城轨信号系统电源配置方案探讨

城轨信号系统电源配置方案探讨

李芳

李芳

南京地铁运营有限责任公司江苏南京210012

【摘要】在城市轨道交通行业，信号系统保障了列车的安全运行，提高了列车的运行效率，对优化城市轨道交通运输起着重要的作用，为保证信号系统能够持续不间断可靠运行，整个信号系统设备的供电稳定必不可少，所以对于一条城市轨道交通线路的信号电源配置方法尤为重要。本文就电源系统在城轨信号设备的配置进行一定的分析与探讨。

【关键词】信号系统；电源配置方案；UPS

1引言

信号系统是城轨交通行业的一个重要组成，防护列车运行安全，提高了列车运行效率及运行的正点率，提高了区间列车运行的通过能力，为城轨列车安全运行起到保驾护航的作用。南京地铁信号系统目前选用的供应商有西门子、卡斯柯、泰雷兹三家系统，虽然供应商不同，但是信号系统的组成类似，主要由计算机联锁系统、列车自动运行系统、自动监控系统以及DCS数据通信系统等组成。

电源系统是保证信号系统正常、持续、稳定工作的基础，合理配置电源系统对设备可靠运行起到重要的作用。一般，电源系统主要包括有电源屏和UPS两部分，但有些电源系统的配置会增加稳压柜以及蓄电池等增加电源系统的供电稳定性，本文就电源系统各组成部分的选用提出了自己的建议。

2信号电源系统组成

2.1智能电源屏

智能电源屏是电源系统重要的组成部分，具有供电、管理、报警、通信以及状态监测等功能。在输入电源方面，其主要来源于低压配电系统的两路电源，通过智能电源屏模块的电源转换，转为信号系统所需要的各类电源，包括24V、48V、60V、110V等不同的电压，不仅能够为系统表示灯、计轴设备以及继电器等设备进行供电，还可以为室外转辙机进行380V交流供电。目前，我国地铁都以模块化方式对智能电源屏进行了设计，通常包括输入配电单元、模块单元、输出配电单元三部分。对于该种方式来说，在容量满足的情况下，无论是对于电源模块的增加还是减少操作都非常便捷，能够有效的减少维护、施工等操作的工作量。

2.2UPS

UPS，也叫不间断电源，是将主机同蓄电池进行连接，并通过主机的逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备，在电源屏故障时，用于应急设备供电。在信号系统中，UPS主要是为系统机柜以及信号设备提供不间断、高稳定特征的电力供应。在正常供电时，UPS会先将电源稳压之后再向负载进行供应，此时可将其看作是一种交流电源稳压器；当电源屏供电出现问题时，UPS可以应急使用，将蓄电池电转换后直接向负载供电，以此来实现所配备的整套电源系统供电的稳定性。

3信号系统电源配置方案

3.1电源屏选择方案

电源屏的选择主要依据是电源屏的输出功率是否能够满足所需供电支持的设备的总功率数，并有足够备用量，其相关指标在标准范围内，包括：环境指标、防雷设置、接地设置、功能模块等。早期的电源系统技术力量比较薄弱，设计的都是非智能屏，在使用中对于电源状态的管理及检测存在着不足，随着技术的革新，非智能屏逐渐被淘汰，目前的电源系统都选择智能电源屏，利于电源状态的监控。在智能电源屏的选择上，只要电源屏的主要技术指标在标准范围内，容量符合要求，基本可以定型，对其他指标的要求包括功能模块的要求等可依据业主要求而定。

3.2分散式UPS方案

在我过城轨发展的初期阶段，电源类相关产品由于受到技术方面的限制，我国的早期城轨线路一般会选择分散式UPS方案运行。对于该方案类型来说，其对于系统的每个计算机都以独立的方式设置了小型UPS进行应急供电，而且没有将室外轨旁设备纳入到UPS方案之中，而在电源屏方面，当时其所使用的也是相对传统的非智能屏，所以在整个电源系统的管理上都存在着不足。其方案框架图如下所示：

图1分散式UPS

虽然技术相对落后，但是对于现场设备来说，每台计算机设置单独的UPS供电，无疑也提高了设备的可靠性，单个的UPS故障不会对其他的信号设备造成影响，分散了设备故障的影响范围。同时，该方案在设备类型以及设备布线方面也具有着相对较低的要求，方案配置成本相对较小。而在缺点方面，由于在该方案中所使用的UPS数量较多，在实际应用中往往会具有较大的维修工程量，而且，随着UPS本身技术的提高，比如说，UPS与外部的接口功能增加，可以同时连接多个负载。其设置分散式UPS供电方式，对UPS本身的功能不能充分利用，造成资源浪费，在管理工作开展方面也存在着一定的难度。

3.3集中式UPS方案

随着城轨技术的发展，用户需求的提升，我国多数的城轨线路逐步开始广泛使用集中式UPS来取代以往的分散式UPS配置方案。在集中式UPS配置方案中，它结合智能电源屏的使用，除了室外转辙机工作电源外，将室内所有信号设备统一连接至UPS输出端；而在监测方面，UPS可以通过RS485或者RS232的接口同计算机实现联接，以此来实现电源系统的远程监控，集中式UPS方案框图如下所示：

图2集中式UPS

在该方案中，由于其使用的是单个、具有大容量的UPS，在实际运行时同分散UPS相比则具有着更强的抗冲击能力，不仅在运行当中易于维修，对于管理工作开展来说也具有着非常便利的特点。缺点方面，由于该方案仅仅对一台UPS进行了配备，如果该UPS在运行中发生了故障问题，就会使整个系统因此出现失电现象，而在成本方面，其同分散UPS方式相比更高，在配置走线方面也具有着更高的要求。虽然如此，目前多数地铁行业信号系统电源都是采用这种UPS的配置方式。

3.4双机冗余UPS方案

在集中UPS方案的基础上，为了能够使该方案能够具有更高的稳定性，在双机冗余方案中，我们在集中式UPS方案单UPS的基础上又增加了一台UPS作为热备冗余，实现双UPS的共同运作，其方案框图如下所示：

图3双机冗余UPS

对于该双机方案来说，我们可以简单将将其看做是集中UPS方案单机类型的一种改进形式，由于其由1台UPS转变为2台UPS冗余操作，系统因此也具有了更高的稳定性。但缺点也很明显，就是该方案具有着更高的建设成本。而在方案类型方面，其在对蓄电池进行配置的基础上也可以分为双机单套以及双机双套电池类型，其中，双机双套方案具有着更高的稳定性，同时也具有着更高的成本。对于信号系统这样重要的系统而言，这种配置方式完全可以考虑。

3.5综合UPS方案

综合UPS方案的提出是基于目前城轨各专业系统设备集成化程度逐步提高的基础上，根据城轨建设的需要，为减少设备使用量，充分利用城市空间，对于同属弱电专业的系统设备进行整合，使得不同专业设备使用同一供电设备的一种供电方式，而如何能够对不同专业间的配合情况进行整合也成为了需要我们重视、解决的一项问题。

除信号系统之外，地铁在弱电专业方面如自动售检票系统、火灾监控系统、通信系统以及环境监控系统等方面都具有各自独立的电源方案，由于各自的系统中都具有独立的UPS，所以对这部分弱电专业的UPS进行整合统一则成为了现今各大城市地铁技术发展的一个热点问题。通过将地铁弱电系统专业对单套综合性UPS进行应用，既能够节约建设成本，又能够在降低系统运行维修量的同时有利于我们开展管理工作。但这种应用方式的可靠性相对来讲较低，多个弱电系统专业共用一个UPS，如果在实际运行中该UPS发生了故障，则所有的弱电专业设备都会因此失电，所以在实际应用中对此方案还需要进一步的研究。

信号系统虽然属于弱电专业，但是信号系统在城轨列车运行中起着重要的安全防护作用，所以对于信号设备的各项配置都以安全、可靠、稳定为先，UPS的综合应用并不建议与其他弱电专业共用。

4结束语

电源系统是保证城轨各专业设备可靠稳定运行的重要保障，也是保证列车安全可靠运行的间接基础，因此，针对信号设备在电源系统的配置选择上我们首要考虑的是安全、可靠，其次才是其经济性及管理的便利性，这样才能保证信号设备的安全可靠运行，保证运行服务质量。

参考文献：

[1]左旭涛.城市轨道交通信号电源系统配置与功能分析[J].现代城市轨道交通.2010（06）：55-56.

[2]刘伟强，王辉.UPS电源的使用及维护[J].广东气象.2011（03）：102-103.