雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛中間柱正定位支持裝置可靠性分析

張力宏（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東　廣州　510000）

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雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛中間柱正定位支持裝置可靠性分析

張力宏（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州510000）

采用故障樹(shù)分析法對(duì)接觸網(wǎng)雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置進(jìn)行了系統(tǒng)可靠性分析，經(jīng)過(guò)計(jì)算探討了雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置各零部件可靠性對(duì)于整個(gè)裝置可靠性的影響，計(jì)算結(jié)果顯示在整個(gè)裝置中可直接導(dǎo)致系統(tǒng)故障的部件和起支撐作用部件的可靠性對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響較大。

接觸網(wǎng)；中間柱；支持裝置；可靠性

城市軌道交通供電系統(tǒng)將引入的外部電源經(jīng)降壓、整流后通過(guò)接觸網(wǎng)或接觸軌供給電力機(jī)車。接觸網(wǎng)是沿軌道線路上空架設(shè)，向電客車供給電能的特殊形式的輸電線路。是城市軌道交通的重要行車設(shè)備。在城市軌道交通中應(yīng)用廣泛。隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，城市軌道交通在城市交通領(lǐng)域的重要性不斷提升，不斷增加的客流量對(duì)于列車的安全性和準(zhǔn)點(diǎn)率的要求不斷提升，接觸網(wǎng)的可靠性直接關(guān)系到列車的安全性和準(zhǔn)點(diǎn)率。支持裝置是接觸網(wǎng)的重要組成部分，支持裝置的可靠性對(duì)于的接觸網(wǎng)的可靠性意義重大。

1　接觸網(wǎng)

1.1接觸網(wǎng)的分類及組成

根據(jù)架設(shè)方式的不同，接觸網(wǎng)分為柔性接觸網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)，由于架設(shè)簡(jiǎn)單，在城市軌道交通初期大量采用了柔性接觸網(wǎng)供電方式。根據(jù)懸掛方式的不同柔性接觸網(wǎng)可分為簡(jiǎn)單懸掛接觸網(wǎng)和鏈形懸掛接觸網(wǎng)兩種類型，根據(jù)吊索形式及數(shù)量的不同鏈形懸掛又分為簡(jiǎn)單鏈形懸掛、彈性鏈形懸掛和復(fù)鏈形懸掛。簡(jiǎn)單鏈形懸掛具有相對(duì)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、受流情況良好，可適應(yīng)高速列車等特點(diǎn)，被廣泛使用。如圖1所示，柔性接觸網(wǎng)主要由支柱與基礎(chǔ)、支持定位裝置、接觸懸掛及附加導(dǎo)線等部分組成。

圖1　接觸網(wǎng)

1.2支持定位裝置

支持定位裝置是用來(lái)懸掛接觸線并將懸掛負(fù)荷傳遞給支柱的裝置。支持裝置可分為腕臂型和軟、硬橫跨型三種類型。軟、硬橫跨型主要用于站場(chǎng)等場(chǎng)所的多股道接觸網(wǎng)的懸掛。腕臂型支持裝置主要用于單股道接觸網(wǎng)的懸掛。腕臂型支持裝置由腕臂、拉桿、絕緣子、定位裝置等組成。雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置由腕臂底座、平腕臂、斜腕臂、棒式絕緣子、定位管支撐等組成，如圖2所示。

圖2　雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置

2　可靠性的定義及失效分析方法

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。可靠性用概率來(lái)表示。用概率來(lái)度量可靠性時(shí)，用來(lái)度量可靠性的概率就叫可靠度。討論系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題時(shí)，必需明確對(duì)象、使用條件、使用期限、規(guī)定的功能等因素。

目前常用的可靠性失效分析方法有故障樹(shù)分析法、事件樹(shù)分析法和可靠性框圖分析法。故障樹(shù)分析法采用邏輯分析方法，直觀、明了、思路清晰、邏輯性強(qiáng)，在系統(tǒng)可靠性分析中得到了廣泛應(yīng)用。在利用故障樹(shù)分析法分析系統(tǒng)可靠性的過(guò)程中，首先要確定故障樹(shù)的頂事件，然后分析造成頂事件發(fā)生的原因，再根據(jù)這些原因確定造成這些原因出現(xiàn)的事件，以此類推確定導(dǎo)致頂事件發(fā)生的各類事件。

3　雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置的可靠性分析

雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置如圖3所示，由腕臂、腕臂底座、絕緣子、定位管支撐、定位管等組成。其中腕臂底座、絕緣子用于將負(fù)荷傳遞給支柱，定位管、定位線夾用于懸掛接觸線。

圖3　雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置結(jié)構(gòu)圖

為準(zhǔn)確判斷腕臂各部位對(duì)系統(tǒng)的影響，將腕臂分成了16、18、19、20、21共5部分，設(shè)設(shè)備傾限或接觸線脫離支持裝置時(shí)系統(tǒng)故障，設(shè)定位雙環(huán)連接在19上，定位管支撐兩端分別連接在16和20上，部件故障指部件斷裂。則造成系統(tǒng)故障的事件主要有以下三類：

3.1支撐整個(gè)支持裝置的部件故障造成設(shè)備傾限

支柱故障，腕臂下底座、腕臂上底座同時(shí)故障，腕臂下底座和與平腕臂相連的棒式絕緣子同時(shí)故障，腕臂上底座和與斜腕臂相連的棒式絕緣子同時(shí)故障，與平腕臂相連的棒式絕緣子和與斜腕臂相連的棒式絕緣子同時(shí)故障。

3.2部分部件故障造成平腕臂或斜腕臂傾限、接觸線脫離支持裝置

棒式絕緣子、定位管支撐同時(shí)故障，定位雙環(huán)故障，支持器故障，定位管故障，定位線夾故障。

3.3腕臂故障造成傾限

16和與斜腕臂相連的棒式絕緣子同時(shí)故障，19和與平腕臂相連的棒式絕緣子同時(shí)故障，16與19同時(shí)故障，16與腕臂下底座同時(shí)故障，19與腕臂上底座同時(shí)故障，16與20同時(shí)故障，17與21同時(shí)故障。

根據(jù)各種故障類型可畫(huà)出系統(tǒng)故障的故障樹(shù)如圖4所示（圖中各部件故障的事件用各部件編號(hào)表示）。

圖4　系統(tǒng)故障故障樹(shù)

設(shè)某部件單獨(dú)故障即引起系統(tǒng)故障的事件為事件Ai（i= 1、2、3…），兩個(gè)部件一起故障才能造成系統(tǒng)故障的事件為事件Bi（i=1、2、3…），設(shè)除部件單獨(dú)故障引起系統(tǒng)故障的事件外，系統(tǒng)故障下層其余各事件為事件Ci（i=1、2、3…），設(shè)系統(tǒng)故障為事件D。則：Ci=Bi1∩Bl（i=1、2、3…，1≠i），D=A1∪A2∪…∪An∪C1∪C2∪…∪Cn

忽略多項(xiàng)式中對(duì)結(jié)果影響較小的項(xiàng)，則對(duì)系統(tǒng)故障率影響最大的有：x1、x2、x3、x9、x10、x11、x12、x13、x15、x16。其中 x9、x10、x11、x12、x13均為一旦故障均可直接引起接觸線脫離支持裝置（所設(shè)系統(tǒng)故障中的一種）的部件的故障率。x1、x2、x3、x15為支持裝置的支撐部件的故障率。

4　結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)接觸網(wǎng)雙承雙導(dǎo)簡(jiǎn)單鏈形懸掛直線中間柱正定位支持裝置進(jìn)行了可靠性分析。利用故障樹(shù)分析法建立系統(tǒng)故障樹(shù)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，可直接導(dǎo)致系統(tǒng)故障的部件以及支持裝置的支撐部分的可靠性對(duì)系統(tǒng)的可靠性影響最大。設(shè)備生產(chǎn)中可通過(guò)提高這些對(duì)系統(tǒng)可靠性影響較大元件的可靠性來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。

［1］于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.

［2］程五一，王貴和，呂建國(guó).系統(tǒng)可靠性理論［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］程五一，李季.系統(tǒng)可靠性理論及其應(yīng)用［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

［4］吉鵬霄，張桂林，等.電氣化鐵路接觸網(wǎng)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

張力宏（1987-），男，中級(jí)工程師，本科，畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)，電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)，申報(bào)專業(yè)：城市軌道交通供電。

U225

A

2095-2066（2016）14-0195-02

2016-5-1