双承双导简单链形悬挂中间柱正定位支持装置可靠性分析

2016-08-12张力宏广州地铁集团有限公司广东广州510000

低碳世界 2016年14期

张力宏（广州地铁集团有限公司，广东　广州　510000）

张力宏（广州地铁集团有限公司，广东广州510000）

采用故障树分析法对接触网双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置进行了系统可靠性分析，经过计算探讨了双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置各零部件可靠性对于整个装置可靠性的影响，计算结果显示在整个装置中可直接导致系统故障的部件和起支撑作用部件的可靠性对系统可靠性的影响较大。

接触网；中间柱；支持装置；可靠性

城市轨道交通供电系统将引入的外部电源经降压、整流后通过接触网或接触轨供给电力机车。接触网是沿轨道线路上空架设，向电客车供给电能的特殊形式的输电线路。是城市轨道交通的重要行车设备。在城市轨道交通中应用广泛。随着城市轨道交通的不断发展，城市轨道交通在城市交通领域的重要性不断提升，不断增加的客流量对于列车的安全性和准点率的要求不断提升，接触网的可靠性直接关系到列车的安全性和准点率。支持装置是接触网的重要组成部分，支持装置的可靠性对于的接触网的可靠性意义重大。

1　接触网

1.1接触网的分类及组成

根据架设方式的不同，接触网分为柔性接触网和刚性接触网，由于架设简单，在城市轨道交通初期大量采用了柔性接触网供电方式。根据悬挂方式的不同柔性接触网可分为简单悬挂接触网和链形悬挂接触网两种类型，根据吊索形式及数量的不同链形悬挂又分为简单链形悬挂、弹性链形悬挂和复链形悬挂。简单链形悬挂具有相对简单、稳定性高、受流情况良好，可适应高速列车等特点，被广泛使用。如图1所示，柔性接触网主要由支柱与基础、支持定位装置、接触悬挂及附加导线等部分组成。

图1　接触网

1.2支持定位装置

支持定位装置是用来悬挂接触线并将悬挂负荷传递给支柱的装置。支持装置可分为腕臂型和软、硬横跨型三种类型。软、硬横跨型主要用于站场等场所的多股道接触网的悬挂。腕臂型支持装置主要用于单股道接触网的悬挂。腕臂型支持装置由腕臂、拉杆、绝缘子、定位装置等组成。双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置由腕臂底座、平腕臂、斜腕臂、棒式绝缘子、定位管支撑等组成，如图2所示。

图2　双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置

2　可靠性的定义及失效分析方法

可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性用概率来表示。用概率来度量可靠性时，用来度量可靠性的概率就叫可靠度。讨论系统的可靠性问题时，必需明确对象、使用条件、使用期限、规定的功能等因素。

目前常用的可靠性失效分析方法有故障树分析法、事件树分析法和可靠性框图分析法。故障树分析法采用逻辑分析方法，直观、明了、思路清晰、逻辑性强，在系统可靠性分析中得到了广泛应用。在利用故障树分析法分析系统可靠性的过程中，首先要确定故障树的顶事件，然后分析造成顶事件发生的原因，再根据这些原因确定造成这些原因出现的事件，以此类推确定导致顶事件发生的各类事件。

3　双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置的可靠性分析

双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置如图3所示，由腕臂、腕臂底座、绝缘子、定位管支撑、定位管等组成。其中腕臂底座、绝缘子用于将负荷传递给支柱，定位管、定位线夹用于悬挂接触线。

图3　双承双导简单链形悬挂直线中间柱正定位支持装置结构图

为准确判断腕臂各部位对系统的影响，将腕臂分成了16、18、19、20、21共5部分，设设备倾限或接触线脱离支持装置时系统故障，设定位双环连接在19上，定位管支撑两端分别连接在16和20上，部件故障指部件断裂。则造成系统故障的事件主要有以下三类：

3.1支撑整个支持装置的部件故障造成设备倾限

支柱故障，腕臂下底座、腕臂上底座同时故障，腕臂下底座和与平腕臂相连的棒式绝缘子同时故障，腕臂上底座和与斜腕臂相连的棒式绝缘子同时故障，与平腕臂相连的棒式绝缘子和与斜腕臂相连的棒式绝缘子同时故障。

3.2部分部件故障造成平腕臂或斜腕臂倾限、接触线脱离支持装置

棒式绝缘子、定位管支撑同时故障，定位双环故障，支持器故障，定位管故障，定位线夹故障。

3.3腕臂故障造成倾限

16和与斜腕臂相连的棒式绝缘子同时故障，19和与平腕臂相连的棒式绝缘子同时故障，16与19同时故障，16与腕臂下底座同时故障，19与腕臂上底座同时故障，16与20同时故障，17与21同时故障。

根据各种故障类型可画出系统故障的故障树如图4所示（图中各部件故障的事件用各部件编号表示）。

图4　系统故障故障树

设某部件单独故障即引起系统故障的事件为事件Ai（i= 1、2、3…），两个部件一起故障才能造成系统故障的事件为事件Bi（i=1、2、3…），设除部件单独故障引起系统故障的事件外，系统故障下层其余各事件为事件Ci（i=1、2、3…），设系统故障为事件D。则：Ci=Bi1∩Bl（i=1、2、3…，1≠i），D=A1∪A2∪…∪An∪C1∪C2∪…∪Cn

忽略多项式中对结果影响较小的项，则对系统故障率影响最大的有：x1、x2、x3、x9、x10、x11、x12、x13、x15、x16。其中 x9、x10、x11、x12、x13均为一旦故障均可直接引起接触线脱离支持装置（所设系统故障中的一种）的部件的故障率。x1、x2、x3、x15为支持装置的支撑部件的故障率。