基于地铁事故对供电系统的分析

蔡汉峰

（中铁二十二局集团电气化工程有限公司 北京市 100076）

1 概 述

地铁作为一种独立的交通系统，受到地面道路的影响较小。属于有轨的交通工具，它的运输组织、功能的实现、安全的保证应遵循一定的规则，工作人要按规程操作。为了保证地铁列车运行安全、正点，在集中调度、统一指挥的原则下，这就需要制定一系列规章制度来规范。

1.1 供电系统

城市轨道交通系统中，地铁的供电系统是最为基础的设施，它是为了轨道交通系统中的各种用电设备提供动力的电源，以确保交通列车和各种设备正常的运行。通常我们称由电源系统和输配电系统组成的能产生电能并供应和给设备输送所需电的系统为供电系统。而所谓的地铁供电系统，就是为地铁的运营提供电能的系统。地铁是由电力牵引电动的列车，电能是动力；还有，地铁中的辅许多助设施，其中包括照明、排水通风、空调、信号、通信、防灾报警等等，也都是依靠电力系统供电的。

一般地铁的供电电源是来自城市的电网，通过城市电网的电力系统和地铁供电系统实现输送，以一定的电压供电。另外，系统主要有外部供电和地铁内部供电两部分。选择何种供电系统，就要根据需求来加以权衡取舍。

1.2 供电系统分类及分析

根据用电性质的差异，系统也可分为两部分：牵引供电系统和动力照明供电系统。而其中的牵引供电系统有牵引变电所和牵引网两部分，动力照明供电系统有降压变电所和动力照明配电系统。

其中，牵引供电的系统分别有主变电所、牵引变电所、接触网、电力监控和供电缆网等部分，实现对地铁车辆牵引；动力照明的供电系统有降压变电所、低压母线排、配电设备、线缆和用电设备等部分。

通常城市轨道交通供电系统的组成由主变电所；牵引变电所；降压变电所三部分组成。主变电所组成部分分别有：

（1）主变压器；

（2）110 kV GIS组合电器；

（3）主变电所的二次设备；

（4）环网电缆。

这样，在建设地铁轨道系统的时候，都需要统筹兼顾，做好各个主要组成部分的设计建设工程。只有做好每一步，才能确保运行的安全。

2 供电方式

主要的供电方式有：“第三轨供电方式”、“接触网供电方式”。第三轨供电方式是在列车运行时，靠车辆底部的电刷接触受流轨而传导电力，天津地铁一号线就是用这种供电方式；接触网供电是在轨道的上方架设高压线，输入直流电作为牵引的动力。第三轨供电的距离一般低于30 km，而接触网供电就可达60 km以上。

第三轨供电方式优势分析：它是安装在轨道的梁上，车辆与第三轨接触面大而且对其磨损小。易于安装，而且检修方便、维护简单，寿命也很长，可减少牵引变电所数量和投资。

而从技术上来讲，车辆在高速之下并不能准确地抓紧带电轨，所以采用第三轨供电的轨道线的速度不受到限制。另外，第三轨还存在电流的流失问题。由于带电道接近地表，尽管安装有整体绝缘支架，但还是仍会有电流的流失。供电方式的选择，在各个省份、城市都会有所不同，当然在技术上的问题是主要的约束。经济的选择轨道系统供电方式，是设计师考虑主要因素。

3 供电方式区别

（1）接触网供电，列车上方电网的电压为1 500 V。此法安全系数较高，技术含量很大，而且铺设难度大，所以费用高昂。广州、上海等城市的地铁线路就用此法。

（2）第三轨，不是列车运行的轨道，供电的是与轨道平行的第三轨道，是用较轻的工型钢铺设而成的。第三轨其实就是在两轨道的中间加一条钢轨，在钢轨上面涂上一层易导电金属，然后由机车集电头接电。

目前我国各大城市地铁都是采用接触网，但有些地方用的是第三轨。地铁列车是用电驱动的。第三轨在线路旁边铺设的一条通电轨，与接触网供电方式有区别。地铁的铁轨确实是有电的，只是不会致人死亡。轨上电压高达几十万伏，但电流非常小。真正能致人死亡的是第三轨，第三轨常是在站台下面，那是地铁真正供电轨。所以，就各方面考虑，接触网是地铁供电比较安全的选择。

4 事故案例分析

4.1 事故背景

2011年9月27日14：10分，上海地铁10号线新天地站设备发生故障，上海交通大学至南京东路上下行是采用电话闭塞的方式，列车需要限速运行。在期间14：51分列车豫园至老西门下行的区间两列车发生追尾，14点51分，虹桥路站至天潼路站9站路段实施临时封站措施，其余两端采取小交路方式保持运营，启动公交配套应急预案，公安、武警等赶赴现场协助疏散。截至2011年9月27日20：38分，两列事故列车内500多名乘客已经全部撤离车站，经初步统计，约有伤员40余名，大部分为轻微伤乘客，未发现重伤。这一起事故，引起全国人们的广泛关注，事故原因，更是人们谈论的话题。

4.2 事故分析

上海地铁的这一起地铁追尾事故一部分是缘于供电系统的故障，也就是在供电网络信号上出现的问题。

上海地铁10号线事故当日下午公布的调查结果认为，起因于当天设备失电，使运营信号中断，地铁10号线行车作业人员即采取人工调度行车方式，但是有关人员未能严格执行相关管理规定，导致事故发生。

虽然这一最新进展中明晰了有关人员在人工调度行车方式阶段的失职行为，但是“设备失电”导致“运营信号中断”的表述并未能厘清公众的疑惑，即为何信号失电。

地铁供电根据功率大小、安全等级大小的不同分为动力线、控制用电、辅助设备供电、车辆用电几种。控制通信信号系统的供电是控制用电。

一般而言，除了正常的供电之外，根据地铁规范要求，任意变电所必须有两路电源。通信信号更是自带供电电源，就像蓄电池一样，作为应急电源来用，容量很小，大概可以供电半小时左右，可以避免信号系统突然断电。在两路的电源供电，通信信号系统也具有电源的情况下，什么情况导致必须切换人工调度目前仍不得而知，这些都有待进一步的调查。人为因素造成的事故，当然也不能排除，但是轨道建设的质量问题，以及在系统维护上的技术问题，都是可能的原因。

一条地铁供电的系统的建设周期通常较长，需要4～5年的时间，这就需要我们在建设和实际操作的过程中，根据地铁供电系统的特点，利用项目管理工作分解知识，对地铁供电系统项目管理内容进行全面分解，绘制地铁供电系统分解图。根据地铁供电系统任务分解图和项目人员构成，把每项工作进行了责任分配，形成了项日责任矩阵，使每项任务落实到人，做到责任分明、有法可依。

5 国内地铁建设情况

随着经济的增长，社会的需求也越来越大，对于交通设施的建设更是亟待解决的问题。所以各个大城市都加大了对轨道交通的建设，以满足人们的出行需要。下面就列举一些主要城市在这方面的建设情况：

（1）广州地铁1号线在机电设备系统中采用的管理模式是：主要是对地铁机电各个子系统的内在的质量、整体的性能、相互之间的接口进行组织、协调、监督、管理等，并对项目的安排进行规划。

（2）广州地铁2号线在总结1号线经验的基础上，由广州地铁总公司和中铁电气化勘测设计研究院合作，实施了项目管理的工程设备质量的管理机制。

（3）南京1号线一期工程供电系统于2001年实施了项目管理系统的建设，这个任务是由中铁电气化勘测设计研究院独立承担完成。

（4）北京地铁大部分是第三轨供电方式。常规线路一般采用第三轨上部受流的方式，机场线则是第三轨下部受流的方式。

系统地作好地铁轨道建设规划，借鉴、引进国外的先进技术，是加快我国地铁建设的基本原则。针对每条地铁线，要采用项目管理的理念做好前期和后期的规划。

一些大学生提出了改造地铁闸机成为发电装置的创意。这一创意在地铁闸机内安装发电机，再连接蓄电池，乘客每经过一次闸机，三辊闸滚动就会带动整个装置发电，这样发出来的电虽然微弱，但经过测算得出，电力应该可以给地铁广告牌供电。这样可以辅助地铁的供电，当然这也只是一方面的辅助供电策略。

地铁的信号系统是城市轨道交通机电系统中最核心、最关键，也是技术含量最高的系统，其发展离不开工业软件的有力支撑。所以，在今后的我国地铁轨道交通建设方面上，要加快自行研制自己的地铁信号系统。只有这样才能更好地建设城市交通，解决交通的问题。

6 结 语

我国地铁建设开始于1965年，到2010年，有地铁的城市主要有北京、上海、天津、南京、广州、深圳、沈阳等。其中，北京、上海等已经有了十多条地铁运营线路。到2010年底，我国拥有地铁运营线路42条，运营线路总长度达到1 217 km了。

近年来，我国地铁建设进入到一个大跨越的时期。一线的城市继续拓展地铁线路，二、三线城市地铁项目也申请着。在寸土寸金的大都市里，地铁已经成为占用土地和空间最少、运输能量最大、运行速度最快、环境污染最小、乘客最安全舒适的理想交通方式。50多年来中国的地铁建设取得了不错成绩，缓解了城市交通压力。但是与国外相比，我国地铁建设起步得较晚，所以至少在未来十多年期间内还是发展的黄金时期。