■ 吳天啟

吳天啟：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，工程師，湖北 武漢，430063

接觸網(wǎng)系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣，使用條件苛刻，且無備用。在自然環(huán)境和機車受電弓的直接作用下，接觸網(wǎng)懸掛、支持結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)狀態(tài)處于動態(tài)變化之中，且受外部干擾大，往往表現(xiàn)為接觸網(wǎng)跳閘頻繁、停電時間長、弓網(wǎng)故障多。接觸網(wǎng)運行可靠性問題現(xiàn)已成為制約我國電氣化鐵道發(fā)展的重要因素之一。

RAMS（可靠性、可用性、可維修性和安全性）分析過程就是解決協(xié)調(diào)好其目標(biāo)和成本的合理關(guān)系。其研究目標(biāo)是建立一個具有高可靠性、高安全性的高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)，并提出相應(yīng)的維修技術(shù)方案，保持接觸網(wǎng)高持續(xù)的可靠性水平。

1 高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350的RAMS分析

1.1 可靠性要求

武廣高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350接觸網(wǎng)的設(shè)計，參照了國外高速鐵路的固有可用度0.999 6/（年·百條公里）的水平，設(shè)計可靠性水平在系統(tǒng)集成招標(biāo)的法律文件中提出的RAMS水平分為R1—R4四級，即參照法國高速鐵路可靠性研究和故障統(tǒng)計的水平，按照不低于當(dāng)時國際先進水平的要求提出可靠性水平（見表1）。

表1 高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350可靠性水平

1.2 可用性、可維修性設(shè)計

可用性設(shè)計考慮了維修時間的可靠性。高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350可用性目標(biāo)建議取值0.98。工程配套的維修一般可分為搶修和計劃維修（包含檢測）。對無備用的接觸網(wǎng)系統(tǒng)按照固有可用度的具體要求進行搶修布點、設(shè)施規(guī)模的設(shè)計，在此基礎(chǔ)上完成工區(qū)分布方案的研究。

高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350搶修工區(qū)的分布間距不宜超過80～100 km，即作業(yè)半徑≤40 km (最大50 km )，標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)作業(yè)班組單位應(yīng)為14～15人，應(yīng)采用作業(yè)車為主的搶修設(shè)備配置。

高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350建議采用的維修系統(tǒng)和可用性指標(biāo)如下：如果采用綜合維修管理體系的計劃維修方式，可結(jié)合用戶要求推薦“6 h的垂直綜合天窗方案”（6 h為例，對應(yīng)可用性取值0.825，稱為方案一），從實際和校驗最大能力的目的，也可進一步研究“4 h綜合天窗方案”（對應(yīng)可用性取值0.88，稱為方案二）和目前常用的“120 min接觸網(wǎng)天窗方案”（對應(yīng)可用性取值0.98，稱為方案三）。

實際工程設(shè)計中按方案三預(yù)留實施維修的條件，即相應(yīng)預(yù)留工區(qū)的岔線長度和提供綜合工區(qū)內(nèi)的共用股道，供臨時停放（增加的）維修車輛使用。每工區(qū)定員按20人規(guī)模預(yù)留較為穩(wěn)妥。

武廣高速鐵路實際設(shè)計中全線設(shè)有武漢、長沙、廣州3個供電車間（含接觸網(wǎng)工區(qū)），設(shè)置在綜合工區(qū)內(nèi)，另有10個新設(shè)接觸網(wǎng)工區(qū)，設(shè)置在綜合工區(qū)內(nèi)。實現(xiàn)了每個車站具備搶修上道條件（車輛存放線）和搶修料存放點。站間距除了個別站外，基本在50~70 km內(nèi)，如果按照120 km/h速度的作業(yè)車配備，工區(qū)設(shè)計方案一般可以實現(xiàn)30 min到達事故現(xiàn)場的半徑范圍內(nèi)（分布設(shè)置）。

1.3 安全性評估

高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)安全性分析研究的思路主要參照如下國外鐵路標(biāo)準(zhǔn)：EN50126《應(yīng)用于鐵路固定設(shè)施的RAMS可靠性、安全性和可維修性導(dǎo)則》 、EN13306《維修性計劃》。

當(dāng)前國內(nèi)電氣化鐵路沒有一套統(tǒng)一的安全性評估體系，包括作業(yè)規(guī)范。安全性指標(biāo)已經(jīng)逐漸成為項目是否可行，是否成功的基本指標(biāo)之一。因此盡快建立統(tǒng)一的安全性評估體系并提出具體的強制安全性指標(biāo)勢在必行。對此，鐵道部2008年正式啟動了電氣化接觸網(wǎng)安全性評估的研究。

系統(tǒng)安全性評估涵蓋了速度目標(biāo)值350 km/h高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)的所有與安全相關(guān)的行為，包括涉及的電氣化系統(tǒng)和土建工程。安全性評估是整個系統(tǒng)設(shè)計、運營和維護的基礎(chǔ)。

高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)安全性評估的研究范圍包括兩部分內(nèi)容：（1）對接觸網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計、建設(shè)、試運營、運營和維護階段中所有與安全相關(guān)的行為評估；（2）接觸網(wǎng)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)接口的安全性進行評估。

通過安全性評估，確保在高速鐵路（客運專線）接觸網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中考慮系統(tǒng)安全性要求，交付的系統(tǒng)達到所要求的安全等級；分析所有對乘客、公眾和運營管理人員安全構(gòu)成威脅的不安全因素，提出相應(yīng)對策，消除或減輕不安全因素，將風(fēng)險降低到可接受水平。

武廣高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350安全性評估指標(biāo)建議見表2。

表2 每百條公里正線接觸網(wǎng)安全評估指標(biāo)

2 高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350維修技術(shù)方案

高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350新設(shè)備、新安裝、驗收工藝特點，決定了彈性鏈型懸掛方式宜采用“重檢慎修”的原則，即加強檢測和分析研究，以狀態(tài)修為主，嚴(yán)格地按照規(guī)律和工藝標(biāo)準(zhǔn)進行維護維修。無論施工或運營中的維修，任何安裝、調(diào)試或改變狀態(tài)的作業(yè)都必須或盡可能實現(xiàn)一次到位，減少調(diào)整。為此，需要做大量的基礎(chǔ)性工作，比如完成定點定設(shè)備的工點數(shù)據(jù)采集和建立數(shù)據(jù)庫，配套分析軟件的開發(fā)，有效的人員培訓(xùn)和趨向精英化的高素質(zhì)維修人員隊伍建設(shè)；對線路等級、線路繁忙程度進行分類、對設(shè)備運行規(guī)律進行歸類，對照不同的裝備特點制定不同的維修技術(shù)預(yù)案。具體實施辦法可參照相關(guān)的施工安裝流程和驗收流程。

維修內(nèi)容和方式通常相對穩(wěn)定不變，包括5個方面：下部設(shè)備（徒步為主）、上部設(shè)備（作業(yè)車為主）、接觸線靜態(tài)位置測量（測量車、數(shù)據(jù)分析加狀態(tài)修）、動態(tài)壓力測量（動車高速度）、設(shè)備（周期修）。但維修周期也和線路速度等級、繁忙程度有關(guān)，各不相同，需要總結(jié)規(guī)律制定針對性維修計劃。

需要強調(diào)的是，維修中檢測專業(yè)工具的合理配置和使用是決定最終效率的關(guān)鍵因素之一。以往的維修機具需要結(jié)合現(xiàn)代高速鐵路接觸網(wǎng)施工安裝工藝加以改進，維修資源的組合可以充分借鑒或使用社會資源以提高維修效率和降低成本，有利于專業(yè)化高素質(zhì)維修隊伍的建設(shè)。

3 結(jié)束語

基于接觸網(wǎng)RAMS分析，核心是研究在有限的資源條件下，通過分析RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）抉擇質(zhì)量目標(biāo)和成本代價的合理關(guān)系，針對武廣、鄭西高速鐵路工程的上述研究是高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)SiFCAT350研究內(nèi)容的一部分。研究始于2003年，基本完成于2006年，至今還在對其中的安全性評估進行深化研究，目前正在結(jié)合鐵道部科研項目進行數(shù)據(jù)采集、體制設(shè)計、安全性評估分值研究與考評結(jié)合的探索，隨著客運專線建設(shè)規(guī)模不斷擴大和各運用單位的積極參與，總結(jié)和完善RAMS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的過程會大大加快，武廣高速鐵路作為第一條開通的長大高速鐵路干線，將對積累經(jīng)驗、形成行業(yè)維修標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)體系起到積極作用，其示范性工作探索、研究將對隨后開展的其他客運專線工程的詳細設(shè)計提供指導(dǎo)性實施文件和建議，使得我國高速鐵路和客運專線建設(shè)、運營維護總體達到世界一流水平。

[1]鄂科鑒字[2006]接觸網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性、安全性和可維修性（RAMS）分析與研究[S]

[2]鄂科鑒字[2005]客運專線鐵路接觸網(wǎng)SiFCAT350的工程技術(shù)研究[S]

[3]TSI. Special standards for European interoperability common for free access on several electrified networks[S]，2005

[4]EN 50126 應(yīng)用于鐵路固定設(shè)施的RAMS可靠性、安全性和可維修性導(dǎo)則[S]

[5]EN 13306 維修性計劃[S]