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【摘要】随着电力牵引系统的发展和壮大，其复杂程度越来越高，对其安全可靠性的要求越来越突出，也越来越引起人们的重视。铁路运输以安全为第一，铁道技术装备以可靠性为前提。接触网系统一旦发生灾难性的故障（如支柱倒塌、接触线断线），往往会造成重大行车事故，给人民生命和财产带来巨大损失，造成巨大的社会影响。因此，对我国接触网系统故障情况进行分析，并探討提高接触网系统可靠性非常重要。文章分析了接触网系统故障，对接触网系统可靠性进行了概述，并说明了研究现状。
【关键词】接触网；故障；可靠性；应用
中图分类号：TM922文献标识码： A
前言
近年来，随着高速铁路的发展，列车速度不断的提高，使得接触网系统的可靠性与维修性显得尤为重要。在安全可靠性方面出现问题的时候，不但会给社会和国家带来巨大的经济损失，还会造成社会秩序的混乱，影响社会的安定和繁荣。为了改进接触网运行的可靠性，不但要对各个部件主要失效模式进行机理分析和建立起相应的可靠度计算模型，估计出他们从开始工作到发生故障时间的可靠程度和工作寿命，而且还要研究它一旦发生故障是否可以在较短的时间内经过修理，恢复到原有工作状态的可维修性，更要综合权衡可靠性、维修性和经济性，使接触网系统各方面达到最优。因此，应该重视接触网可靠性和维修性工程的研究。
一、接触网系统故障
1、限于当时条件，接触网建设时标准偏低，许多接触网已不能完全适应铁路发展形势；
2、线索质量参差不齐，断线事件时有发生。例如2004年，贵阳枢纽石板哨至湖潮区间接触线断线导致停电2 h以上；2006年，襄渝线紫河至权河区间承力索断线导致停电近2 h。根据统计结果，各类断线故障累计己超过接触网故障总数的三分之一。与零部件故障不同，线索断线时往往影响面积大(严重时达多个锚段)、抢修难度大；
3、铁路运量增速较快，供电维修“天窗”兑现率低，供电设备长期处于失修状况，再加上零部件性能不稳定，往往不能及时发现、更换而导致故障发生；
4、外部环境影响导致接触网故障，如倒树、路盗、绝缘子闪络等。特别是大气污染严重，每年冬春、秋冬交替季节容易发生多起绝缘子闪络事故。例如，2006年春运期间，京广线北段、陇海线东段多次出现罕见大雾和雨雪天气，造成绝缘子表面覆冰，引发大范围污闪跳闸。
二、可靠性概述
1、可靠性的提出
随着科学技术的快速发展，产品更新换代的速度也在加快，想完全通过对试样、试制品做长时间的使用试验之后再修改设计，就难于适应市场要求，因而要求在尽可能早的时间里，即在开始设计时，就把可靠性考虑进去，这就是产品的可靠性设计。后面的工作就是可靠性试验和故障分析，包括制造工艺的可靠性，特殊工艺控制、制造环境和测量、计量控制的可靠性，操作的可靠性，外购件的管理、图纸技术文件管理、包装运输、用户培训等过程的受控状态。只有设计与制造全过程的可靠，才能提供产品的可靠性。
2、可靠性分析方法
（1）模拟法的特点是将系统分成许多元素，这些元素的特性可通过概率分布加以预测，然后将这些元素特性组合起来确定系统可靠性。该方法灵活且不受系统规模限制(计算量与系统规模成线性关系)，但是耗时多而且精度不高。
（2）解析法的特点是根据系统的结构、系统和元件的功能以及两者之间的逻辑关系，建立系统的可靠性模型，通过递推或迭代等数值计算方法求解此模型，获得系统的各项可靠性参数。解析法的主要优点：1）物理概念清楚；2）模型精度高。但是，当系统增加元件或发生变化时，计算量将呈指数增长。
三、国内外研究现状
1、国内研究现状
与国外相比，我国铁路部对可靠性工程的研究起步较晚，应用较少。我国铁路部门的工作主要集中在“车辆可靠性”方面我国引进可靠性技术（理论）只有不到30年的历史。20世纪90年代初，国内首次提出牵引供电系统可靠性问题。从公开的资料看，有代表性的工作主要有以下几方面：
（1）研究建立了单边、双边2种供电方式下供电臂的供电可靠性指标计算公式。
（2）提出了牵引供电系统实行可靠性系统工程的必要性、实现步骤和方法。
（3）讨了接触网典型零部件的可靠性设计方法，总结了接触网系统可靠性工程的研究范畴。
（4）分析了电气化铁道弓网故障及其产生的原因，提出了在接触网设计中提高可靠性、减少弓网故障的一些具体措施和建议。
2、国外研究现状
美国对于可靠性的研究始于二次世界大战，当时雷达系统已发展很快而电子元件却故障频繁。因此早期可靠性研究重点放在故障占大半的电子管方面。1942年美国麻省理工学院对真空管的可靠性作了深入的调查研究。
日本于1956年由美国引进可靠性技术，之后，日本将可靠性技术推广到民用工业部门取得了很大成功，大大提高了其产品的可靠性，带来了巨大的经济效益。此外，其他如英国、德国等国家也广泛开展了铁道方面的可靠性工程的研究。
四、可靠性研究的建议
1、明确接触网系统的可靠性评估范围和目标值，建立适用于接触网系统的可靠性分析指标体系。建议对接触网系统的可靠性评估应分区域逐级拆分，即先以开关为分隔点，以越区供电为备用原则，将接触网系统分为区间、车站、供电线等区域，分析各区域之间的失效逻辑关系，再对各个区域内细化，如以锚段为单位分析失效关系，然后根据设备原件的可靠性参数来分析锚段内的不同工况腕臂柱的失效率，最后得出整个系统的可靠性评估结果。
2、接触网可靠性由局部至整体可分为零部件可靠性、结构可靠性及系统可靠性前一级可靠性数据及同级间的逻辑关系直接决定了后一级可靠性。分析同级间逻辑关系是仁者见仁、智者见智的问题，方法不同、结论不同。目前所采用的故障树方法将接触网系统划分成5部，为研究接触网系统可靠性提供了参考，但划分方式是否与实际情况相吻合需要进一步验证。
3、接触网零件的制造
根据接触网零件的功能、材质、形状，采用相应的制造方法，是保证实现其可靠性的基础。各种加工工艺各有其优缺点，从提高可靠性的角度出发，应优先采用锻造、挤压等可提高材料性能、缺陷较少的加工工艺。按照零部件受力特点等因素选择其材质、加工工艺、安全系数，对个别还未完全定型零部件可适当加大安全系数；对振动要求较高的接触网零部件还须考虑其耐疲劳特性。相应紧固件应考虑必要韵冗余或防松措施，等等。
4、可靠性分配
可靠性分配就是根据系统设计任务书规定的可靠性指标，按照一定的方法合理地分配到各分系统或部组件，确定薄弱环节，采取有效的措施改进设计，从而保证各部组件、各分系统以及全系统达到可靠性指标要求。可靠性分配的目的就是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求的指标合理设定接触网系统的参数，控制所需的成本。
5、由于接触网系统失效模式受多种因素影响，变化极其复杂并存在高度的非线性和非确定性特征。在目前数据较为匮乏韵情况下，采用非线性理论研究接触网可靠性不失为一种可行的方法。
五、结束语
接触网系统的可靠性是严重影响电气化铁路可靠性的一个十分关键的因素，接触网零件的可靠性是接触网可靠性的基础。目前国内外对接触网可靠性分析研究还比较少，还存在很多的需要完善的地方，许多理论和实际问题需要研究和解决。
参考文献:
[1]林飞，罗君，李志锋．2003—2004年全国电力牵引供电系统故障统计分析．甘肃科技纵横，2006，35(3)：27．28
[2]戚广枫．提高客运专线接触网可靠性的思考[J]．中国铁路，2005，9(6)：29～31．
[3]张成祥，吴功平等．接触网支持悬挂系统的动态特性研究[J]．铁道标准设计．2004，96(4)
[4]罗松松．接触网系统可靠性与维修性研究．西南交通大学硕士学位论文，2006
【关键词】接触网；故障；可靠性；应用
中图分类号：TM922文献标识码： A
前言
近年来，随着高速铁路的发展，列车速度不断的提高，使得接触网系统的可靠性与维修性显得尤为重要。在安全可靠性方面出现问题的时候，不但会给社会和国家带来巨大的经济损失，还会造成社会秩序的混乱，影响社会的安定和繁荣。为了改进接触网运行的可靠性，不但要对各个部件主要失效模式进行机理分析和建立起相应的可靠度计算模型，估计出他们从开始工作到发生故障时间的可靠程度和工作寿命，而且还要研究它一旦发生故障是否可以在较短的时间内经过修理，恢复到原有工作状态的可维修性，更要综合权衡可靠性、维修性和经济性，使接触网系统各方面达到最优。因此，应该重视接触网可靠性和维修性工程的研究。
一、接触网系统故障
1、限于当时条件，接触网建设时标准偏低，许多接触网已不能完全适应铁路发展形势；
2、线索质量参差不齐，断线事件时有发生。例如2004年，贵阳枢纽石板哨至湖潮区间接触线断线导致停电2 h以上；2006年，襄渝线紫河至权河区间承力索断线导致停电近2 h。根据统计结果，各类断线故障累计己超过接触网故障总数的三分之一。与零部件故障不同，线索断线时往往影响面积大(严重时达多个锚段)、抢修难度大；
3、铁路运量增速较快，供电维修“天窗”兑现率低，供电设备长期处于失修状况，再加上零部件性能不稳定，往往不能及时发现、更换而导致故障发生；
4、外部环境影响导致接触网故障，如倒树、路盗、绝缘子闪络等。特别是大气污染严重，每年冬春、秋冬交替季节容易发生多起绝缘子闪络事故。例如，2006年春运期间，京广线北段、陇海线东段多次出现罕见大雾和雨雪天气，造成绝缘子表面覆冰，引发大范围污闪跳闸。
二、可靠性概述
1、可靠性的提出
随着科学技术的快速发展，产品更新换代的速度也在加快，想完全通过对试样、试制品做长时间的使用试验之后再修改设计，就难于适应市场要求，因而要求在尽可能早的时间里，即在开始设计时，就把可靠性考虑进去，这就是产品的可靠性设计。后面的工作就是可靠性试验和故障分析，包括制造工艺的可靠性，特殊工艺控制、制造环境和测量、计量控制的可靠性，操作的可靠性，外购件的管理、图纸技术文件管理、包装运输、用户培训等过程的受控状态。只有设计与制造全过程的可靠，才能提供产品的可靠性。
2、可靠性分析方法
（1）模拟法的特点是将系统分成许多元素，这些元素的特性可通过概率分布加以预测，然后将这些元素特性组合起来确定系统可靠性。该方法灵活且不受系统规模限制(计算量与系统规模成线性关系)，但是耗时多而且精度不高。
（2）解析法的特点是根据系统的结构、系统和元件的功能以及两者之间的逻辑关系，建立系统的可靠性模型，通过递推或迭代等数值计算方法求解此模型，获得系统的各项可靠性参数。解析法的主要优点：1）物理概念清楚；2）模型精度高。但是，当系统增加元件或发生变化时，计算量将呈指数增长。
三、国内外研究现状
1、国内研究现状
与国外相比，我国铁路部对可靠性工程的研究起步较晚，应用较少。我国铁路部门的工作主要集中在“车辆可靠性”方面我国引进可靠性技术（理论）只有不到30年的历史。20世纪90年代初，国内首次提出牵引供电系统可靠性问题。从公开的资料看，有代表性的工作主要有以下几方面：
（1）研究建立了单边、双边2种供电方式下供电臂的供电可靠性指标计算公式。
（2）提出了牵引供电系统实行可靠性系统工程的必要性、实现步骤和方法。
（3）讨了接触网典型零部件的可靠性设计方法，总结了接触网系统可靠性工程的研究范畴。
（4）分析了电气化铁道弓网故障及其产生的原因，提出了在接触网设计中提高可靠性、减少弓网故障的一些具体措施和建议。
2、国外研究现状
美国对于可靠性的研究始于二次世界大战，当时雷达系统已发展很快而电子元件却故障频繁。因此早期可靠性研究重点放在故障占大半的电子管方面。1942年美国麻省理工学院对真空管的可靠性作了深入的调查研究。
日本于1956年由美国引进可靠性技术，之后，日本将可靠性技术推广到民用工业部门取得了很大成功，大大提高了其产品的可靠性，带来了巨大的经济效益。此外，其他如英国、德国等国家也广泛开展了铁道方面的可靠性工程的研究。
四、可靠性研究的建议
1、明确接触网系统的可靠性评估范围和目标值，建立适用于接触网系统的可靠性分析指标体系。建议对接触网系统的可靠性评估应分区域逐级拆分，即先以开关为分隔点，以越区供电为备用原则，将接触网系统分为区间、车站、供电线等区域，分析各区域之间的失效逻辑关系，再对各个区域内细化，如以锚段为单位分析失效关系，然后根据设备原件的可靠性参数来分析锚段内的不同工况腕臂柱的失效率，最后得出整个系统的可靠性评估结果。
2、接触网可靠性由局部至整体可分为零部件可靠性、结构可靠性及系统可靠性前一级可靠性数据及同级间的逻辑关系直接决定了后一级可靠性。分析同级间逻辑关系是仁者见仁、智者见智的问题，方法不同、结论不同。目前所采用的故障树方法将接触网系统划分成5部，为研究接触网系统可靠性提供了参考，但划分方式是否与实际情况相吻合需要进一步验证。
3、接触网零件的制造
根据接触网零件的功能、材质、形状，采用相应的制造方法，是保证实现其可靠性的基础。各种加工工艺各有其优缺点，从提高可靠性的角度出发，应优先采用锻造、挤压等可提高材料性能、缺陷较少的加工工艺。按照零部件受力特点等因素选择其材质、加工工艺、安全系数，对个别还未完全定型零部件可适当加大安全系数；对振动要求较高的接触网零部件还须考虑其耐疲劳特性。相应紧固件应考虑必要韵冗余或防松措施，等等。
4、可靠性分配
可靠性分配就是根据系统设计任务书规定的可靠性指标，按照一定的方法合理地分配到各分系统或部组件，确定薄弱环节，采取有效的措施改进设计，从而保证各部组件、各分系统以及全系统达到可靠性指标要求。可靠性分配的目的就是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求的指标合理设定接触网系统的参数，控制所需的成本。
5、由于接触网系统失效模式受多种因素影响，变化极其复杂并存在高度的非线性和非确定性特征。在目前数据较为匮乏韵情况下，采用非线性理论研究接触网可靠性不失为一种可行的方法。
五、结束语
接触网系统的可靠性是严重影响电气化铁路可靠性的一个十分关键的因素，接触网零件的可靠性是接触网可靠性的基础。目前国内外对接触网可靠性分析研究还比较少，还存在很多的需要完善的地方，许多理论和实际问题需要研究和解决。
参考文献:
[1]林飞，罗君，李志锋．2003—2004年全国电力牵引供电系统故障统计分析．甘肃科技纵横，2006，35(3)：27．28
[2]戚广枫．提高客运专线接触网可靠性的思考[J]．中国铁路，2005，9(6)：29～31．
[3]张成祥，吴功平等．接触网支持悬挂系统的动态特性研究[J]．铁道标准设计．2004，96(4)
[4]罗松松．接触网系统可靠性与维修性研究．西南交通大学硕士学位论文，2006