新形势下,我国高速客运专线正处于日新月异的跨越式发展阶段,到2020年将达到1.6万公里。牵引供电系统(TPS)作为高速客运专线的重要子系统,为动车组的持续运行提供动力来源,所以牵引供电系统的可靠直接关系到铁路运输的稳定与安全。牵引供电系统可靠性研究能够为铁路运营决策、维修计划的制定提供重要的理论依据,进而能够为铁路的安全运营、稳定运输保驾护航。鉴于牵引供电系统可靠性研究的重要意义,重点围绕牵引供电系统的结构组成、维修因素、继电保护及软件开发四个主题展开关联研究,致力于发现维修和保护与牵引供电系统可靠性的定量关系,以提高牵引供电系统的可靠性,更好地为客运专线服务。系统阐述了牵引供电系统可靠性的研究意义、研究现状,从现有文献中寻找了相关研究的重要切入点：考虑维修和考虑保护的牵引供电系统可靠性研究。针对牵引供电系统的结构特点,将3F技术(即综合故障模式及后果分析(FMEA)、故障树分析(FTA)和故障报告、分析及纠正措施系统(FRACAS)等三项技术)引入到牵引供电系统的可靠性研究中,分别进行了TPSFMEA、TPSFTA、TPSFRACAS等三项工作,论述了牵引供电系统3F(3TPSF)技术的综合应用。3TPSF技术是一个相互作用的有机组合,可以理顺故障事件的前因后果,有效地积累系统的可靠性数据,防止类似事件的再现,不失为一种研究牵引供电系统可靠性的实用方法。维修是影响牵引供电系统可靠性的重要因素之一,为说明维修对牵引供电系统可靠性的定量影响,选定以牵引变电所电气主接线为研究对象。首先,针对基本串并联系统的可靠性,详细阐述了其理论分析过程及特征结果；然后,在基本系统分析的基础上,建立了牵引变电所电气主接线的不可维修和可维修可靠性模型,给出了两种模型的平均无故障工作时间(MTTF)和平均首次故障前工作时间(MTTFF)的计算策略；最后,通过对比分析不可维修与可维修两种模型的MTTF和MTTFF的计算结果以及三种电气主接线的计算结果,得出如下结论：可维修模型的MTTFF值始终大于可维修模型的MTTF值,可维修模型的MTTFF值始终大于不可维修模型的MTTFF值,可维修模型的MTTF值与不可维修模型的MTTF值的比较则取决于部件维修率的大小。这些结论对牵引供电系统的可靠性规划、设计以及维修策略和标准的制定都有指导意义。继电保护系统作为牵引供电系统安全运行的第一道防线,而且如今高速客运专线的继电保护都采用多功能数字保护装置。为说明继电保护系统与牵引供电系统的内在联系,以数字保护的基本功能为出发点,考虑了保护系统故障的四种起因：硬件、软件、辅助设备和人为失误,在此基础上建立了保护系统／牵引供电系统部件可靠性模型,另外,还考虑了对系统起重要影响的检测和维修过程中的人为失误、定期检修效率、自检的不同可靠性水平、近后备保护误动和断路器失效,并区分了定检和自检分别在检测拒动和误动两种故障模式时的不同。通过算例定量分析了硬、软件故障如何影响系统可靠性,定检周期、自检周期对系统可靠性的影响,计算了保持系统最大正常工作概率的条件下的最佳定检周期和自检周期。所建立的模型能验证多种问题与系统可靠性的关系,满足了多种因素的分析需要。为了更方便、更快捷地进行牵引供电系统的可靠性分析,以现有文献应用成熟的FMEA和FTA为理论依据,研制了一套“客运专线牵引供电系统可靠性评估和数据管理平台”,可以实现牵引供电系统的FTA的建树分析和FMEA的建表分析以及对相关设备的可靠性数据进行有效的管理。