李光

（北京市地鐵運營有限公司供電分公司，北京 100082）

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進，城市軌道交通作為一種快速、高效、環(huán)保的交通方式，在城市中的重要性日益突出。供電系統(tǒng)作為城市軌道交通的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在保障軌道交通運行的安全和高效方面扮演著重要角色。據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會公布的數(shù)據(jù)，2022 年全國城市軌道交通客運量達到了15.5 億人次，同比增長8.6%。這表明城市軌道交通已成為民眾出行的重要方式之一。

在城市軌道交通運行過程中，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要，供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障會對整個城市軌道交通系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響。因此，應(yīng)對城市軌道交通供電系統(tǒng)的安全管理措施及設(shè)備維護進行深入研究，以保證軌道交通運行的穩(wěn)定性與安全性。

1 城市軌道交通供電系統(tǒng)概述

1.1 供電系統(tǒng)的基本原理

城市軌道交通供電系統(tǒng)是為了向軌道交通線路提供動力和運行所需的電能而設(shè)計的電力系統(tǒng)，其能夠通過電力設(shè)備將電能從電源傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上，以供列車使用。供電系統(tǒng)的基本原理涉及電源選擇、供電方式和電力傳輸?shù)确矫?。城市軌道交通供電系統(tǒng)通常使用的電源包括交流電和直流電。交流電是一種周期性變化的電流，可以通過變電所將輸電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為適合供給軌道交通系統(tǒng)的電壓和頻率。直流電則是一種穩(wěn)定的電流，常用于供應(yīng)電力傳動系統(tǒng)，可以直接由變流器將交流電轉(zhuǎn)換為所需的直流電。城市軌道交通供電系統(tǒng)采用的供電方式包括第三軌供電和架空接觸網(wǎng)供電。

第三軌供電方式是通過在軌道旁邊設(shè)置一條導(dǎo)電軌道，由接觸軌上的集電鞋接觸第三軌以獲取電能。架空接觸網(wǎng)供電方式則是通過在軌道上方懸掛一組接觸線，由接觸裝置與接觸線接觸以獲取電能。不同的供電方式適用于不同的軌道交通系統(tǒng)，可根據(jù)實際情況和需求進行選擇。電力傳輸是指將電能從電源傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上的過程。在供電系統(tǒng)中，電能通常通過輸電線路、變電設(shè)備、牽引變流器等傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上，再由接觸裝置和集電裝置提供給列車[1]。為滿足軌道交通系統(tǒng)的動力需求，確保電能傳輸過程中的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，應(yīng)進行合理的設(shè)備選型及電力傳輸管理。

1.2 供電系統(tǒng)的組成

1.2.1 供電站

供電站是供電系統(tǒng)的核心設(shè)施，負責(zé)將電能從電源傳輸?shù)杰壍澜煌ň€路上。供電站由變電設(shè)備、配電設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)等組成。變電設(shè)備將輸電網(wǎng)的高壓電能轉(zhuǎn)換為適合供給軌道交通系統(tǒng)的電壓和頻率。配電設(shè)備負責(zé)將電能分配給不同的線路和設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)監(jiān)測供電站的運行狀態(tài)和參數(shù)，確保供電的穩(wěn)定性和安全性。

1.2.2 接觸網(wǎng)

接觸網(wǎng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的重要組成部分，用于將電能傳輸給行駛在軌道上的列車。其由一組架空的導(dǎo)線或鋼軌組成，通常安裝在軌道的上方。接觸網(wǎng)通過接觸裝置與集電裝置接觸，將電能傳遞給列車的牽引系統(tǒng)。接觸網(wǎng)的設(shè)計和安裝需要考慮電氣連接、張力調(diào)整、絕緣等因素，以確保供電的連續(xù)性和安全性。

1.2.3 牽引變流器

牽引變流器是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于將接觸網(wǎng)提供的電能轉(zhuǎn)換為適合列車牽引系統(tǒng)使用的電流和電壓。牽引變流器負責(zé)將交流電或直流電轉(zhuǎn)換為適合列車動力裝置的電能形式，以滿足列車的牽引和制動需求。牽引變流器的性能和穩(wěn)定性對供電系統(tǒng)的正常運行和列車的運行效果有重要影響。

1.2.4 配電裝置

配電裝置是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的組成部分，用于將電能從供電站傳輸?shù)讲煌脑O(shè)備和線路。配電裝置負責(zé)將電能分配給不同的線路、牽引變流器和輔助設(shè)備，以滿足軌道交通系統(tǒng)的各種電能需求[2]。配電裝置需要具備穩(wěn)定的電力傳輸能力和合理的電路保護機制，以確保供電的可靠性和安全性。

1.2.5 供電線路

供電線路是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的電力傳輸通道，用于將電能從供電站傳輸?shù)讲煌能壍澜煌ň€路。供電線路包括主干線路和支線路，負責(zé)將電能從供電站經(jīng)過變電設(shè)備和配電裝置傳輸?shù)浇佑|網(wǎng)和牽引變流器，最終供給列車使用。供電線路的設(shè)計和布置需要考慮電力傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性，以確保供電系統(tǒng)的正常運行。

2 城市軌道交通供電系統(tǒng)安全管理措施

2.1 安全評估和風(fēng)險管理

安全評估和風(fēng)險管理是城市軌道交通供電系統(tǒng)安全管理的重要環(huán)節(jié)。通過對供電系統(tǒng)進行全面的安全評估和風(fēng)險管理，可以識別系統(tǒng)中潛在的安全風(fēng)險，以便采取相應(yīng)的管理措施和預(yù)防措施，確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性[3]。

第一，安全評估。安全評估旨在通過對設(shè)備、線路、電源等進行全面的檢查和評估，識別出供電系統(tǒng)中存在的潛在風(fēng)險和安全隱患。通過對供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、運行狀態(tài)等方面進行評估，可以確定潛在的故障點和問題，進而采取相應(yīng)的改進和預(yù)防措施。

第二，風(fēng)險管理。通過對供電系統(tǒng)中存在的潛在風(fēng)險進行分析和評估，可以制訂相應(yīng)的風(fēng)險管理計劃。風(fēng)險管理包括識別風(fēng)險、評估風(fēng)險的可能性和影響程度，制訂風(fēng)險控制策略，并建立監(jiān)控和應(yīng)對措施，以降低城市軌道交通供電系統(tǒng)風(fēng)險，且便于及時采取措施應(yīng)對潛在的安全隱患。

2.2 應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)

應(yīng)急預(yù)案是在突發(fā)情況和緊急事件發(fā)生時，對供電系統(tǒng)進行快速、有效應(yīng)對的指導(dǎo)性文件，包括各類事故和故障的處理程序、人員調(diào)度和應(yīng)急資源調(diào)配等內(nèi)容，能夠確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。應(yīng)急預(yù)案的制訂需要考慮供電系統(tǒng)的特點和潛在風(fēng)險，以及相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)明確各種緊急情況下的應(yīng)急流程和責(zé)任分工，確保應(yīng)急響應(yīng)的迅速性和協(xié)調(diào)性。例如，針對供電設(shè)備故障或供電中斷的情況，應(yīng)制訂相應(yīng)的故障處理程序，包括緊急排除故障、備用電源切換、應(yīng)急通電等措施。對于自然災(zāi)害或惡劣天氣等突發(fā)情況，應(yīng)制訂相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，包括疏散措施、應(yīng)急通信、資源調(diào)配等。

想要實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的有效執(zhí)行，需要對供電系統(tǒng)管理人員進行專業(yè)的培訓(xùn)，以提高其應(yīng)急處理能力和技能水平。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括應(yīng)急預(yù)案相關(guān)內(nèi)容、緊急情況應(yīng)對措施、團隊協(xié)作和溝通技巧等。通過培訓(xùn)，使操作人員熟悉應(yīng)急預(yù)案的內(nèi)容和要求，了解各類事故和故障的處理程序，掌握正確的應(yīng)急操作技能。培訓(xùn)可以采用多種形式，包括理論培訓(xùn)、模擬演練、實地訓(xùn)練等。此外，應(yīng)定期進行應(yīng)急演練和評估，以驗證應(yīng)急預(yù)案的實施效果和操作人員的應(yīng)急能力，以便及時發(fā)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)的不足并加以改進，進而有效提高供電系統(tǒng)管理人員的應(yīng)急響應(yīng)能力，保證供電系統(tǒng)的安全運行。

2.3 巡檢和監(jiān)測

定期巡檢和監(jiān)測是確保城市軌道交通供電系統(tǒng)安全運行的重要手段，目的在于及時發(fā)現(xiàn)和解決供電系統(tǒng)中存在的潛在問題，避免安全事故的發(fā)生，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

巡檢是指對供電系統(tǒng)的設(shè)備、線路、接觸網(wǎng)等進行定期檢查，巡檢內(nèi)容包括設(shè)備的電氣連接、機械部件的磨損情況、絕緣狀態(tài)、張力調(diào)整等方面。通過巡檢，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況和潛在問題，如電纜老化、接觸線斷裂、設(shè)備松動等，從而采取相應(yīng)的措施進行修復(fù)和處理，以保證供電系統(tǒng)的安全運行。

監(jiān)測是通過使用先進的監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)，對供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和評估。監(jiān)測設(shè)備包括溫度傳感器、振動傳感器、電力質(zhì)量監(jiān)測儀等，用于監(jiān)測設(shè)備的溫度、振動、電流負載、電壓波動等參數(shù)。通過實時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中的異常情況，并提前預(yù)警，以避免故障和事故的發(fā)生。監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用還包括數(shù)據(jù)采集和分析，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集和分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)和潛在問題，預(yù)測設(shè)備的使用壽命和故障風(fēng)險，從而制訂相應(yīng)的維護計劃和風(fēng)險應(yīng)對措施。例如，利用振動傳感器可以監(jiān)測設(shè)備的振動頻率和振幅變化，識別設(shè)備的機械故障；利用溫度傳感器可以監(jiān)測設(shè)備的溫度升高情況，預(yù)測設(shè)備的過熱風(fēng)險。

定期巡檢和監(jiān)測的頻率和方式應(yīng)根據(jù)供電系統(tǒng)的特點和要求來制訂。對于關(guān)鍵設(shè)備和重要線路，巡檢和監(jiān)測應(yīng)更加頻繁和細致，同時需要對巡檢和監(jiān)測結(jié)果及時進行記錄和整理，并形成巡檢報告和監(jiān)測數(shù)據(jù)，以供后續(xù)分析和決策。

3 城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備維護措施

3.1 供電站設(shè)備維護

供電站是城市軌道交通供電系統(tǒng)的核心設(shè)施，包括變電設(shè)備、配電設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)等。相關(guān)工作人員應(yīng)該定期對供電站設(shè)備進行全面檢查和測試，包括電氣連接、絕緣狀態(tài)、接地系統(tǒng)等方面[4]。

首先，通過定期檢查和測試，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況，保證設(shè)備的正常工作和安全性。

其次，保持供電站設(shè)備的清潔可以防止灰塵和雜物的堆積，減少設(shè)備磨損和故障。

再次，采取防護措施，如防塵罩、防水罩等，以減少外界因素對設(shè)備的影響，延長設(shè)備的使用壽命。

最后，備品備件管理也是供電站設(shè)備維護的關(guān)鍵。應(yīng)建立合理的備品備件管理制度，包括備件的采購、庫存管理、定期檢查等，還應(yīng)及時更換和修復(fù)設(shè)備所需的備件，避免因備件缺失而導(dǎo)致設(shè)備故障和停機時間延長。

3.2 接觸網(wǎng)設(shè)備維護

首先，由于接觸網(wǎng)長時間暴露在室外環(huán)境中，容易積累灰塵、污垢和雜物。因此應(yīng)定期清洗接觸網(wǎng)，去除污垢，確保電流的正常傳輸。

其次，需要檢查線路的彈性和固定設(shè)備的可靠性，確保接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。

再次，相關(guān)工作人員應(yīng)該定期檢查接觸網(wǎng)的張力，并根據(jù)需要進行調(diào)整。適當(dāng)?shù)膹埩梢员ＷC接觸網(wǎng)的彈性，使其能夠承受列車的牽引力和外部風(fēng)力，并保持正常的供電狀態(tài)。

最后，檢測和修復(fù)破損也是接觸網(wǎng)維護的關(guān)鍵措施。應(yīng)定期使用無損檢測技術(shù)，如紅外熱像儀、超聲波檢測等，對接觸網(wǎng)進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)破損和缺陷。對于發(fā)現(xiàn)的問題，需要及時修復(fù)或更換受損部分，以保證接觸網(wǎng)的可靠性和安全性。

3.3 牽引變流器和配電裝置維護

牽引變流器和配電裝置是城市軌道交通供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，負責(zé)將電能供應(yīng)給列車和各個電氣設(shè)備。為了確保這些設(shè)備的正常運行和供電系統(tǒng)的可靠性，需要采取一些維護策略。

首先，定期檢查和測試是維護牽引變流器和配電裝置的重要措施。應(yīng)定期對這些設(shè)備進行全面的檢查和測試，包括電氣連接、電流負載、冷卻系統(tǒng)等方面。通過定期檢查和測試，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況，保證其正常運行和安全。

其次，潤滑和絕緣檢查也是維護工作中的重要內(nèi)容。應(yīng)定期對設(shè)備的潤滑部件進行維護保養(yǎng)，確保其正常運轉(zhuǎn)，降低設(shè)備損耗。定期進行絕緣檢查，確保設(shè)備在高壓環(huán)境下的安全運行，避免絕緣破損導(dǎo)致設(shè)備故障和安全隱患。

最后，溫度和振動監(jiān)測也是牽引變流器和配電裝置維護的重要手段。應(yīng)安裝溫度和振動傳感器，實時監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，并重點關(guān)注溫度和振動的變化情況。通過監(jiān)測和分析這些數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取措施進行修復(fù)和調(diào)整。

4 結(jié)語

總而言之，在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，安全管理和設(shè)備維護工作至關(guān)重要。供電系統(tǒng)的安全管理涉及多個方面，包括安全評估和風(fēng)險管理、應(yīng)急預(yù)案和培訓(xùn)、巡檢和監(jiān)測等；設(shè)備維護包括對供電站、接觸網(wǎng)等設(shè)備的檢查、測試及維護保養(yǎng)等。合理開展安全管理和設(shè)備維護工作，可以保障供電系統(tǒng)的安全運行，提高供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。未來，應(yīng)不斷改進安全評估方式，不斷提升供電系統(tǒng)的安全管理和設(shè)備維護水平，確保城市軌道交通的安全、順暢運行。