铁路牵引供电系统的安全可靠性管理

铁路牵引供电系统的安全可靠性管理

刘润生

（神朔铁路分公司陕西省神木市719316）

摘要：牵引供电系统是保证高速列车安全、稳定、高效运营的动力源，担负着向高速运动的动车组提供稳定、持续、可靠电能的任务，是铁路重要的基础设施之一，高速牵引供电系统必须满足动车组“高速度、高密度、高可靠性”的运行要求。文章主要对高速电气化铁路牵引供电系统安全运行管理方法进行分析和研究，从而提出了高速电气化铁路牵引供电系统安全管理的相关的措施，对保证牵引供电系统的稳定性和安全性具有一定的意义。

关键词：铁路；牵引供电系统；安全可靠性管理

前言

我国高速铁路牵引供电系统技术标准高，采用了大量的新技术、新工艺，在设计、施工和接口管理、运营管理方面的规章制度、流程、验收等均有较好的保证措施。虽然对安全性和可靠性的认识是非常清晰的，至关重要的，然而却是定性的，对边界的作用是含糊的，缺乏系统的理论和标准的指导，对数据库的建立和调用分析、定量的评价方法还需要完善。总结我国高速铁路建设牵引供电系统安全可靠性措施经验，我们尚需转变观念以适应各子系统之间相互配合与协调的关系，对新技术的掌握和维护管理，需要安全可靠性技术的量化评估规范管理。

1铁路牵引供电系统的简介

电力牵引特性。我国高速电气化铁路的发展速度很快，通过对电力牵引供电系统的了解认识更深刻的理解接触网对我国高铁的应用，协调了牵引供电系统可能对临近线路接触网的影响。减少接触网的弊端，使得我国高铁在未来能够飞速的发展。①牵引电机本身没有燃料的消耗，可以使用再生能源，电力牵引供电系统与大容量电气系统对接，电能总量是有保证的。②电力机车动车组的启动加速系统具有承载能力强等特点，可满足所有的现代交通运输工具快速运行所需要的运输动力[1]。③造成的空气污染和环境（噪声）影响比较小，有利于改善交通区域的环境条件。④电力牵引供电系统的工作效率较高，远远超越著名的蒸汽机车牵引动力系统，比后来的内燃机机车牵引系统还要优异，是个独特的发展阶段。牵引供电系统。电力牵引供电系统主要包括电力系统和变压器，通过这些结构来控制开关电流（或转换的交流电频率），提供电力负荷电流机车式（交流或直流）电源，并对机车提供足够的牵引力，所有形式的传输功率分配频率的单相交流电牵引系统都是来自于变电站单相供电网络，通过电源线连接轨道电路和回线等等，目的都是为了使电能有效可靠的服务于电力机车。我国牵引电力系统的标准额定电压为25kV，额定50HZ。电源回路经过牵引站、电源线的电力机车接触轨道返回牵引供电变压器。

2牵引供电系统的风险管理不确定性

高速铁路牵引供电系统是个复杂系统，需兼容牵引负荷运行特点和更新的技术；交直交动车组机车和无人值班技术的采用，更高电压等级设备的选用，使工程构造更加复杂，其繁复性使得系统之间的界面兼容产生大量不确定因素[2]。牵引供电系统项目的风险来源于设计、施工和运营管理中的不确定性，而且这些不确定性主要由于供电系统技术的不断发展和与相关系统接口甚多的系统工程，更有施工特点及工序的影响，其风险事件或因素不同，系统协调、统一都存在一定的风险，；这些不确定性可能产生严重损失；然而从项目管理的角度上说，区分项目风险和项目不确定性没有实际意义，但是在建设费用预测、估算或项目进度控制方面具有一定的意义。由于项目不确定性可能产生的后果较为多样，难以进行度量，需对大量的历史数据统计分析，找出规律，度量项目风险。对牵引供电系统技术的某一项工序或设备运行特征，可以利用监测、预测手段，通过时间累积的统计数据和手段，分析相关影响事故的因素，进行风险识别、要素分析，提出安全防范措施和预测方案。

3铁路牵引供电系统的安全可靠性管理措施

3.1建立可靠性管理的标准和准则

牵引供电系统可靠性管理标准和准则是开展可靠性管理的基础。电气化铁路先进国家极其重视牵引供电系统可靠性理论和方法体系的研究，对牵引供电系统可靠性提出了明确的指标要求。如欧洲有《铁路RAMS规格说明书》，德国明确要求电气化铁路系统的可用度要达到0.98以上。我国要组织相关人员建立牵引供电系统的可靠性指标体系、运行统计方法和可靠性评价规程等，明确对牵引变电所和接触网在可靠性方面的要求，逐步完善电气化铁路供电系统可靠性理论与方法体系[3]。

3.2加强对人员的管理

为了能够保证高速电气化铁路牵引供电系统的安全性，能够提高高速电气化铁路牵引供电系统的安全管理，首先应该加强人员的管理，树立安全意识和防范意识，并不断完善管理制度，加强对人员的考核制度：①在人员管理中应该加强对实施监督检查行为，遇到问题及时进行解决，并且防止问题造成的后果以及对高速电气化铁路牵引供电系统的影响。加强对人员的考核，做到定期不定期的对人员的考核，并且还应该注意按标考核，如果发现问题应该及时进行解决，并且还应该对产生问题的人员进行责任追究，这样不仅能够提高人员的责任心，而且对预防设备出现的问题具有重要的作用和价值。②创新管理方法。在人员管理的过程中应该创新管理方法，加强规范管理，将新的管理措施以及管理方法运用到管理中，并且应该保证在不增加劳动量的前提下，提高管理效果以及高速电气化铁路牵引供电系统的安全性和可靠性，从而提高列车运行的质量。③加强对人员的培训。提高人员的综合素质和综合能力对保证系统的安全性和稳定性也是非常重要的，加强对人员的培训工作，保证对运行设备检测的质量，并且还应该制定相关的培训计划，做好专题培训和综合培训，从而对系统的检测以及检查等能够全面、细致，并且保证系统的安全性。

3.3建立牵引供电系统预防性维修策略

建立相关预防性维修策略对于提高牵引供电系统运行的安全可靠性具有重要意义；以工程在线检测技术为手段，消除物质性风险威胁。在项目活动开始之前，分析采用项目风险因素进行识别，对风险源及薄弱环节提出对应的保证措施，关键是加强管理人员素质、改善环境条件、提高设备质量等预防性策略。我国既有铁路普遍采用的是周期性检测维修策略，即在周期性的天窗点进行检测维修。随着牵引供电系统的安全性要求的提高，先进维修设备将引入，工务、供电等部门维修活动的综合化要求单次维修活动的时间增加，改变目前维修人员在规定时间范围内对设备维护的状态，考虑预防性维修、群维修和机会维修的策略，对于提高系统设备效能以及降低维修费用方面有着重要意义。同时维修策略引入设备的全寿命周期管理，对成本的控制要按设备的生命周期来考虑，逐渐由离线修过渡到状态修，加强对在线监测技术的研究，规范测试产品的标准。对于牵引供电系统中重要的系统或核心零部件，应选用故障率、平均无故障时间（MTBF）、可靠度等指标；对于使用寿命较长的耐久性产品，选用可靠寿命和使用寿命等指标；对于强调可用性的整体设备和系统，选用可用度、平均无故障时间、平均修复时间（MTTR）、平均修复率等单项或多项指标。

3.4加强设备的采购管理工作

一个系统的可靠性水平是由组成该系统的元件的可靠性水平和系统的结构决定的。所以，要把好牵引供电系统设备的可靠性关。设备可靠性水平低，要确保系统可靠运行，将意味着使用阶段要投入更多的维护费用或设备的提前更换。在新建和改建铁路线时，要一开始就把设备的可靠性考虑在内。要对经过可靠性试验的设备予以优先考虑，对预采购设备的可靠性提出明确的可靠性指标要求。电气化铁路建设单位应在设备采购合同中明确设备可靠性问题，要求制造方对影响设备可靠性的诸多要素进行管理，把审查可靠性试验执行的情况作为接收产品的依据，以保证设备质量。

3.5采用高新技术手段提高设备的质量

为了保证高速电气化铁路牵引供电系统的安全性以及稳定性，可以采用信息化设备加强对设备的安全管理，比如在牵引供电系统管理中采用生产信息日报系统、设备缺陷收集系统以及安全问题库的管理系统等，从而不断提高设备管理的安全性和稳定性。为了保证无人看守，系统仍然能够正常的运行，系统中可采用远动视频设备的管理，这样不仅能够进一步实现无人看守，而且对加强变电所远动系统和视频监控系统等。并且在系统中安装接地电阻测试仪、红外测温仪以及红外成像仪等检测工具，对提高设备的检测水平和保证设备运行的稳定性和安全性具有重要的作用和价值。

3.6牵引供电系统的风险管理监控

风险监控就是通过风险计划、识别、估计、评价、应对全过程的监视和控制，从而保证系统风险管理能达到预期的目标。它是系统管理实施过程中的一项重要工作，以系统生命周期及其工作为基础，用于规范设计、施工、调试、运营、管理的流程，指导有关部门对可靠性和安全性进行技术监督，建立一整套与中国铁路发展和管理相适应的且符合先进科学理念的可靠性和安全性评估标准体系、评估导则。评估理论和重要性大家都认可，难度较大的是事件性能监控的数据收集和统计，即现场故障检测及数据收集工作。这就需要有专门的部门来做这方面的工作，建立基础设备、元件完备的运行数据库。对供电系统可靠性评定过程中任何元件产生的故障和运行中使用问题都应进行故障判据，并进行详细记录；对应的故障判断应有相应的故障检测手段，最好采用监测装置进行监测，以保证数据的准确性。数据采集应有不同的注册编号，并以表格形式进行记录，便于填写且容易查阅。对于采集到的系统故障数据记录进行处理，可采用点估计、区间估计、图估计、数值计算等方法，过程越简单越好，达到评定目的即可。建立供电系统数据管理应用工具，用计算机软件来实现系统动态建模功能、系统可靠性评估功能。将FMEA（自底而上的逻辑归纳）、FTA（故障树）、FRACAS（系统失效因素）技术引入牵引供电系统可靠性分析中，可以从系统寿命周期的各环节出发，最大限度地避免故障的发生，而一旦发生故障，能及时给出纠正措施，有效防止类似故障再现。

3.7建立完整的可靠性信息管理体系

我国电气化铁路牵引供电系统运营部门对设备的运行情况、检修情况都有较详细的记录，但没有专门针对系统可靠性管理的记录，要从原来的设备运行和检修记录中收集有关可靠性的信息相当困难。我国应尽早建立电气化铁路设备可靠性信息的采集、统计、存储和分析体系，制定设备和系统的统计和评价规程。随着铁路信息化的发展，许多电气化铁路供电系统运营部门建立了自己的信息管理系统或设备管理系统，可靠性管理完全可以作为这些管理系统的一个模块被加入，并不会影响铁路原来的管理体系。在统计和分析的基础上，形成完整的电气化铁路牵引供电系统设备可靠性信息数据库，为规划、设计、制造、生产和科研等部门提供可靠性信息的查询和检索服务。

总结

在我国电气化铁路牵引供电系统开展可靠性管理，将有助于提高电气化铁路的设计质量，有助于提高运营管理企业的管理水平和综合效益，有助于促使设备制造部门提高元器件的质量，从而促进整个牵引供电系统可靠性的提高，保证铁路的高效安全运输。

参考文献：

[1]周利军，高峰，李瑞芳，曹晓斌，吴广宁.高速铁路牵引供电系统雷电防护体系[J].高电压技术，2013，39（02）：399-406.

[2]何正友，程宏波.高速铁路牵引供电系统健康管理及故障预警体系研究[J].电网技术，2012，36（10）：259-264.

[3]李勇，王江峰，何正友，黄立敏.高速铁路牵引供电系统动态模拟综合实验系统的设计与实现[J].电力系统保护与控制，2014，42（13）：123-128.