雙承雙導簡單鏈形懸掛中間柱正定位支持裝置可靠性分析

張力宏（廣州地鐵集團有限公司，廣東　廣州　510000）

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雙承雙導簡單鏈形懸掛中間柱正定位支持裝置可靠性分析

張力宏（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州510000）

采用故障樹分析法對接觸網雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置進行了系統可靠性分析，經過計算探討了雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置各零部件可靠性對于整個裝置可靠性的影響，計算結果顯示在整個裝置中可直接導致系統故障的部件和起支撐作用部件的可靠性對系統可靠性的影響較大。

接觸網；中間柱；支持裝置；可靠性

城市軌道交通供電系統將引入的外部電源經降壓、整流后通過接觸網或接觸軌供給電力機車。接觸網是沿軌道線路上空架設，向電客車供給電能的特殊形式的輸電線路。是城市軌道交通的重要行車設備。在城市軌道交通中應用廣泛。隨著城市軌道交通的不斷發展，城市軌道交通在城市交通領域的重要性不斷提升，不斷增加的客流量對于列車的安全性和準點率的要求不斷提升，接觸網的可靠性直接關系到列車的安全性和準點率。支持裝置是接觸網的重要組成部分，支持裝置的可靠性對于的接觸網的可靠性意義重大。

1　接觸網

1.1接觸網的分類及組成

根據架設方式的不同，接觸網分為柔性接觸網和剛性接觸網，由于架設簡單，在城市軌道交通初期大量采用了柔性接觸網供電方式。根據懸掛方式的不同柔性接觸網可分為簡單懸掛接觸網和鏈形懸掛接觸網兩種類型，根據吊索形式及數量的不同鏈形懸掛又分為簡單鏈形懸掛、彈性鏈形懸掛和復鏈形懸掛。簡單鏈形懸掛具有相對簡單、穩定性高、受流情況良好，可適應高速列車等特點，被廣泛使用。如圖1所示，柔性接觸網主要由支柱與基礎、支持定位裝置、接觸懸掛及附加導線等部分組成。

圖1　接觸網

1.2支持定位裝置

支持定位裝置是用來懸掛接觸線并將懸掛負荷傳遞給支柱的裝置。支持裝置可分為腕臂型和軟、硬橫跨型三種類型。軟、硬橫跨型主要用于站場等場所的多股道接觸網的懸掛。腕臂型支持裝置主要用于單股道接觸網的懸掛。腕臂型支持裝置由腕臂、拉桿、絕緣子、定位裝置等組成。雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置由腕臂底座、平腕臂、斜腕臂、棒式絕緣子、定位管支撐等組成，如圖2所示。

圖2　雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置

2　可靠性的定義及失效分析方法

可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力。可靠性用概率來表示。用概率來度量可靠性時，用來度量可靠性的概率就叫可靠度。討論系統的可靠性問題時，必需明確對象、使用條件、使用期限、規定的功能等因素。

目前常用的可靠性失效分析方法有故障樹分析法、事件樹分析法和可靠性框圖分析法。故障樹分析法采用邏輯分析方法，直觀、明了、思路清晰、邏輯性強，在系統可靠性分析中得到了廣泛應用。在利用故障樹分析法分析系統可靠性的過程中，首先要確定故障樹的頂事件，然后分析造成頂事件發生的原因，再根據這些原因確定造成這些原因出現的事件，以此類推確定導致頂事件發生的各類事件。

3　雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置的可靠性分析

雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置如圖3所示，由腕臂、腕臂底座、絕緣子、定位管支撐、定位管等組成。其中腕臂底座、絕緣子用于將負荷傳遞給支柱，定位管、定位線夾用于懸掛接觸線。

圖3　雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置結構圖

為準確判斷腕臂各部位對系統的影響，將腕臂分成了16、18、19、20、21共5部分，設設備傾限或接觸線脫離支持裝置時系統故障，設定位雙環連接在19上，定位管支撐兩端分別連接在16和20上，部件故障指部件斷裂。則造成系統故障的事件主要有以下三類：

3.1支撐整個支持裝置的部件故障造成設備傾限

支柱故障，腕臂下底座、腕臂上底座同時故障，腕臂下底座和與平腕臂相連的棒式絕緣子同時故障，腕臂上底座和與斜腕臂相連的棒式絕緣子同時故障，與平腕臂相連的棒式絕緣子和與斜腕臂相連的棒式絕緣子同時故障。

3.2部分部件故障造成平腕臂或斜腕臂傾限、接觸線脫離支持裝置

棒式絕緣子、定位管支撐同時故障，定位雙環故障，支持器故障，定位管故障，定位線夾故障。

3.3腕臂故障造成傾限

16和與斜腕臂相連的棒式絕緣子同時故障，19和與平腕臂相連的棒式絕緣子同時故障，16與19同時故障，16與腕臂下底座同時故障，19與腕臂上底座同時故障，16與20同時故障，17與21同時故障。

根據各種故障類型可畫出系統故障的故障樹如圖4所示（圖中各部件故障的事件用各部件編號表示）。

圖4　系統故障故障樹

設某部件單獨故障即引起系統故障的事件為事件Ai（i= 1、2、3…），兩個部件一起故障才能造成系統故障的事件為事件Bi（i=1、2、3…），設除部件單獨故障引起系統故障的事件外，系統故障下層其余各事件為事件Ci（i=1、2、3…），設系統故障為事件D。則：Ci=Bi1∩Bl（i=1、2、3…，1≠i），D=A1∪A2∪…∪An∪C1∪C2∪…∪Cn

忽略多項式中對結果影響較小的項，則對系統故障率影響最大的有：x1、x2、x3、x9、x10、x11、x12、x13、x15、x16。其中 x9、x10、x11、x12、x13均為一旦故障均可直接引起接觸線脫離支持裝置（所設系統故障中的一種）的部件的故障率。x1、x2、x3、x15為支持裝置的支撐部件的故障率。

4　結語

本文對接觸網雙承雙導簡單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置進行了可靠性分析。利用故障樹分析法建立系統故障樹。通過分析發現，可直接導致系統故障的部件以及支持裝置的支撐部分的可靠性對系統的可靠性影響最大。設備生產中可通過提高這些對系統可靠性影響較大元件的可靠性來提高系統的可靠性。

［1］于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網［M］.成都：西南交通大學出版社，2003.

［2］程五一，王貴和，呂建國.系統可靠性理論［M］.北京：中國建筑工業出版社，2010.

［3］程五一，李季.系統可靠性理論及其應用［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2012.

［4］吉鵬霄，張桂林，等.電氣化鐵路接觸網［M］.北京：化學工業出版社，2011.

張力宏（1987-），男，中級工程師，本科，畢業于蘭州交通大學，電氣工程及自動化專業，申報專業：城市軌道交通供電。

U225

A

2095-2066（2016）14-0195-02

2016-5-1