摘要：地铁供电系统的可靠安全性关系到列车的正常运营及乘客人身安全。地铁运营具有高密度和大客流量等特征，一旦发生供电故障或系统失效，造成运营中断，给运营企业带来经济的损失及社会负面影响。本文主要就地铁供电系统的可靠安全性进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：地铁；供电系统；可靠安全
一、地铁供电系统可靠安全的重要性
由于地铁供电因素的影响而造成列车行车事故的情况时有发生，如阿塞拜疆巴库地铁因车辆电气设备故障，诱发火灾造成车厢着火，浓烟毒雾造成558人死亡，269人受伤，2003年上海地铁一号线莲花路到萃庄得列车突然停电，被迫停运，原因是地铁牵引变电站直流开关跳闸，列车蓄电池亏电量，致使列车无法正常启动。2004年广州地铁1号线遭遇大停电事故，造成线路部分区间停运长达1小时，有几个地铁站受到影响造成乘客退票，社会负面影响极大。由此可见，地铁供电系统是否安全与可靠运行，对地铁列车的安全可靠运行起至关重要的作用。
二、地铁供电系统的概述
（一）地铁供电系统的外部电源地方主干电网为地铁供电系统提供外部电源，通过整体的电网设计来保证城市的正常供电，因此每个城市都具备自己的电网电源，并且能够分配和调节供电电源。
（二）主变电所作为地铁供电系统的电压处理结构，地铁主变电所的进线电压一般为110kV，个别城市采用220kV。相对于使用电压而言，主变电所接收的电压明显要高，因此主变电所通过主变压器将220kV电压变压为35kV，并通过环网系统输送到牵引变电所和降压变电所。
（三）牵引供电系统
地铁列车的电压制式为直流1500V，个别城市采用直流750V。从主变电所送来的35kV电源通过牵引变电所变压为直流1500V或直流750V，以驱动列车运行。同时，通过降压变电所变压为交流400V，以给车站设备、照明提供电力。
（四）动力照明供电系统
很多地铁设备都需要采用220v或者380v的交流电压，比如显示设备、广播设备以及灯光照明设施等。然而牵引供电系统处理之后的电压属于1500v或者750v的直流电，因此与上述设备的用电需求不符合，这时候就需要采用动力照明供电系统完成电流以及电压的过程通过降压变电所变压为交流400V，以给车站设备、照明提供电力。
（五）杂散电流腐蚀防护系统
地铁牵引供电系统通过钢轨回流，因绝缘等原因，电流难免会泄露到道床或车站结构钢筋中，对结构钢筋造成腐蚀，因此要想有效地避免出现这些情况，必须要统一的监护这些电流，并且采取有效的防护措施，这时候就需要采用杂散电流腐蚀防护系统来完成这项工作。
（六）电力监控系统
作为一个具有繁琐的步骤以及繁多的设备的系统，地铁的供电系统在地铁的安全运行中发挥了十分重要的作用，所以必须要采取有效的措施严格地监控地铁的供电系统，实时地监控其中每一个环节的作业情况，这时候就需要电力监控系统采集和管理每一个环节和步骤。
三、地铁的供电方式分析
（一）混合供电的地铁供电方式
就是有效地结合分散供电以及集中供电的方式，因此混合供电的方式具有集中供电以及分散供电的共同优点，但是其具有较高的复杂性。一混合供电的方式能够保证供电系统具备更加符合实际的外部条件、更加完善以及更加灵活的特点。
（二）集中供电的方式
地铁对若干专用的主变电所进行设置，并且以线路的长短以及用电量为根据最终将其数量和位置间隔确定下来，这是集中供电方式的主要特点。每一个地铁主变电所都要具备相互独立的两路电源，这样就能够将所需电压级的电力建立提供给地铁内部的降压供电系统以及牵引供电系统。一般来说集中式供电方式具有计费便捷、维护简单、供电方便、便于统一调度管理以及较高的可靠性等特点，其缺点就是具有较大的投资。
（三）分散式供电的方式
在分散式供电方式中并不需要具备主变电所，其主要是对降压变电所以及牵引变电所进行直接设置，同时由城市建网区域变电所进行分别供电。分散供电方式可以对原有城市电网资源进行充分的利用，然而由于属于不一样的区域变电所提供的电源，所以分散供电方式需要获得双路电源，因此必须要具备足够的沿线供电容量和变电所数量，同时地铁所在区域还要具有发达的电网，具备与其要求相符合的可靠供电电源，而且还要具备与城市电网相一致的中压网络电压。除此之外，外部的电网很容易影响到分散供电方式，所以其具有相对较差的可靠性。
四、影响地铁供电系统可靠安全性的主要因素
保证地铁安全正常运行，必须要全面分析地铁供电系统的安全性和可靠性，将供电系统中存在的薄弱环节以及安全隐患找出来，有针对性的予以解决，在使乘客的人身安全和财产安全得到全面保证的同时，还能够极大降低地铁的运行成本。
（一）地铁供电系统由供电设备组成，而这些设备的老化程度影响了供电系统是否能够正常运行，必须要将牵引供电系统设备故障模式后果分析表制作好，必须要包含设备失效后的后果以及相关问题的处理方式，只有这样才能够定性的分析故障。在将分析结果得出来之后，还要以分析结果为根据从而将地铁供电系统的可靠性和安全性的薄弱环节找出来，这样就能够使地铁供电设备故障的发生率得以有效降低，并且能够对停电的时间进行有效的控制。
（二）其次要建立地铁供电系统的安全评估指标体系，积极的利用可靠性与安全性的分析方法从而全面地分析地铁供电系统，并且将外界环境、人员配备、设备设施以及组织管理等各种安全因素作为评价方法的基础，这样指导工作人员就可以有效管理相关人员和设备。
（三）将合理的维修计划制定出来，对维修费用进行有效的控制。每年企业都要花费大量的费用维修技巧的供电系统设备，会使地铁的运营成本极大增加，如果维修频率过低，虽然可以使维修费用降低，但地铁的供电系统的故障发生率也会随之提高，而且一旦发生故障，就会带来巨大的经济损失。而增加维修次数可有效控制故障发生率，使地铁的正常运行得到保证，但是却又较高的维修费。因此必须要采用可靠性和安全性分析的方式将地铁供电系统的安全运行时间得出来，这样就能够对合理的维修计划进行制定，除了能够对运营成本进行有效的控制之外，还可以使地铁的安全正常运营得到保证。
五、地铁供电系统可靠性分析
目前分析机器供电系统可靠性的方法主要包括三种，也就是故障树分析法、故障模式后果法以及可靠框图法。其中的可靠框图法主要是将地铁供电系统中的相关关系作为主要依据，将其系统结构采用一些结构模型的可靠性框图表示出来，最后以得到的可靠性框图为根据进一步的分析地铁供电系统的可靠性。作为分析供电系统可靠性的最为常用的一种方法，可靠性框图法可以在大多数的系统状态分析中得到应用。不过我们常用的可靠性框图具有较多的种类，比如串联以及并联等。其中并联结构主要是在全部单元都出现故障的情况下，才会最终引发故障的一种形式。图1就是并联结构示意图。
表示其可靠度的公式为：Rs（t）=1－[1－R1（t）]×[1－R2（t）]…×[1－Rn（t）]
在这个公示中，系统的可靠度用Rs（t）来表示；各部分各自的可靠度用Ri（t）来表示，其中i=1，2，……，n。
串联的结构则指的是如果有任何一个单元在系统的各个单元中出现停止工作的情况，就会导致系统故障的一种结构。图2就是串联结构示意图。
表示其可靠度的公式为：Rs（t）=R1（t）×R2（t）×R3（t）…×Rn（t）
在该公式中：系统的可靠度用Rs（t）来表示；各部分各自的可靠度用Ri（t）来表示，其中i=1，2，……，n。
六、结束语
地铁现已广泛地应用到了各个城市中，并且发挥重要的作用。本文对地铁供电系统的可靠性和安全性进行了分析和介绍，简单地介绍了可靠性框图法。采用可靠性跨度法在分析地铁供电系统的可靠性和安全性中具有十分重要的作用。
参考文献：
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[2] 林飞，李志锋.2003-2004年全国电力牵引供电系统故障统计分析[J].甘肃科技纵横，2006，35（3）：27-28.
论文作者:许锐填
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
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