基于安全性的地铁供电系统研究

骆胜江

摘 要：为了维持地铁的正常运行，需要使用安全性较高的地铁供电系统。简要介绍了地铁供电系统，并分析了影响地铁供电系统安全性的因素，研究了保证地铁安全性和可靠性的方法，以期为日后的相关工作提供借鉴。

关键词：地铁；供电系统；安全性；可靠性

中图分类号：U231.8 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.111

我国城市交通压力比较大，交通拥堵给人们的生活和工作造成了很大的困扰。为了缓解交通压力，不少城市选择修建地铁，用提高地下交通能力的方法缓解地面交通压力。这样，就对地铁运行的安全性，特别是供电系统的安全性和可靠性提出了更高的要求。为此，需要加大对地铁供电安全性的研究力度，以提高地铁运行的安全性，让人们正常、安全出行。

1 地铁供电系统简介

地铁供电系统是为车辆提供动力和电能的，它主要是由2部分构成：①集中式、分散式和混合式供电方法组成的高压供电系统；②由照明供电系统、牵引供电系统组成的地铁供电系统，为地铁站和区间的照明、扶梯和风机等各种设备提供动力源。其中，牵引供电系统是将变电所的三项高压交流电转化为直接的低压直流电，从而为车辆提供动力源。

地铁的乘客多、客流量大，所以，系统的安全性和可靠性非常重要。在地铁运行的过程中，应尽可能不出现供电设备或系统失效的情况，如果发生地铁系统故障或事故，就可能导致地铁运营中断，对乘客的人身安全构成较大的威胁甚至是伤害。相关地铁事故的教训说明，确保地铁供电系统的安全性和可靠性非常重要，如果地铁出现安全事故，那么，可能会引发较大的社会恐慌，使社会秩序变得混乱，从而危及社会稳定。

因此，需要加大对地铁供电安全性和可靠性的研究力度，找出供电系统中潜藏的安全隐患和系统中的薄弱环节，并分析其成因，制订出行之有效的预防措施，以保证地铁运行的安全性，确保乘客的生命和财产安全。

2 影响地铁供电系统安全性的因素

影响地铁供电系统的安全性和可靠性的因素可以归纳为以下几个方面。

2.1 供电设备的老化程度

地铁供电系统是由供电设备组成的，设备的老化程度与系统的安全性密切相关。设备运行年限过长就可能会增加系统的

危险性，提高系统的故障率，进而为地铁的安全运行埋下隐患。因此，在制定了牵引供电系统设备故障模式分析表后，可定性分析系统故障，得出相关结果，找出影响供电系统安全性和可靠性的薄弱环节，并制订有效的应对措施，尽可能地降低发生故障的概率。

2.2 组织管理、设备设施和外界环境

地铁供电系统的运行会受到组织管理、设备设施、外界环境和人员配备等因素的影响。为了更好地评价系统的安全性和可靠性，可以建立完善的系统安全评估指标体系，并采取有效的分析方法，全面评估系统的安全性和可靠性。通过相关评估，可节约地铁管理和运行费用，并提高地铁运行的服务质量。

2.3 检修与维修

为地铁供电系统制订合理的检修和维修计划，可以有效降低管理费用。在供电系统的检修上，企业每年都要花费大量的费用，但是，如果维修和检修的频率过低，就可能会影响供电系统的可靠性，提高故障发生的概率，进而对系统的安全构成威胁。系统出现故障后再行维修，会大幅增加费用，同时，也会影响人们的正常出行。因此，为了提高地铁供电系统的安全性和可靠性，应制订合理、完善的维修计划。

3 安全性和可靠性分析方法

3.1 地铁供电系统可靠性分析

目前，分析地铁供电系统可靠性的方法主要包括故障模式后果法、故障树分析法和可靠框图法等。其中，可靠故障树法是根据地铁供电系统中的相关关系和部分结构模型的可靠性框图，分析地铁供电系统的可靠性。下面，笔者详细地介绍了可靠性框图分析法。

地铁供电系统的可靠性分析是利用可靠性框图法分析的，可通过多数系统状态进行分析。而在分析的过程中，常用的可靠性框图有并联、串联等多种。其中，并联形式只在全部单元都发生故障时，系统才出现故障单一种结构，如图1所示。

供电系统可靠性分析的公式为：

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

（1）

式（1）中：Rs（t）为供电系统的可靠度；Ri（t）为各部分的可靠度，i=1，2，……n.

串联结构是指在系统单元中，任何一个单元出现故障，都可能引发系统故障的一种系统结构。串联结构如图2所示。

图1 并联结构图 图2 串联结构图

在串联结构下，供电系统的可靠度计算公式为：

Rs（t）=R1（t）×R2（t）……Rn（t）. （2）

式（2）中：Rs（t）为供电系统的可靠度；Ri（t）为各部分的可靠度，i=1，2，……n.

地铁供电系统是由不同单元组成的，为了保证系统运行的安全性和可靠性，应优化系统正常的使用结构，其又被称为表决结构。表决结构系统的可靠度计算公式是：

. （3）

式（3）中：Rs（t）为供电系统的可靠度；Rm（t）为表决器的可靠度；R（t）为各部分的可靠度。

3.2 地铁供电系统安全性分析

在分析地铁供电系统的安全性时，经常采用综合评判法，也可将其称为模糊综合评判方法。这是一种对多因素影响事物的评价，它在地铁供电系统安全性评价中有很好的应用效果。为了提高评价的有效性，在分析过程中要遵循以下步骤：①构建因素集合。为了评价系统的安全性，先要构建影响系统安全性的因素集，将各种影响因素总合起来，一般用T来表示，即T={t1，t2，t3，……，ti}。其中，ti表示每一个单元都是影响系统安全性的一个因素。但是，地铁供电系统安全性的安全模糊综合分析，主要是为安全性评价提供标准，所以，安全性评价指标是具有模糊性的。②构建评价集。在系统安全性评价中，构建的评价集通常用U表示，即U={u1，u2，u3，u4，u5}。系统共分为5个安全等级——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权重集的构建。为了准确评价系统的安全性，还需要构建权重集，主要是分析拟合系统安全敏感性。在分析过程中，通过统计分析历史数据评价系统的安全性。④构建因素评判矩阵。在评价系统安全性的分析法中，构建因素评判矩阵是重要的内容之一，也是最重要的环节之一。而因素判断矩阵的隶属度与准确度十分贴近，所以，也可以用数理统计法来确定。

4 结束语

随着城市交通压力的增加，地铁修建技术的水平在不断提高，城市地铁工程量也在不断增加。但是，从实际情况看，地铁运行还是存在一些安全隐患的，一旦发生安全事故，就可能造成重大的人员伤亡，产生恶劣的社会影响。因此，相关部门和工作人员必须要努力提高地铁运行的安全性和可靠性。因为地铁的运行是由供电系统提供动力的，所以，应保证供电系统的安全性和可靠性。文中，笔者分析指出了影响地铁供电系统安全性的因素，并在此基础上，简要介绍了地铁供电系统安全性和可靠性的分析方法，这对于减少危险因素，提高供电系统的安全性有一定的借鉴。

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〔编辑：白洁〕