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城市轨道交通第三轨系统可靠性探析【摘要】接触网是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。
针对城市轨道交通牵引供电系统第三轨系统的特点，分析了第三轨系统的薄弱环节，提出了提高城市轨道交通供电系统第三轨系统可靠性的具体措施。
【关键词】城市轨道交通第三轨可靠性城市轨道交通接触网的类型主要有：第三轨和架空接触网。
电压制式与受流方式的配合共有DC750V第三轨、DC750V架空接触网、DC1500V第三轨、DC1500V架空接触网4种方式。
因接触网没有备用，一旦接触网故障将导致整个供电区全部停电，在其间运行的电动车因失去电能供应而中断行车[1]。
因此若要减少城市轨道交通牵引供电系统的故障时间及故障次数，必须提高城市轨道交通牵引供电系统接触网的可靠性。
本文主要讨论第三轨系统可靠性问题。
1 城市轨道交通牵引供电系统第三轨的组成与特点第三轨式接触网是沿线路敷设的与轨道平行的附加接触轨。
第三轨主要由接触轨、端部弯头、接触轨接头、防爬器和安装底座组成。
（1）接触轨：目前主要采用钢铝复合轨，它的主要特点是导电率高，重量轻，磨耗小，电能损耗低。
（2）端部弯头：主要是为了保证集电靴顺利平滑通过接触断轨处而设置的。
（3）接触轨接头：一般分为正常接头和温度伸缩接头两种。
正常接头采用铝制鱼尾板进行各段导电轨的固定而不预留温度伸缩缝，但要求接头与支持点的距离不小于600mm。
温度伸缩接头主要是为了克服接触轨随环境温度的变化而引起的伸缩。
（4）防爬器：即中心锚结。
设置防爬器主要是为了限制接触轨自由伸缩段的膨胀伸缩量。
（5）安装底座：接触轨的安装底座一般采用绝缘式整体安装底座，且一般安装在轨道整体道床或轨枕上。
第三轨系统的特点是采用高导电性能的钢铝复合接触轨，单位电阻小，可降低牵引网的电能损耗，不用额外敷设沿线的馈电电缆，从而有效的节约运营成本。
复合材质的接触轨具有重量轻、耐腐蚀、耐磨损等特点，维护量小，可以节约维护成本。
并且，它安装在走行轨的旁边，对铁路周围的景观影响较小。
基于故障树分析法的柔性接触网可靠性分析作者：李亚宁来源：《数字技术与应用》2013年第10期摘要：建立了城市轨道交通架空柔性接触网的故障树分析模型，通过求解故障树最小割集，得出了影响城市轨道交通接触网可靠性的薄弱环节和主要故障原因，并结合数据，根据故障树定量分析的理论，通过C语言编程计算出城市轨道交通接触网的失效概率和可靠度以及各个底事件的概率重要度和关键重要度。
关键词：城市轨道交通架空柔性接触网可靠性故障树分析中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0053-011 引言接触网是城市轨道交通牵引供电系统的重要组成部分，沿轨道线路架设，通过受电弓或集电靴向客车供电。
由于城市轨道交通接触网线路长，零部件多，工作环境恶劣，在受电弓和风的作用下一直处于动态变化之中。
又因其无备用性，如果故障则将导致中断行车。
因此若要减少城市轨道交通牵引供电系统的故障时间及故障次数，必须提高城市轨道交通牵引供电系统接触网的可靠性。
目前，我国城市轨道交通接触网主要有架空柔性接触网、架空刚性接触网、接触轨（第三轨）三种类型。
本文采用故障树分析法主要对其中的架空柔性接触网的可靠性进行讨论。
2 故障树分析法2.1 故障树分析法简介故障树分析法又称失效树分析，简称FTA（Fault Tree Analysis）。
用于各种系统的可靠性、安全性分析和风险评价。
它是一种自上而下逐层展开的图形演绎分析方法，是故障事件在一定条件下发生的逻辑规律。
它是以系统的某一不希望发生的事件（顶事件）作为分析目标，向下逐层追查导致顶事件发生的所有可能原因，直到基本事件（底事件）。
通过可能造成系统故障的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，即故障树。
分为定性分析和定量分析。
2.2 故障树定性分析上行法求解最小割集的公式为：（1）cj为示第j个最小割集；xi为第j个最小割集中第i个底事件。
探讨城市轨道交通接触网技术和故障分析摘要：随着国家对基础设施建设投入力度的加大，城市轨道交通也在各地不断的兴建当中，而刚性接触网的技术运用是城市轨道交通施工当中的一个重点和难点，本文通过作者多年的工作经验阐述了柔性悬挂和刚性悬挂接触网的特点和运营过程当中的故障分析入手，提成了接触网运营过程当中常见的问题，仅供参考。
关键词：城市轨道；接触网；故障分析1.引言地铁接触网系统是沿地铁轨道线路向电力机车供电的特殊形式的输电线路，南京地铁接触网系统按悬挂方式分可分为柔性悬挂和刚性悬挂。
供电系统是地铁所有用电用户的电能源泉，是机车和机电系统运行的动力保证，而刚性接触网一旦发生故障，将使整条线路失去运营能力，造成重大经济损失。
随着地铁线路的不断增多，地铁供电系统复杂程度越来越高，出现事故的可能性和故障波及的范围、造成的损失也不断增大。
供电系统能否安全可靠运行将直接关系到地铁的安全、稳定运营，为了保证地铁安全可靠地运行，探讨其供电系统中接触网技术是十分必要。
2.关于刚性接触网的概述（1）刚性悬挂能满足最大离线时间、传输功率、电压电流、受电弓单弓受流电流以及最大行车速度的要求。
（2）刚性汇流排和接触线无轴向力不存在断排或断线的可能，从而避免了钻弓、烧融、不均匀磨耗以及受电弓故障造成的断线故障。
刚性悬挂的故障是点故障所以刚性悬挂事故范围小。
（3）刚性悬挂的锚段关节简单，锚段长度短，因此，固定金具窜动回转范围小，相应地提高了运行中的安全性和适应性。
（4）实际运营情况。
受电弓维修周期长。
接触线方面从磨耗情况推算使用寿命约20年。
刚性接触网是一种没有弹性的接触网形式，适应于隧道内安装，设计速度一般不大于160km/h。
刚性悬挂分成若干锚段，每个锚段长度一般不超过250m，跨距一般为6-12m 且与行车速度有密切的关系。
刚性悬挂接触网主要有铝合金汇流排、接触线、绝缘元件和悬挂装置组成。
其中铝合金汇流排既作为固定接触线的嵌体，同时又作为导电截面的一部分。
城市轨道交通直流牵引供电系统接触网残压城市轨道交通直流牵引供电系统是现代城市轨道交通的重要组成部分，而接触网残压是这一系统中的一个关键问题。
接触网作为城市轨道交通的电气化供电系统，其功能是向运行中的列车提供直流牵引电能，保障列车正常运行。
在实际运行中，接触网残压问题却时常出现，给城市轨道交通运行安全和电网运行稳定带来一定的隐患。
研究接触网残压问题，分析其影响和解决方案，对于城市轨道交通的安全运营及电力供应保障至关重要。
一、接触网残压的形成及危害在城市轨道交通直流牵引供电系统中，接触网残压是指地面回流的电流经过接触网系统后，在未移去的列车端线路上残余的电压。
通俗来讲，就是列车停止运行后，接触网系统上仍残留有一定的电压。
接触网残压的形成既与供电系统的结构特点有关，也与牵引系统的运行模式等有关。
城市轨道交通的复杂运行环境和多变的气候条件使得接触网残压问题尤为突出。
接触网残压对城市轨道交通的危害主要表现在以下几个方面：1. 安全隐患：残压存在使得接触网系统具有了一定的电气危险性，一旦人员误接残压区域，会造成严重的安全事故。
2. 设备损坏：接触网残压超过规定范围，长期作用于设备和线路将会引起绝缘老化和设备损坏，严重影响设备寿命和运行可靠性。
3. 牵引能耗：残压的存在对列车停靠位置的电能进行了消耗，对供电系统能效也会产生一定的影响。
二、接触网残压问题分析1. 牵引变流器的控制策略：在列车制动过程中，牵引变流器对接触网的电流输出难以即时停止，导致残压的产生。
2. 接触网系统设计：接触网系统的设计与维护保养情况，以及接触网与地下水位的关联等都会影响接触网残压的产生。
3. 气候环境：潮湿的气候环境会导致设备绝缘性能下降，使得接触网残压难以有效消除。
4. 线路电抗器：线路电抗器的设计及参数设置是否科学合理也与接触网残压问题有一定关联。
接触网残压的产生是由于诸多复杂因素的综合作用所致，其解决需要从驱动装置、接触网系统、气候环境、线路电抗器等多个方面进行综合考虑和研究。
城市轨道交通电力系统故障分析及应对方法随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统作为城市公共交通的重要组成部分，对于城市发展和居民生活都起到了至关重要的作用。
而城市轨道交通的电力系统是其运行的关键，一旦出现故障将会给城市交通带来严重影响。
对城市轨道交通电力系统故障的分析和应对具有重要意义。
1. 故障类型城市轨道交通电力系统的故障类型主要包括线路故障、变电站故障、牵引供电故障等。
线路故障包括断路、短路等；变电站故障包括变压器故障、断路器故障等；牵引供电故障包括接触网故障、电力机车故障等。
2. 故障原因城市轨道交通电力系统的故障原因主要包括设备老化、绝缘子污秽、外部环境因素等。
设备老化会导致设备性能下降，绝缘子污秽会导致绝缘性能下降，外部环境因素如雷击、风吹等也会对电力系统造成影响。
3. 故障影响城市轨道交通电力系统的故障将会导致轨道交通的正常运行受阻，严重影响城市交通秩序和居民出行。
故障还会带来设备损坏和维修成本，给城市轨道交通运营企业带来经济损失。
1. 预防措施为了防止城市轨道交通电力系统的故障发生，需要加强设备的日常维护和检修工作，定期进行设备的检测和维护，及时发现设备问题并进行处理。
加强对环境因素的监测，防止外部环境因素对电力系统造成影响。
2. 应急处理一旦出现城市轨道交通电力系统故障，需要及时采取应急处理措施。
首先需要对故障进行定位，并及时隔离故障，避免故障扩大影响。
其次需要及时调动人力和物力进行抢修，尽快恢复电力系统的正常运行。
同时需要对故障进行记录和分析，及时总结故障原因并制定改进措施，确保类似故障不再发生。
3. 技术升级随着科技的不断发展，城市轨道交通电力系统的技术也在不断升级，采用先进的技术手段可以有效提高电力系统的可靠性和稳定性。
采用智能监测设备可以实时监测设备状态，及时发现设备问题并进行处理，提高设备的自动化和智能化程度。
4. 多元化供电为了增加城市轨道交通电力系统的可靠性，可以考虑对供电进行多元化设置，如增设备用备用供电系统，保障电力系统的可靠供电。
城市轨道交通牵引供电接触网可靠性分析
作者：刘易津
来源：《名城绘》2018年第11期
摘要：在改革开放以来，我国的经济飞速的发展，科学技术也正在日新月异，这些都在影响这人们的生活。
随着时代的进步，城市轨道交通渐渐被人们所接受，成为人们生活中不可缺少的交通出行工具，尤其是这几年，我国的城市化水平越来越高，人们对于城市轨道交通的依赖性表现得更加的明显，而城市轨道交通的正常运作受到很多因素的因素，其中最为重要的因素之一就是轨道交通牵引供电接触网的可靠性，但是在实际的应用中，轨道交通牵引供电接触网却时常出现问题，这严重影响城市轨道交通的服务质量，而且还对人们的人身安全和财产安全造成威胁，因此，加强轨道交通牵引供电接触网的可靠性问题亟待解决。
关键词：城市轨道交通；牵引供电接触网；可靠性
一、轨道交通牵引供电接触网可靠性的重要性
这几年，我国国民的生活水平得到很大的提高，社会在不断的进步，很多的年轻人进入城市，寻找发展机遇，这导致城市的规模不断的扩大，城市人口不断增加，这导致我国城市的交通拥堵现象越发的严重。
为解决这一现象，人们通过大力发展轨道交通。
轨道交通工具的出现使交通拥堵现象得到一定的改善，它具有安全、高效、节能环保的优点，十分有利于城市未来的发展，它是城市未来交通发展的主要方向之一。
轨道交通性能优越，但是却仍然存在一定的问题，它严重的受到牵引供电接触网系统的影响，一旦发生此系统发生问题，那么整个轨道交通都会受到影响，轨道线路会直接失去继续运行的能力，严重的情况，甚至会影响到人们的人身安全，这会对城市造成极大的损失。
想要保证城市轨道交通的安全顺利运行，提高牵引供电接触网的可靠性，保证供电系统的稳定供电，可以从配电与供电这两个方面进行考虑，通过使用先进的科学设备，保证外部电源的安全可靠，从而提高供电系统的可靠性。
而且为了保证轨道交通的正常运行，这需要相关人员找出影响电网供电可靠性的因素，并制定有效的解决方案。
目前，我国在电力系统软件可靠性研究方面较为落后，对于电力系统可靠性分析的方法主要是通过计算配电网络，分析故障的能力，这显得十分的单一，不够灵活，不能第一时间发现并解决问题，而且牵引供电接触网的工作环境十分复杂，其供电负载的大小和状态时刻都在变化，这让它的可靠性变得更加缺乏，本文的目的就是通过分析城市轨道交通牽引供电接触网的可靠性，从而找出解决办法，给城市提供安全稳定的交通服务。
二、城市轨道交通牵引供电接触网可靠性分析
通过进行可靠性分析，保证城市轨道交通的顺利运行。
在进行可靠性分析之后，可以采取一定的措施，使问题不在继续影响供电系统的正常供电。
在牵引供电接触网中，在进行分析之
时，需要根据当前轨道交通牵引供电的实际情况以及特性进行可靠性分析，将系统进行分解，假设组成系统的各个元件的可靠性可以相对独立，单一设备出现问题的时候，不会影响到别的设备。
在目前我国对于城市轨道交通牵引供电接触网可靠性分析已经有了系统的方法，对于这种评估类型，在我国还显得较为的新颖。
通常，相关人员在进行评估的过程中，一般采用以下几种方法：
（1）GO法。
这种方式是通过对交通轨道牵引供电接触网进行分析，将分析得到的模型通过相应的算法翻译成GO图。
在GO图中，使用符号来表示供电接触网的组成元件以及它们之间的关系，使用信号线表示供电系统的进程，而且GO图采用的都是正确路径的连接，从而可以形象直观的分析交通轨道牵引供电接触网的可靠性。
（2）故障树分析法。
这种分析的方式是通过以图形分析为基础建立起来的分析法，它结合了供电接触网故障发生的根本因素，从而建立故障树图，然后通过它们之间的逻辑关系，分析供电系统的可靠性，从而提高系统的运行效率。
（3）可靠性框图分析。
这种方式是一种较为基础的分析法，它利用框图的形式将故障呈现，测量供电系统各个组成单位的可靠性，通过串联的形式，将工程图中各单元之间的关系连接起来，从而分析这些单元对于整个系统的影响，分析出可靠性。
（4）马尔可夫随机过程模型分析法。
这种模型的实际应用，通常是将其运用在具有可恢复性的系统中，而且在进行运用之前，需要保证故障发生的概率与之前的历史状态没有任何的关系，不会受到历史状态的影响。
（5）馈线分区模型分析法。
这种方法是通过将牵引供电接触网分为自动区与手动区，然后对它们进行可靠性分析，这样可以减少分析的工作量，这是因为牵引供电接触网的结构简单，组成元件之间通过串联方式连接，这有助于对其进行可靠性的研究。
三、总结
根据以上所述，可知我国目前的牵引供电接触网的可靠性仍然有待提高，这需要相关人员花费时间和精力对其展开研究，通过人们的努力，可以不断优化牵引供电接触网，有效的提高牵引供电接触网的可靠性，为城市的轨道交通提供优良的基础设施，确保城市轨道交通的安全，为我国的现代化建设作出贡献。
参考文献：
[1]张明锐，龚晓冬，李启峰. 基于故障树法的城市轨道交通牵引供电接触网可靠性分析[J]. 城市轨道交通研究， 2015， 18（3）：6-12.
[2]李亚宁. 城市轨道交通第三轨系统可靠性探析[J]. 中国科技纵横， 2013（21）：41-41.
（作者单位：苏州轨道交通集团有限公司运营分公司）。
