（中交機(jī)電工程局有限公司，北京 100088）

1 工程概況

深圳市城市軌道交通11號(hào)線工程供電系統(tǒng)采用集中式、110/35 kV兩級電壓供電方式，牽引和動(dòng)力照明共用35 kV供電網(wǎng)絡(luò)。新建機(jī)場北主變電所，同時(shí)利用9號(hào)線建設(shè)的僑城東主變電所、6號(hào)線建設(shè)的松崗主變電所、1號(hào)線延伸線已建的西鄉(xiāng)主變電所共4座主變電所為其供電。牽引供電系統(tǒng)采用DC1 500 V架空接觸網(wǎng)供電、走行軌回流方式。

2 故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在城市軌道交通運(yùn)營里程逐步增加的背景下，接觸網(wǎng)供電故障的發(fā)生概率隨之增加，應(yīng)用科學(xué)的方法探尋故障的成因并采取針對性的處理措施較為必要，可保證地鐵交通的出行安全[1]。

大數(shù)據(jù)是現(xiàn)階段信息技術(shù)領(lǐng)域的代表技術(shù)之一，文章以大數(shù)據(jù)技術(shù)為主，結(jié)合較為常見的35例接觸網(wǎng)供電故障，對故障原因、故障數(shù)量、故障占比及專業(yè)占比加以分析。導(dǎo)致接觸網(wǎng)供電故障因素復(fù)雜，可對其加以歸類，發(fā)生位置的角度包含接觸網(wǎng)本體（占比31%）、變電所（占比37%）及非供電設(shè)備（占比31%）三類。針對不同類型的故障對應(yīng)的處理方法存在差異，對列車運(yùn)行狀態(tài)帶來的影響有所差異，接觸網(wǎng)本體故障產(chǎn)生的影響較大。在針對接觸網(wǎng)供電故障的識(shí)別工作中，應(yīng)根據(jù)掌握的情況采取針對性的應(yīng)急措施，降低故障發(fā)生概率，減小故障帶來的不良影響。

3 數(shù)據(jù)特征采集

通過SCADA（supervisory control and data acquisition）系統(tǒng)的應(yīng)用，識(shí)別關(guān)鍵運(yùn)行特征，實(shí)現(xiàn)區(qū)域穩(wěn)定判別和預(yù)測。在本次分析中，采用的特征數(shù)據(jù)均源自SCADA系統(tǒng)，在特征數(shù)據(jù)的支持下確定故障的發(fā)生概率，探尋其特征與規(guī)律。

4 建模思路

數(shù)據(jù)特征參數(shù)體系中保護(hù)動(dòng)作為重點(diǎn)內(nèi)容，原因在于保護(hù)動(dòng)作與故障存在顯著的關(guān)聯(lián)，在雙邊供電的接觸網(wǎng)兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作同時(shí)運(yùn)行的環(huán)境下，各保護(hù)裝置出現(xiàn)故障的概率較低，此時(shí)可判斷是否存在短路故障，但在單邊供電的條件下難以準(zhǔn)確判斷是否存在故障或出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作的情況。

鋼軌電位與雜散電流具有較顯著的關(guān)聯(lián)性，根據(jù)此特性，若存在短路故障，在電流增加的同時(shí)雜散電流隨之表現(xiàn)出加大的變化趨勢，可見鋼軌電位有所提高，出于安全層面的考慮，OVPD將動(dòng)作合閘。通過對OVPD動(dòng)作的分析，可判斷是否存在故障或保護(hù)誤動(dòng)。

明確自動(dòng)重合閘的動(dòng)作情況有助于判斷故障的性質(zhì)，即是否為瞬時(shí)故障或永久故障。若自動(dòng)重合閘無法順利實(shí)現(xiàn)，應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合倒閘及電客車升降弓，組織試送電，判斷故障發(fā)生在變電所內(nèi)、接觸網(wǎng)內(nèi)、電客車內(nèi)等具體區(qū)域。

5 基于模型的數(shù)據(jù)分析

依托大數(shù)據(jù)的支撐作用以更加清晰的思路展開分析，在數(shù)據(jù)量逐步增加的發(fā)展趨勢下，故障的特征逐步明確。為滿足分析需求應(yīng)創(chuàng)建分析模型，OVPD動(dòng)作情況將對其產(chǎn)生顯著影響，若未出現(xiàn)故障前OVPD呈合閘的狀態(tài)，則難以在保護(hù)誤動(dòng)和真實(shí)故障中做出精準(zhǔn)的判斷。

從建模思路展開探討，考慮接觸網(wǎng)本體、變電所、非供電設(shè)備三大易發(fā)生故障的區(qū)域，探尋其保護(hù)動(dòng)作、OVPD及重合閘的情況。

保護(hù)與OVPD同時(shí)動(dòng)作時(shí)所內(nèi)設(shè)備故障概率為0，接觸網(wǎng)本體故障的發(fā)生概率較高，達(dá)到66%，排于次位的為非供電設(shè)備故障，達(dá)到34%。若僅存在框架保護(hù)或大電流脫扣等情況，所內(nèi)故障率達(dá)到100%，無其他區(qū)域的故障。

若在開關(guān)刀閘處于合位的狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出無網(wǎng)壓的狀況，此時(shí)僅有接觸網(wǎng)本體會(huì)發(fā)生故障，占比達(dá)到100%。熱過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作可能存在接觸網(wǎng)本體或所內(nèi)故障，各自發(fā)生概率一致，均為50%。

當(dāng)存在保護(hù)動(dòng)作而OVPD未動(dòng)作時(shí)，非供電設(shè)備的故障概率較高，達(dá)到64%，其他兩個(gè)區(qū)域的故障占比較小，接觸網(wǎng)本體故障為9%，所內(nèi)故障為7%。

6 地鐵供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)的組成形式

在接觸網(wǎng)的供電模式下受電弓為關(guān)鍵的應(yīng)用裝置，其在接觸網(wǎng)中行走，由此獲得電能并向電客車輸送[2]。接觸網(wǎng)的安全性將直接影響列車的運(yùn)行效果。隧道內(nèi)外的接觸網(wǎng)懸掛形式存在差異，隧道內(nèi)為架空Ⅱ型匯流排剛性懸掛的方式，隧道外選用架空柔性懸掛的方式。

從懸掛特性的角度來看，接觸網(wǎng)可分為多種形式，架空式接觸網(wǎng)較為典型，在此基礎(chǔ)上可分為柔性、剛性兩種。懸掛裝置按要求穩(wěn)定在軌道上方的指定位置，配套匯流排夾線槽，接觸導(dǎo)線可嵌入其中。

7 停電分級、停電范圍及影響

7.1 電客車故障停電

配套在電客車上的受電弓無法維持正常的運(yùn)行狀態(tài)，即出現(xiàn)故障或短時(shí)接地，干擾接觸網(wǎng)的正常運(yùn)行，使其因瞬時(shí)接地故障發(fā)生跳閘，相應(yīng)的電客車在該供電分區(qū)內(nèi)失電。針對此類故障，行車調(diào)度員應(yīng)及時(shí)告知司機(jī)，使其做出降弓的操作，而后再次升弓，由此恢復(fù)至正常供電的狀態(tài)。通常此類故障的影響范圍較小，行車狀態(tài)不會(huì)受到大范圍的影響。受電弓存在永久性接地故障時(shí)，會(huì)對正常行車狀態(tài)產(chǎn)生較大的干擾。

7.2 接觸網(wǎng)故障停電

接觸網(wǎng)供電發(fā)生故障，包括金屬故障接地、主體設(shè)備故障等多個(gè)方面，會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)失電，其作用范圍相對較大，不利于列車的正常通行。

在接觸網(wǎng)運(yùn)行期間，部分金屬類鐵絲等零配件因掉落至接觸網(wǎng)中，破壞接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性，產(chǎn)生接觸網(wǎng)跳閘失電的情況，其成因較為復(fù)雜，處理難度較大，難以在短時(shí)間內(nèi)解決。針對此問題，可通過外接設(shè)備清理接觸網(wǎng)的雜物。

接觸網(wǎng)絕緣子存在絕緣不良的情況或接觸網(wǎng)設(shè)備脫落時(shí)將出現(xiàn)故障，且會(huì)造成較長時(shí)間的失電情況，所處的供電分區(qū)難以維持正常的狀態(tài)，處理難度相對較大，為及時(shí)恢復(fù)供電狀態(tài)，需通過其他供電方式加以解除。

8 地鐵供電接觸網(wǎng)的應(yīng)急處置

8.1 創(chuàng)建高素質(zhì)的應(yīng)急指揮中心

接觸網(wǎng)停電后現(xiàn)場負(fù)責(zé)人應(yīng)及時(shí)感知情況，并與控制中心取得聯(lián)系，加強(qiáng)信息反饋，通過多方協(xié)作確認(rèn)故障信息，確保信息無誤后向值班調(diào)度長報(bào)告。在故障處理過程中，控制中心主要負(fù)責(zé)前期的應(yīng)急指揮，根據(jù)現(xiàn)場情況生成預(yù)案后交給現(xiàn)場應(yīng)急指揮部，合理調(diào)度專業(yè)人員?，F(xiàn)場指揮期間根據(jù)弓網(wǎng)故障的實(shí)際情況采取相適應(yīng)的組織規(guī)劃，若故障發(fā)生在車場，前期由場調(diào)指揮；若故障發(fā)生于正線，應(yīng)由值班站長統(tǒng)籌規(guī)劃，指揮故障處理工作。

8.2 應(yīng)急響應(yīng)

在各部門接收到故障信息后及時(shí)抽調(diào)技術(shù)專員，按制定的預(yù)案組織工作，縮短應(yīng)急救援的響應(yīng)時(shí)間。若故障發(fā)生在車場需選取距離故障點(diǎn)最近的道路，將救援車輛駕駛至該處。若故障發(fā)生在正線，為便于救援應(yīng)將救援汽車駕駛至鄰近的車站。救援前應(yīng)做足準(zhǔn)備工作，包括材料、救援裝置、人員等。安全是故障處理工作順利開展的必要前提，因此，救援人員應(yīng)加強(qiáng)自我防護(hù)，在安全環(huán)境下高效作業(yè)。

8.3 應(yīng)急處理

控制中心是故障處理流程中的核心部門。電力調(diào)度員結(jié)合故障報(bào)文，對故障的發(fā)生區(qū)域、具體類型等形成初步的認(rèn)識(shí)，再及時(shí)與行車調(diào)度工作人員溝通，由專員做出降弓操作，經(jīng)故障判斷后電力調(diào)度試圖送電，若成功則告知行車調(diào)度，再次使電客車升弓，維持單邊供電的狀態(tài)。若由于電客車故障引發(fā)的接觸網(wǎng)失電現(xiàn)象，及時(shí)通知行車調(diào)度，引導(dǎo)故障對應(yīng)的電客車回到車場，以展開全面的檢查。在送電過程中存在永久故障時(shí)，首先需斷開主要變電所隔離開關(guān)，可試送被聯(lián)跳變電所開關(guān)，可順利合閘是主跳變電所開關(guān)存在故障或上網(wǎng)隔離開關(guān)間存在電纜故障。若無法正常送電，斷開被跳變電所上網(wǎng)隔離開關(guān)，試送被跳開關(guān)，若無異常且試送成功，說明接觸網(wǎng)存在故障，由此可對其加以處理。

8.4 故障搶修

針對接觸網(wǎng)供電故障的處理應(yīng)遵循“先通后復(fù)”的原則。若故障發(fā)生在車場，場調(diào)應(yīng)與指揮部人員溝通，做好交接工作，以便搶修工作可順利開展。若故障發(fā)生在正線上，值班站長需要與指揮部人員溝通，救援隊(duì)伍負(fù)責(zé)人起引導(dǎo)作用，組織救援人員有序進(jìn)場，在明確現(xiàn)場情況后制定初步救援方案。在方案的落實(shí)過程中應(yīng)積極疏導(dǎo)乘客，減小不良影響范圍，切實(shí)保證乘客的安全。若因弓網(wǎng)故障導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或相關(guān)設(shè)施系統(tǒng)受損，將加大故障搶修的難度，因此，需要先根據(jù)受損結(jié)構(gòu)或設(shè)施的實(shí)際情況采取處置措施，為正式搶修工作創(chuàng)造安全的環(huán)境?，F(xiàn)場負(fù)責(zé)人組織人員調(diào)度，使事故區(qū)域內(nèi)的人員可快速疏散至安全區(qū)域，專業(yè)救援隊(duì)進(jìn)入現(xiàn)場，根據(jù)救援方案的要求展開救援工作。現(xiàn)場人員需要精準(zhǔn)劃定搶修區(qū)域，拉設(shè)控制線，任何與搶修作業(yè)無關(guān)的人員均不可進(jìn)入現(xiàn)場。為提高救援效率，各專業(yè)救援隊(duì)在做好自身專業(yè)工作的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)配合、協(xié)同作業(yè)，打通信息溝通渠道，縮短故障搶修的時(shí)間，恢復(fù)正常運(yùn)營狀態(tài)。

8.5 行車指揮

出現(xiàn)事故后，行車調(diào)度員應(yīng)立即做出響應(yīng)，制定行車調(diào)整方案，報(bào)值班調(diào)度長審批。在整個(gè)行車指揮工作中，將保證乘客的安全視為首要工作目標(biāo)，通過多種途徑減小不良影響，避免因處理不當(dāng)再次誘發(fā)事故。

9 結(jié)語

針對地鐵接觸網(wǎng)故障應(yīng)按照特定的思路分析與處理，重點(diǎn)考慮接觸網(wǎng)、受電弓、區(qū)間限界的實(shí)際情況，合理調(diào)度人員，通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用精準(zhǔn)鎖定故障源頭，采取針對性的處理措施，恢復(fù)正常運(yùn)營狀態(tài)。