基于RAMS研究的高速接触网系统SiFCAT350维修技术方案

■ 吴天启

吴天启：中铁第四勘察设计院集团有限公司，工程师，湖北 武汉，430063

接触网系统工作环境恶劣，使用条件苛刻，且无备用。在自然环境和机车受电弓的直接作用下，接触网悬挂、支持结构和系统状态处于动态变化之中，且受外部干扰大，往往表现为接触网跳闸频繁、停电时间长、弓网故障多。接触网运行可靠性问题现已成为制约我国电气化铁道发展的重要因素之一。

RAMS（可靠性、可用性、可维修性和安全性）分析过程就是解决协调好其目标和成本的合理关系。其研究目标是建立一个具有高可靠性、高安全性的高速接触网系统，并提出相应的维修技术方案，保持接触网高持续的可靠性水平。

1 高速接触网系统SiFCAT350的RAMS分析

1.1 可靠性要求

武广高速铁路接触网系统SiFCAT350接触网的设计，参照了国外高速铁路的固有可用度0.999 6/（年·百条公里）的水平，设计可靠性水平在系统集成招标的法律文件中提出的RAMS水平分为R1—R4四级，即参照法国高速铁路可靠性研究和故障统计的水平，按照不低于当时国际先进水平的要求提出可靠性水平（见表1）。

表1 高速接触网系统SiFCAT350可靠性水平

1.2 可用性、可维修性设计

可用性设计考虑了维修时间的可靠性。高速接触网系统SiFCAT350可用性目标建议取值0.98。工程配套的维修一般可分为抢修和计划维修（包含检测）。对无备用的接触网系统按照固有可用度的具体要求进行抢修布点、设施规模的设计，在此基础上完成工区分布方案的研究。

高速接触网系统SiFCAT350抢修工区的分布间距不宜超过80～100 km，即作业半径≤40 km (最大50 km )，标准接触网作业班组单位应为14～15人，应采用作业车为主的抢修设备配置。

高速接触网系统SiFCAT350建议采用的维修系统和可用性指标如下：如果采用综合维修管理体系的计划维修方式，可结合用户要求推荐“6 h的垂直综合天窗方案”（6 h为例，对应可用性取值0.825，称为方案一），从实际和校验最大能力的目的，也可进一步研究“4 h综合天窗方案”（对应可用性取值0.88，称为方案二）和目前常用的“120 min接触网天窗方案”（对应可用性取值0.98，称为方案三）。

实际工程设计中按方案三预留实施维修的条件，即相应预留工区的岔线长度和提供综合工区内的共用股道，供临时停放（增加的）维修车辆使用。每工区定员按20人规模预留较为稳妥。

武广高速铁路实际设计中全线设有武汉、长沙、广州3个供电车间（含接触网工区），设置在综合工区内，另有10个新设接触网工区，设置在综合工区内。实现了每个车站具备抢修上道条件（车辆存放线）和抢修料存放点。站间距除了个别站外，基本在50~70 km内，如果按照120 km/h速度的作业车配备，工区设计方案一般可以实现30 min到达事故现场的半径范围内（分布设置）。

1.3 安全性评估

高速接触网系统安全性分析研究的思路主要参照如下国外铁路标准：EN50126《应用于铁路固定设施的RAMS可靠性、安全性和可维修性导则》 、EN13306《维修性计划》。

当前国内电气化铁路没有一套统一的安全性评估体系，包括作业规范。安全性指标已经逐渐成为项目是否可行，是否成功的基本指标之一。因此尽快建立统一的安全性评估体系并提出具体的强制安全性指标势在必行。对此，铁道部2008年正式启动了电气化接触网安全性评估的研究。

系统安全性评估涵盖了速度目标值350 km/h高速铁路接触网系统的所有与安全相关的行为，包括涉及的电气化系统和土建工程。安全性评估是整个系统设计、运营和维护的基础。

高速接触网系统安全性评估的研究范围包括两部分内容：（1）对接触网系统在设计、建设、试运营、运营和维护阶段中所有与安全相关的行为评估；（2）接触网系统与相关系统接口的安全性进行评估。

通过安全性评估，确保在高速铁路（客运专线）接触网系统设计中考虑系统安全性要求，交付的系统达到所要求的安全等级；分析所有对乘客、公众和运营管理人员安全构成威胁的不安全因素，提出相应对策，消除或减轻不安全因素，将风险降低到可接受水平。

武广高速铁路接触网系统SiFCAT350安全性评估指标建议见表2。

表2 每百条公里正线接触网安全评估指标

2 高速铁路接触网系统SiFCAT350维修技术方案

高速铁路接触网系统SiFCAT350新设备、新安装、验收工艺特点，决定了弹性链型悬挂方式宜采用“重检慎修”的原则，即加强检测和分析研究，以状态修为主，严格地按照规律和工艺标准进行维护维修。无论施工或运营中的维修，任何安装、调试或改变状态的作业都必须或尽可能实现一次到位，减少调整。为此，需要做大量的基础性工作，比如完成定点定设备的工点数据采集和建立数据库，配套分析软件的开发，有效的人员培训和趋向精英化的高素质维修人员队伍建设；对线路等级、线路繁忙程度进行分类、对设备运行规律进行归类，对照不同的装备特点制定不同的维修技术预案。具体实施办法可参照相关的施工安装流程和验收流程。

维修内容和方式通常相对稳定不变，包括5个方面：下部设备（徒步为主）、上部设备（作业车为主）、接触线静态位置测量（测量车、数据分析加状态修）、动态压力测量（动车高速度）、设备（周期修）。但维修周期也和线路速度等级、繁忙程度有关，各不相同，需要总结规律制定针对性维修计划。

需要强调的是，维修中检测专业工具的合理配置和使用是决定最终效率的关键因素之一。以往的维修机具需要结合现代高速铁路接触网施工安装工艺加以改进，维修资源的组合可以充分借鉴或使用社会资源以提高维修效率和降低成本，有利于专业化高素质维修队伍的建设。

3 结束语

基于接触网RAMS分析，核心是研究在有限的资源条件下，通过分析RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）抉择质量目标和成本代价的合理关系，针对武广、郑西高速铁路工程的上述研究是高速接触网系统SiFCAT350研究内容的一部分。研究始于2003年，基本完成于2006年，至今还在对其中的安全性评估进行深化研究，目前正在结合铁道部科研项目进行数据采集、体制设计、安全性评估分值研究与考评结合的探索，随着客运专线建设规模不断扩大和各运用单位的积极参与，总结和完善RAMS基础数据的过程会大大加快，武广高速铁路作为第一条开通的长大高速铁路干线，将对积累经验、形成行业维修标准作业体系起到积极作用，其示范性工作探索、研究将对随后开展的其他客运专线工程的详细设计提供指导性实施文件和建议，使得我国高速铁路和客运专线建设、运营维护总体达到世界一流水平。

[1]鄂科鉴字[2006]接触网系统的可靠性、安全性和可维修性（RAMS）分析与研究[S]

[2]鄂科鉴字[2005]客运专线铁路接触网SiFCAT350的工程技术研究[S]

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

[4]EN 50126 应用于铁路固定设施的RAMS可靠性、安全性和可维修性导则[S]

[5]EN 13306 维修性计划[S]