城市轨道交通供电系统安全管理及设备维护措施分析

李光

（北京市地铁运营有限公司供电分公司，北京 100082）

0 引言

随着城市化进程的不断推进，城市轨道交通作为一种快速、高效、环保的交通方式，在城市中的重要性日益突出。供电系统作为城市轨道交通的基础设施之一，在保障轨道交通运行的安全和高效方面扮演着重要角色。据中国城市轨道交通协会公布的数据，2022 年全国城市轨道交通客运量达到了15.5 亿人次，同比增长8.6%。这表明城市轨道交通已成为民众出行的重要方式之一。

在城市轨道交通运行过程中，供电系统的稳定性和可靠性至关重要，供电系统一旦出现故障会对整个城市轨道交通系统的正常运行造成严重影响。因此，应对城市轨道交通供电系统的安全管理措施及设备维护进行深入研究，以保证轨道交通运行的稳定性与安全性。

1 城市轨道交通供电系统概述

1.1 供电系统的基本原理

城市轨道交通供电系统是为了向轨道交通线路提供动力和运行所需的电能而设计的电力系统，其能够通过电力设备将电能从电源传输到轨道交通线路上，以供列车使用。供电系统的基本原理涉及电源选择、供电方式和电力传输等方面。城市轨道交通供电系统通常使用的电源包括交流电和直流电。交流电是一种周期性变化的电流，可以通过变电所将输电网中的交流电转换为适合供给轨道交通系统的电压和频率。直流电则是一种稳定的电流，常用于供应电力传动系统，可以直接由变流器将交流电转换为所需的直流电。城市轨道交通供电系统采用的供电方式包括第三轨供电和架空接触网供电。

第三轨供电方式是通过在轨道旁边设置一条导电轨道，由接触轨上的集电鞋接触第三轨以获取电能。架空接触网供电方式则是通过在轨道上方悬挂一组接触线，由接触装置与接触线接触以获取电能。不同的供电方式适用于不同的轨道交通系统，可根据实际情况和需求进行选择。电力传输是指将电能从电源传输到轨道交通线路上的过程。在供电系统中，电能通常通过输电线路、变电设备、牵引变流器等传输到轨道交通线路上，再由接触装置和集电装置提供给列车[1]。为满足轨道交通系统的动力需求，确保电能传输过程中的稳定性、安全性和可靠性，应进行合理的设备选型及电力传输管理。

1.2 供电系统的组成

1.2.1 供电站

供电站是供电系统的核心设施，负责将电能从电源传输到轨道交通线路上。供电站由变电设备、配电设备和监控系统等组成。变电设备将输电网的高压电能转换为适合供给轨道交通系统的电压和频率。配电设备负责将电能分配给不同的线路和设备。监控系统负责监测供电站的运行状态和参数，确保供电的稳定性和安全性。

1.2.2 接触网

接触网是城市轨道交通供电系统中的重要组成部分，用于将电能传输给行驶在轨道上的列车。其由一组架空的导线或钢轨组成，通常安装在轨道的上方。接触网通过接触装置与集电装置接触，将电能传递给列车的牵引系统。接触网的设计和安装需要考虑电气连接、张力调整、绝缘等因素，以确保供电的连续性和安全性。

1.2.3 牵引变流器

牵引变流器是城市轨道交通供电系统中的关键设备，用于将接触网提供的电能转换为适合列车牵引系统使用的电流和电压。牵引变流器负责将交流电或直流电转换为适合列车动力装置的电能形式，以满足列车的牵引和制动需求。牵引变流器的性能和稳定性对供电系统的正常运行和列车的运行效果有重要影响。

1.2.4 配电装置

配电装置是城市轨道交通供电系统中的组成部分，用于将电能从供电站传输到不同的设备和线路。配电装置负责将电能分配给不同的线路、牵引变流器和辅助设备，以满足轨道交通系统的各种电能需求[2]。配电装置需要具备稳定的电力传输能力和合理的电路保护机制，以确保供电的可靠性和安全性。

1.2.5 供电线路

供电线路是城市轨道交通供电系统中的电力传输通道，用于将电能从供电站传输到不同的轨道交通线路。供电线路包括主干线路和支线路，负责将电能从供电站经过变电设备和配电装置传输到接触网和牵引变流器，最终供给列车使用。供电线路的设计和布置需要考虑电力传输的效率和稳定性，以确保供电系统的正常运行。

2 城市轨道交通供电系统安全管理措施

2.1 安全评估和风险管理

安全评估和风险管理是城市轨道交通供电系统安全管理的重要环节。通过对供电系统进行全面的安全评估和风险管理，可以识别系统中潜在的安全风险，以便采取相应的管理措施和预防措施，确保供电系统的安全性和可靠性[3]。

第一，安全评估。安全评估旨在通过对设备、线路、电源等进行全面的检查和评估，识别出供电系统中存在的潜在风险和安全隐患。通过对供电系统的结构、性能、运行状态等方面进行评估，可以确定潜在的故障点和问题，进而采取相应的改进和预防措施。

第二，风险管理。通过对供电系统中存在的潜在风险进行分析和评估，可以制订相应的风险管理计划。风险管理包括识别风险、评估风险的可能性和影响程度，制订风险控制策略，并建立监控和应对措施，以降低城市轨道交通供电系统风险，且便于及时采取措施应对潜在的安全隐患。

2.2 应急预案和培训

应急预案是在突发情况和紧急事件发生时，对供电系统进行快速、有效应对的指导性文件，包括各类事故和故障的处理程序、人员调度和应急资源调配等内容，能够确保供电系统的安全性和可靠性。应急预案的制订需要考虑供电系统的特点和潜在风险，以及相关法规和标准的要求。应急预案应明确各种紧急情况下的应急流程和责任分工，确保应急响应的迅速性和协调性。例如，针对供电设备故障或供电中断的情况，应制订相应的故障处理程序，包括紧急排除故障、备用电源切换、应急通电等措施。对于自然灾害或恶劣天气等突发情况，应制订相应的应急预案，包括疏散措施、应急通信、资源调配等。

想要实现应急预案的有效执行，需要对供电系统管理人员进行专业的培训，以提高其应急处理能力和技能水平。培训内容应包括应急预案相关内容、紧急情况应对措施、团队协作和沟通技巧等。通过培训，使操作人员熟悉应急预案的内容和要求，了解各类事故和故障的处理程序，掌握正确的应急操作技能。培训可以采用多种形式，包括理论培训、模拟演练、实地训练等。此外，应定期进行应急演练和评估，以验证应急预案的实施效果和操作人员的应急能力，以便及时发现应急预案和培训的不足并加以改进，进而有效提高供电系统管理人员的应急响应能力，保证供电系统的安全运行。

2.3 巡检和监测

定期巡检和监测是确保城市轨道交通供电系统安全运行的重要手段，目的在于及时发现和解决供电系统中存在的潜在问题，避免安全事故的发生，确保供电系统的稳定性和可靠性。

巡检是指对供电系统的设备、线路、接触网等进行定期检查，巡检内容包括设备的电气连接、机械部件的磨损情况、绝缘状态、张力调整等方面。通过巡检，可以及时发现设备的异常状况和潜在问题，如电缆老化、接触线断裂、设备松动等，从而采取相应的措施进行修复和处理，以保证供电系统的安全运行。

监测是通过使用先进的监测设备和技术，对供电系统的运行状态进行实时监测和评估。监测设备包括温度传感器、振动传感器、电力质量监测仪等，用于监测设备的温度、振动、电流负载、电压波动等参数。通过实时监测，可以及时发现设备运行中的异常情况，并提前预警，以避免故障和事故的发生。监测技术的应用还包括数据采集和分析，通过对监测数据的收集和分析，可以发现设备运行状态和潜在问题，预测设备的使用寿命和故障风险，从而制订相应的维护计划和风险应对措施。例如，利用振动传感器可以监测设备的振动频率和振幅变化，识别设备的机械故障；利用温度传感器可以监测设备的温度升高情况，预测设备的过热风险。

定期巡检和监测的频率和方式应根据供电系统的特点和要求来制订。对于关键设备和重要线路，巡检和监测应更加频繁和细致，同时需要对巡检和监测结果及时进行记录和整理，并形成巡检报告和监测数据，以供后续分析和决策。

3 城市轨道交通供电系统设备维护措施

3.1 供电站设备维护

供电站是城市轨道交通供电系统的核心设施，包括变电设备、配电设备和监控系统等。相关工作人员应该定期对供电站设备进行全面检查和测试，包括电气连接、绝缘状态、接地系统等方面[4]。

首先，通过定期检查和测试，可以及时发现设备的异常状况，保证设备的正常工作和安全性。

其次，保持供电站设备的清洁可以防止灰尘和杂物的堆积，减少设备磨损和故障。

再次，采取防护措施，如防尘罩、防水罩等，以减少外界因素对设备的影响，延长设备的使用寿命。

最后，备品备件管理也是供电站设备维护的关键。应建立合理的备品备件管理制度，包括备件的采购、库存管理、定期检查等，还应及时更换和修复设备所需的备件，避免因备件缺失而导致设备故障和停机时间延长。

3.2 接触网设备维护

首先，由于接触网长时间暴露在室外环境中，容易积累灰尘、污垢和杂物。因此应定期清洗接触网，去除污垢，确保电流的正常传输。

其次，需要检查线路的弹性和固定设备的可靠性，确保接触网的稳定性和安全性。

再次，相关工作人员应该定期检查接触网的张力，并根据需要进行调整。适当的张力可以保证接触网的弹性，使其能够承受列车的牵引力和外部风力，并保持正常的供电状态。

最后，检测和修复破损也是接触网维护的关键措施。应定期使用无损检测技术，如红外热像仪、超声波检测等，对接触网进行检测，及时发现破损和缺陷。对于发现的问题，需要及时修复或更换受损部分，以保证接触网的可靠性和安全性。

3.3 牵引变流器和配电装置维护

牵引变流器和配电装置是城市轨道交通供电系统中的关键设备，负责将电能供应给列车和各个电气设备。为了确保这些设备的正常运行和供电系统的可靠性，需要采取一些维护策略。

首先，定期检查和测试是维护牵引变流器和配电装置的重要措施。应定期对这些设备进行全面的检查和测试，包括电气连接、电流负载、冷却系统等方面。通过定期检查和测试，可以及时发现设备的异常状况，保证其正常运行和安全。

其次，润滑和绝缘检查也是维护工作中的重要内容。应定期对设备的润滑部件进行维护保养，确保其正常运转，降低设备损耗。定期进行绝缘检查，确保设备在高压环境下的安全运行，避免绝缘破损导致设备故障和安全隐患。

最后，温度和振动监测也是牵引变流器和配电装置维护的重要手段。应安装温度和振动传感器，实时监测设备的工作状态，并重点关注温度和振动的变化情况。通过监测和分析这些数据，及时发现异常情况，并采取措施进行修复和调整。

4 结语

总而言之，在城市轨道交通供电系统中，安全管理和设备维护工作至关重要。供电系统的安全管理涉及多个方面，包括安全评估和风险管理、应急预案和培训、巡检和监测等；设备维护包括对供电站、接触网等设备的检查、测试及维护保养等。合理开展安全管理和设备维护工作，可以保障供电系统的安全运行，提高供电系统的可靠性和稳定性。未来，应不断改进安全评估方式，不断提升供电系统的安全管理和设备维护水平，确保城市轨道交通的安全、顺畅运行。