠性分析的公式為：

Rs（t）=1-[1-R1（t）]×[1-R2（t）]……[1-Rn（t）].

（1）

式（1）中：Rs（t）為供電系統的可靠度；Ri（t）為各部分的可靠度，i=1，2，……n.

串聯結構是指在系統單元中，任何一個單元出現故障，都可能引發系統故障的一種系統結構。串聯結構如圖2所示。

圖1 并聯結構圖 圖2 串聯結構圖

在串聯結構下，供電系統的可靠度計算公式為：

Rs（t）=R1（t）×R2（t）……Rn（t）. （2）

式（2）中：Rs（t）為供電系統的可靠度；Ri（t）為各部分的可靠度，i=1，2，……n.

地鐵供電系統是由不同單元組成的，為了保證系統運行的安全性和可靠性，應優化系統正常的使用結構，其又被稱為表決結構。表決結構系統的可靠度計算公式是：

. （3）

式（3）中：Rs（t）為供電系統的可靠度；Rm（t）為表決器的可靠度；R（t）為各部分的可靠度。

3.2 地鐵供電系統安全性分析

在分析地鐵供電系統的安全性時，經常采用綜合評判法，也可將其稱為模糊綜合評判方法。這是一種對多因素影響事物的評價，它在地鐵供電系統安全性評價中有很好的應用效果。為了提高評價的有效性，在分析過程中要遵循以下步驟：①構建因素集合。為了評價系統的安全性，先要構建影響系統安全性的因素集，將各種影響因素總合起來，一般用T來表示，即T={t1，t2，t3，……，ti}。其中，ti表示每一個單元都是影響系統安全性的一個因素。但是，地鐵供電系統安全性的安全模糊綜合分析，主要是為安全性評價提供標準，所以，安全性評價指標是具有模糊性的。②構建評價集。在系統安全性評價中，構建的評價集通常用U表示，即U={u1，u2，u3，u4，u5}。系統共分為5個安全等級——u5表示不安全，u4表示基本安全，u3表示安全，u2表示很安全，u1表示非常安全。③權重集的構建。為了準確評價系統的安全性，還需要構建權重集，主要是分析擬合系統安全敏感性。在分析過程中，通過統計分析歷史數據評價系統的安全性。④構建因素評判矩陣。在評價系統安全性的分析法中，構建因素評判矩陣是重要的內容之一，也是最重要的環節之一。而因素判斷矩陣的隸屬度與準確度十分貼近，所以，也可以用數理統計法來確定。

4 結束語

隨著城市交通壓力的增加，地鐵修建技術的水平在不斷提高，城市地鐵工程量也在不斷增加。但是，從實際情況看，地鐵運行還是存在一些安全隱患的，一旦發生安全事故，就可能造成重大的人員傷亡，產生惡劣的社會影響。因此，相關部門和工作人員必須要努力提高地鐵運行的安全性和可靠性。因為地鐵的運行是由供電系統提供動力的，所以，應保證供電系統的安全性和可靠性。文中，筆者分析指出了影響地鐵供電系統安全性的因素，并在此基礎上，簡要介紹了地鐵供電系統安全性和可靠性的分析方法，這對于減少危險因素，提高供電系統的安全性有一定的借鑒。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕