城市軌道交通供電系統安全管理及設備維護措施分析

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、環保的交通方式，在城市中的重要性日益突出。供電系統作為城市軌道交通的基礎設施之一，在保障軌道交通運行的安全和高效方面扮演著重要角色。據中國城市軌道交通協會公布的數據，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，供電系統的穩定性和可靠性至關重要，供電系統一旦出現故障會對整個城市軌道交通系統的正常運行造成嚴重影響。因此，應對城市軌道交通供電系統的安全管理措施及設備維護進行深入研究，以保證軌道交通運行的穩定性與安全性。

1 城市軌道交通供電系統概述

1.1 供電系統的基本原理

城市軌道交通供電系統是為了向軌道交通線路提供動力和運行所需的電能而設計的電力系統，其能夠通過電力設備將電能從電源傳輸到軌道交通線路上，以供列車使用。供電系統的基本原理涉及電源選擇、供電方式和電力傳輸等方面。城市軌道交通供電系統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中的交流電轉換為適合供給軌道交通系統的電壓和頻率。直流電則是一種穩定的電流，常用于供應電力傳動系統，可以直接由變流器將交流電轉換為所需的直流電。城市軌道交通供電系統采用的供電方式包括第三軌供電和架空接觸網供電。

第三軌供電方式是通過在軌道旁邊設置一條導電軌道，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，可根據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到軌道交通線路上的過程。在供電系統中，電能通常通過輸電線路、變電設備、牽引變流器等傳輸到軌道交通線路上，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的動力需求，確保電能傳輸過程中的穩定性、安全性和可靠性，應進行合理的設備選型及電力傳輸管理。

1.2 供電系統的組成

1.2.1 供電站

供電站是供電系統的核心設施，負責將電能從電源傳輸到軌道交通線路上。供電站由變電設備、配電設備和監控系統等組成。變電設備將輸電網的高壓電能轉換為適合供給軌道交通系統的電壓和頻率。配電設備負責將電能分配給不同的線路和設備。監控系統負責監測供電站的運行狀態和參數，確保供電的穩定性和安全性。

1.2.2 接觸網

接觸網是城市軌道交通供電系統中的重要組成部分，用于將電能傳輸給行駛在軌道上的列車。其由一組架空的導線或鋼軌組成，通常安裝在軌道的上方。接觸網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。接觸網的設計和安裝需要考慮電氣連接、張力調整、絕緣等因素，以確保供電的連續性和安全性。

1.2.3 牽引變流器

牽引變流器是城市軌道交通供電系統中的關鍵設備，用于將接觸網提供的電能轉換為適合列車牽引系統使用的電流和電壓。牽引變流器負責將交流電或直流電轉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定性對供電系統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中的組成部分，用于將電能從供電站傳輸到不同的設備和線路。配電裝置負責將電能分配給不同的線路、牽引變流器和輔助設備，以滿足軌道交通系統的各種電能需求[2]。配電裝置需要具備穩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中的電力傳輸通道，用于將電能從供電站傳輸到不同的軌道交通線路。供電線路包括主干線路和支線路，負責將電能從供電站經過變電設備和配電裝置傳輸到接觸網和牽引變流器，最終供給列車使用。供電線路的設計和布置需要考慮電力傳輸的效率和穩定性，以確保供電系統的正常運行。

2 城市軌道交通供電系統安全管理措施

2.1 安全評估和風險管理

安全評估和風險管理是城市軌道交通供電系統安全管理的重要環節。通過對供電系統進行全面的安全評估和風險管理，可以識別系統中潛在的安全風險，以便采取相應的管理措施和預防措施，確保供電系統的安全性和可靠性[3]。

第一，安全評估。安全評估旨在通過對設備、線路、電源等進行全面的檢查和評估，識別出供電系統中存在的潛在風險和安全隱患。通過對供電系統的結構、性能、運行狀態等方面進行評估，可以確定潛在的故障點和問題，進而采取相應的改進和預防措施。

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

2.2 應急預案和培訓

應急預案是在突發情況和緊急事件發生時，對供電系統進行快速、有效應對的指導性文件，包括各類事故和故障的處理程序、人員調度和應急資源調配等內容，能夠確保供電系統的安全性和可靠性。應急預案的制訂需要考慮供電系統的特點和潛在風險，以及相關法規和標準的要求。應急預案應明確各種緊急情況下的應急流程和責任分工，確保應急響應的迅速性和協調性。例如，針對供電設備故障或供電中斷的情況，應制訂相應的故障處理程序，包括緊急排除故障、備用電源切換、應急通電等措施。對于自然災害或惡劣天氣等突發情況，應制訂相應的應急預案，包括疏散措施、應急通信、資源調配等。

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

2.3 巡檢和監測

定期巡檢和監測是確保城市軌道交通供電系統安全運行的重要手段，目的在于及時發現和解決供電系統中存在的潛在問題，避免安全事故的發生，確保供電系統的穩定性和可靠性。

巡檢是指對供電系統的設備、線路、接觸網等進行定期檢查，巡檢內容包括設備的電氣連接、機械部件的磨損情況、絕緣狀態、張力調整等方面。通過巡檢，可以及時發現設備的異常狀況和潛在問題，如電纜老化、接觸線斷裂、設備松動等，從而采取相應的措施進行修復和處理，以保證供電系統的安全運行。

監測是通過使用先進的監測設備和技術，對供電系統的運行狀態進行實時監測和評估。監測設備包括溫度傳感器、振動傳感器、電力質量監測儀等，用于監測設備的溫度、振動、電流負載、電壓波動等參數。通過實時監測，可以及時發現設備運行中的異常情況，并提前預警，以避免故障和事故的發生。監測技術的應用還包括數據采集和分析，通過對監測數據的收集和分析，可以發現設備運行狀態和潛在問題，預測設備的使用壽命和故障風險，從而制訂相應的維護計劃和風險應對措施。例如，利用振動傳感器可以監測設備的振動頻率和振幅變化，識別設備的機械故障；利用溫度傳感器可以監測設備的溫度升高情況，預測設備的過熱風險。

定期巡檢和監測的頻率和方式應根據供電系統的特點和要求來制訂。對于關鍵設備和重要線路，巡檢和監測應更加頻繁和細致，同時需要對巡檢和監測結果及時進行記錄和整理，并形成巡檢報告和監測數據，以供后續分析和決策。

3 城市軌道交通供電系統設備維護措施

3.1 供電站設備維護

供電站是城市軌道交通供電系統的核心設施，包括變電設備、配電設備和監控系統等。相關工作人員應該定期對供電站設備進行全面檢查和測試，包括電氣連接、絕緣狀態、接地系統等方面[4]。

首先，通過定期檢查和測試，可以及時發現設備的異常狀況，保證設備的正常工作和安全性。

其次，保持供電站設備的清潔可以防止灰塵和雜物的堆積，減少設備磨損和故障。

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備的影響，延長設備的使用壽命。

最后，備品備件管理也是供電站設備維護的關鍵。應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，還應及時更換和修復設備所需的備件，避免因備件缺失而導致設備故障和停機時間延長。

3.2 接觸網設備維護

首先，由于接觸網長時間暴露在室外環境中，容易積累灰塵、污垢和雜物。因此應定期清洗接觸網，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備的可靠性，確保接觸網的穩定性和安全性。

再次，相關工作人員應該定期檢查接觸網的張力，并根據需要進行調整。適當的張力可以保證接觸網的彈性，使其能夠承受列車的牽引力和外部風力，并保持正常的供電狀態。

最后，檢測和修復破損也是接觸網維護的關鍵措施。應定期使用無損檢測技術，如紅外熱像儀、超聲波檢測等，對接觸網進行檢測，及時發現破損和缺陷。對于發現的問題，需要及時修復或更換受損部分，以保證接觸網的可靠性和安全性。

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中的關鍵設備，負責將電能供應給列車和各個電氣設備。為了確保這些設備的正常運行和供電系統的可靠性，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。應定期對這些設備進行全面的檢查和測試，包括電氣連接、電流負載、冷卻系統等方面。通過定期檢查和測試，可以及時發現設備的異常狀況，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容。應定期對設備的潤滑部件進行維護保養，確保其正常運轉，降低設備損耗。定期進行絕緣檢查，確保設備在高壓環境下的安全運行，避免絕緣破損導致設備故障和安全隱患。

最后，溫度和振動監測也是牽引變流器和配電裝置維護的重要手段。應安裝溫度和振動傳感器，實時監測設備的工作狀態，并重點關注溫度和振動的變化情況。通過監測和分析這些數據，及時發現異常情況，并采取措施進行修復和調整。

4 結語

總而言之，在城市軌道交通供電系統中，安全管理和設備維護工作至關重要。供電系統的安全管理涉及多個方面，包括安全評估和風險管理、應急預案和培訓、巡檢和監測等；設備維護包括對供電站、接觸網等設備的檢查、測試及維護保養等。合理開展安全管理和設備維護工作，可以保障供電系統的安全運行，提高供電系統的可靠性和穩定性。未來，應不斷改進安全評估方式，不斷提升供電系統的安全管理和設備維護水平，確保城市軌道交通的安全、順暢運行。