论刚性接触网状态修

骆志勇

东莞市轨道交通有限公司

摘要：随着轨道交通刚性接触网设备的制造、安装等技术工艺的不断发展，对其维护策略和维护组织都产生了重大的影响，全世界轨道交通的运营单位也已经逐渐的意识到并开始着手，在不断的摸索探求维护策略和维护组织的新型式，特别是设备的经济效益和使用寿命周期。

关键词：刚性接触网；状态修；风险

Abstract：The equipment and installations making up the electrical systems of metro rigid overhead contactor are undergoing rapid Technological development，which in turn is having a direct impact on maintenance trategies and organisation. Transport operators all over the world are therefore increasingly looking into new forms ofmaintenance strategy，policy and organisation；

improving economic efficiency and Life Cycle Cost（LCC）in particular

Key Words：Rigid conductor system、condition based maintenance、risk

一、刚性接触网简介及状态修概念

作为运行管理人员应该在尊重客观事实的前提下及时对原有的规章制度进行修改补充，不要因循守旧，要敢于创新、敢为人先。近年刚性接触网成为国内轨道交通牵引供电的主流模式，笔者结合十多年的刚性接触网工作经验浅显的分析刚性接触网状态修的可行性，希望得到同行指导指正的同时，能够有效的推动状态修在轨道交通牵引供电领域的试点或实施。

提及刚性接触网状态修，我们首先需要对刚性接触网进行简单的介绍，刚性悬挂接触网相比较柔性悬挂接触网而言，其出现的历史较晚，刚性悬挂接触网一般应用于隧道当中，国外也有车辆段露天应用刚性接触网的先例，但是较少。传统柔性接触网各部分悬挂点处需承受悬挂的自重负荷及由补偿装置张力产生的负荷。而刚性接触网在悬挂点处除了组成设备自身的重量外，再无其它任何附加静态负荷，就内部的关联度而言，传统柔性接触网大多为连接件，且90%以上的零部件为受力件，相互之间关联密切，如个别零件“失效”，就会影响到其它零件，进而可能会使整个系统“失效”。刚性接触网除在支撑悬挂点处的零部件为受力件之外，大部分零部件无张力作用，而且其本身的零部件就少且耐用性强，只有极少的几个零部件是可移动的，且移动量微小，接触导线沿汇流排全长加牢，不承受机械应力。所以，刚性悬挂的可靠性较高，失效破坏范围小。国内外多年以来的运营经验已经证明，采用刚性悬挂接触网可以避免因接触网各种线索断线而发生的人身伤亡或设备损失，即使在短路电流作用下致使接触线部分烧损时，刚性悬挂接触网仍能保持正常的工况，而无断线之虞。因此采用刚性悬挂将大大提高隧道内接触网设备的安全性、可靠性。多年来的运营实践证明其具有占用空间少、安装简单、稳定性好、安全可靠等特点。瑞士联邦铁路网（SBB），曾经做过数据统计，比较柔性接触网和刚性接触网设备的故障，在使用刚性悬挂后故障率约减少70%。

了解刚性接触网基本特点之后，我们分析国内轨道交通行业接触网设备的维护策略，现阶段设备的维护策略基本以预防性计划修为主，故障修作为补充的维修模式。预防性计划修简单以固定的时间周期对设备进行维修，不可避免地会产生“过剩维修”，造成设备有效利用时间的损失和人力、物力、财力的浪费，甚至会引发维修故障；而故障维修显然是种应急维修，是一种运营人员都不希望启动的维修模式，是被动情况下的一种维修补充模式。“定期检测、状态维修、限值管理、寿命管理”原则下的“状态修”作为一种新的维修管理方式，越来越受到各方面的注意。随着科学发展，技术进步，以及生产组织结构的不断变化，维修方式也应适应科学发展的需要，尝试采用“不维修”、“周期修”、“状态修”等多种维修管理方式，建立一种针对具体设备运行特点的创新维修体系。

二、刚性接触网状态修条件

状态修是建立在完善接触网检测设备，提高检测手段，并科学的分析数据的基础上，下面简单对广州地铁刚性接触网状态修对应条件进行分析：

1、确定接触网各项设备的标准状态值，安全状态值和状态限界值；标准状态值是指设计或运行要求规定的技术标准值，这是设备运行的最佳状态值。安全状态值包括技术标准允许的偏差范围，设备在安全状态值内运行是绝对不应发生故障，状态限界值是指运行状态的极限偏差范围。一旦运行状态值超过限界值，将导致可靠性下降，可能导致设备发生故障。广州地铁刚性接触网从2002年投入运营以来，安全高效运营已经将近9年，投运初期，维修规程及相关参数、工艺均沿袭设计文件以及验收标准等文本，运营后根据出现设备运行状态、出现故障的情况以及日常维护维修经验，可以说积累了大量的一线现场数据和经验，维修规程以及相关参数也在不断的修正和完善。可以很有把握的确定标准值、安全值以及限界值。

2、对刚性接触网设备开展全面整治，使其各项参数符合安全運行状态值的标准；

广州地铁接触网设备的运行维护一直维持高标准严要求，确保接触网的设备参数严格符合设计初衷以及验收规范。在验收阶段接触网专业人员按照图纸和设计文件对每个点、线、面进行检查测量，严把第一道关的同时，接触网专业人员会结合实际设备运行情况，不断的归纳总结，有针对性的在设计标准和验收规范的基础上对一些设备参数进行更为严格的论证，实验和实施。对于刚性接触网设备的安全值这个前提条件，应该说比较容易实现。根据广州地铁近10年的刚性接触网运营维修经验，真正因为刚性接触网自身设备故障，造成运营停运的事件为零，造成晚点事件也是很少，基本均为瞬间故障，数秒之后重合闸成功，恢复正常供电，这点经验也是我们推行刚性接触网状态修的底气和勇气所在。

3、加强监察，制定合理的检测周期，准确掌握设备运行状态，使设备状态始终处于受控状态；广州地铁在国内首次应用刚性接触网，对于设备的状态检测方式也是不断的进行改进和完善，步巡巡检，梯车巡检以及工程车的巡视维修都是一贯的常规手段，随着科学技术的进步和仪器仪表的功能完善，后续采用电客车登程、接触网检测车以及电客车实况热滑作为刚性接触网设备的观测手段和措施，都取得了一定的效果，并且逐步建立相应的操作细则和规范。为实施周期检测打下了坚实和强大的技术基础。“状态修”关键在做好修前调查和日常巡视检查，必须做仔细。我们需要对刚性接触网设备随机资料、安装调试记录、出厂试验报告、各种状态参数、维修记录、运行记录、故障记录和异常现象记录等建立规范台账，加强巡视检查，加强观测，积累数据，摸索设备及零部件的失效规律，研究失效机理，采取预防性措施，开展维修性研究。当然也并不是说积累的这些年经验和数据就已经大功告成，深入研究设备失效机理是我们的短板。

4、建立与状态修相配套的维修工艺，购买应用可靠性高的维修机具，采用科学合理的检测手段，灵活多样的维修方法。我们以占用刚性接触网维护工作量最大比重的绝缘子为例，一直以来我们的预防性计划修都是要求每个绝缘子都必须仔细认真的观察，并且擦拭干净，隧道内污染严重，清扫工作量大。对于直流1500V牵引供电绝缘子的附盐密度一直没有权威性的规范，所以我们只能采用最原始的方法，不检测而是全部纳入维修清扫范围。这样的维护方式极大的增加了工作量，不可避免的存在过剩维修的现象。如果推行状态修，需要我们认真研究总结刚性接触网绝缘子最科学合理的附盐密度，甚至需要和科研院所合作，给出极具说服力参照力的标准，有了参数标准之后还需要我们引进先进的测量工具以及判断方式方法。如此只需要将隧道内根据实际情况划分为几种类型，对其范围内的绝缘子附盐密度进行抽样和分析即可，根据抽测结果采取相应的手段和措施。

5、建立健全与之相适应的维修体制。建章立制是推行状态修的政策基础，如何制定行之有效的管理机制和相配套的生产管理规范是确保状态修能够深入开展并且开花结果的沃土，新维修策略的推行必然会带来新的风险，我们需要结合工作经验以及数据分析，同时按照规章制度的要求尽量将风险控制在可控范围内。所以作为决策者敢于创新，敢为人先，能够给予执行者一定范围的免责条款甚至正面激励，激发执行者的承担力，使其愿意执行、推行新的维护模式。当然作为执行者也必须要对推行期间的安全运营高度负责，一切重大决策都要深思熟虑，谨慎做出，而不是贸然行事。所有上述条件都是对人的要求，制定与状态修相适应的规章制度，决策与执行都需要我们对刚性接触网有深入的认知和掌控，不是凭空创造出来的，而是全体专业人员的经验总结和智慧结晶。

三、刚性接触网状态修需注意的问题

铁路系统从1986年到2001年就已经开始试验并逐步推进柔性接触网设备的状态维修试点工作。“周期检测、状态维修、限值管理、寿命管理”的维修模式在部分铁路局管内全面推行。轨道交通和铁路系統大同小异，而且轨道交通刚性接触网的外部环境更优，当然对于新事物的产生到应用推广毕竟是一个曲折的过程，我们在充分认识到其复杂性、长期性、艰巨性及其蕴藏的巨大潜力的同时需要本着“积极、慎重、稳妥”的方针。凡是有条件开展的就积极进行；凡是涉及与行车安全关系重大的项目，检测手段尚不齐全的应慎重对待，力求稳妥。实际操作开展时可以采取试点应用，循序渐进，总结推广的思路进行，力争全面体现状态维修的准确性、及时性、适度性、经济性、安全性，保证设备的运行安全，且不降低设备的使用寿命。

推行状态修需要注意或解决的问题：

3.1、新的维修模式要制定与之配套的管理体制，如技术、计划、物资等部门的管理。尤其是涉及到考评指标，资金奖惩相关内容事项。新模式需要被允许一定的豁免权，当然不能超越安全的底线。

3.2、检测仪器仪表以及与之配套的软件，专业人员的惯性思维以及处理事务的方式方法需要不断的更新完善。

3.3、积极、慎重、稳妥地研究带电作业的可行性，这点面临的现实压力较大，因为毕竟事关人身安全，而且从来未曾尝试过，遇到的阻力可以想象。

3.4、“状态修”、“故障修”以及“预防性计划修”之间的关联关系，如何调整安排才能确保安全的前提下创造更大的社会效益和经济效益。

3.5、工程设计、设备采购以及工程施工应该尽量采用新技术、新工艺、新材料，提高可靠性和工作效率，力争做到少维修和免维修。在前期建设阶段就为状态修做好铺垫。这需要运营和其他相关接口关系单位做好沟通交流工作。同事各设计单位、设备制造商以及施工单位也需要建立一切为运营的大观念，毕竟后续的运营才是整个工程最为长久和经受考验的阶段。

四、结论

随着轨道交通的蓬勃发展以及科学技术的不断进步，牵引供电的生产组织以及人力结构必随之变革，维修方式和制度，作业方法和手段也会随之而变动，这是事物发展的客观规律，我们必须作好思想准备，未雨绸缪，才能取得运行管理的主动权，在确保接触网安全供电和经济运行的前提下，充分发挥刚性接触网设备质量的内在潜力，即利用其本身固有的可靠性，充分满足其使用寿命，力图把维修工作量减少到最低限度，做到不失修，不提前修，不过剩修，力求做到少投入，多产出。

参考文献：

[1] 吴良治、邹德裕、张锡昆《纪念电气化铁路30周年学术论文集》

[2] 林彦凯《城市轨道交通供电设备状态维修》建筑电气 2009年02期

[3] 何江海、谭冬华等《接触网维修工》中国劳动社会保障出版社

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Q溢流=mbH3/2

35.84714=0.4198*0.5412*b*13/2

b=35.62（m）

因为在原有莲花干渠位置做淹没式矩形堰设计，现状考虑到的不确定因素较多，同时还有结构处理该井需要在堰壁上设计立柱的影响等因素，本次设计堰长采用1.2的安全系数，则取b=43m，一侧堰长b1=19.25米，取20米。

6）、截流井宽度B计算：

因堰上水头为1.0m，因此设计截流井内有效水深采用H=1.0m，水力坡度按原有莲华干渠设计坡度取i=0.0014，当水量达到溢流量时，堰上断面与下流断面连成一体，可将截流井堰上部分看作一小段渠道简化计算，根据矩形断面暗沟（非满流）水力计算截流井宽度B，采用如下公式进行计算；

Q=A*V

V=1/n*R2/3*i1/2

A=BH

X=B+2*H

R=A/X

Q----流量（m3/s）采用上述Q溢流量为35847.14（l/s）

V---流速（m/s）

A—水流断面m2，

n---粗糙系数；取0.013

R---水力半径（m）

i---水力坡度；

X—湿周（m）

将上述数据带入上述公式，最终结果如下：

算出渠道宽度B=13.65m，取B=14m

堰两侧宽分别为B1=B2=4.75m。

4、结论

本实例计算采用了《给水排水设计手册》中淹没式矩形堰及非满流暗渠相结合进行综合计算，计算过程中采用流态近似分析及经验估算。本工程截流井的设置基本没有改变上游原有的水流状态，不会致使上游因堰的设置而产生雍水现象。截污井设置后避免了污水直排入江对水环境造成的影响，达到了污水截流，雨水溢流的效果。本项目的设计也得到了有关专家的认可，对于其他大型截流井的设计具有一定的指导作用和参考价值。

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放电率=电池组的实际最大放电电流/电池组的标称容量得出应该配置的电池组的容量（Ah）。

图1

例如，有一台UPS，其输出功率为1OOkVA，选择电池后各备时间为2Omin。若UPS逆变器（半桥）的工作电压是384V*2，蓄电池为两组12V（32块）电池串联而成，假定单块电池临界放电电压定为10.5V，则蓄电池组的临界放电电压为32*10.5V*2=672 V，假定负载功率因数为0.8，逆變器效率为0.8，电池放电效率为0.95，根据上述公式，最大放电电流

I=（100*1000VA*0.8）/（0.8*0.95*672）=156A

从图1可知，在要求电池后备时间为2Omin时，放电率为1.5C左右，于是电池选用容量应为100Ah，这里得到的是计算值，具体选用时应选用厂商提供的电池规格中接近100Ah的电池。

2.6 其他功能选择

从目标发展情况看来，我国UPS未来会向着模块化以及高频化的方向发展，对此，在条件满足要求的情况下，可以对该类型的UPS进行选择。同时，在对UPS进行选择时也需要其能够具有良好的通信以及智能管理功能。智能管理方面，需要保证UPS自身具有智能管理接口，以此对电池同设备的检测、运行参数以及现时等功能进行实现。网络通信方面，则支持现今网络信息传送以及公用网通信。这部分功能的配备，都对石化企业对UPS的网络化管理实现具有十分积极的意义。

参考文献：

[1] 王勇.UPS电源的选型原则[J].黑龙江科技信息.2009（29）：79-79.

[2] 朱松然 铅蓄电池技术[M].北京；机械出版社2002

[3] UPS蓄电池的选择与维护[J]电源世界2006-1-24