城市轨道交通信号电源系统配置方案探讨
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发布者：lunwenchina
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时间：2018年8月06日 10:16
摘要：信号系统能够提高列车运输效率，保证列车的运行安全，因此提高其电源系统的安全性和可靠性尤为重要。文章主要探讨了现阶段常见的三种可供选择的信号电源配置方案，并综合对比分析了三种方案的优缺点，最后认为目前最优的供电方案为信号系统 UPS 分散后置方案。
关键词：城市轨道交通；信号系统；配置方案
中图分类号：U284.77 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0284-01信号系统是城市轨道交通中的重要系统设备，是实现列车安全运行、提高运输效率的前提。从运营重要性与安全等级上看，信号系统的各项性能远远超过了其他弱电系统，因此为保证信号设备的持续稳定运行，其电源系统需要提供稳定、安全及优质的电能。为提高对城市轨道交通地下站房空间资源的利用率，为信号系统各项设备的稳定运行提供保障，有必要探讨并选择出最佳的信号电源系统配置方案。
1 电源系统构成方案
1.1 综合 UPS 供电方案
该方案主要由环境设备监控系统、自动售检票及火灾报警系统等弱电系统构成，整个系统由一个超大容量的蓄电池组提供电能。在综合 UPS 供电方案中，外电网两路输入先要通过两台 UPS，并在机械互锁电子开关下将电输入到电源母线上。该方案整合并集中布置了各 UPS 电源系统硬件，有利于更好的维护和管理各个设备，优化了设备配置，提高资源利用率，减少设备投入[1]。同时由于 UPS 有着很大的容量，其抗冲击能力是很强的。但其缺点如下：
（1）施工时各子系统工程进度无法保持一致，在调试信号系统设备过程中，很难确定其他弱电系统的电源容量。
（2）供电和负载系统主要选择双向冗余供电措施，而各子系统均在电源母线上取电，是单向供电。所以，该方案缺乏较强的安全性与可靠性。
（3）信号系统与其他弱电系统共用电源，只要有设备发生短路故障，在 UPS 自我保护机制影响下，电路会被切换到旁路，如此一来外电网就对信号设备进行供电，电源质量较低。
如果 UPS 频繁发生重启，信号设备则极易被损坏。
（4）分时断开电路、机械互锁电子开关容易出现故障，会切断对信号设备的电源供给，从而对行车安全带来不利影响。
1.2 信号集中式独立供电方案
该方案中的信号电源不会受到其他弱电系统的影响，能够让信号系统获得持续的电源。其中信号 UPS 的电能主要由两路外电网提供，同时在经过智能电源屏信号设备后，分别进行供电。该方案有着成熟的使用经验，在电源系统的生产、使用及维护等工作上，有着晚上的信号系统供电体系。信号集中式独立供电方案中UPS有着很大的容量，抗冲击能力很强，设备少而集中，维护管理十分简单。但其缺点如下：
（1）需要专门建设电源房，因为需要保证信号电源的安全性，信号UPS要冗余配置，占用较大的面积，土建工程费很高。
（2）只要有信号设备发生短路，在UPS自我保护机制影响下，电路会被切换到旁路，外电网就对信号设备进行供电，电源质量较低。
（3）在UPS中布置智能电源屏后，如果冗余的交流模块出现故障，并自动进行切换，时间为 40 秒，而负载中的一些电子设备就会自动重启。
（4）各子系统会分别获得来自UPS的电能，计轴设备不能获得持续的电能供给。
1.3 信号系统 UPS 分散后置方案
信号系统UPS分散后置方案主要是基于集中式独立供电方案，而不断发展产生的。该方案的信号系统安全性和稳定性极强，各设备均为冗余设计，所以可以将容量较小的UPS配置给冗余的信号设备，这样在遇到停电情况后，整个系统还能继续工作 30min 以上，从而有效的保证了信号系统的稳定与安全[2]。主要优点如下：
（1）在 UPS 中布置好智能电源屏后，能够满足 UPS 与智能电源屏的技术指标要求。与 UPS 相比，电源屏的电源系统有着更强的抗冲击、防脉冲、防雷及稳压等能力，能够让 UPS获得持续为优质的电能，降低 UPS 的故障率。
（2）因为交流模块在出现故障后，会有 40 秒的切换时间，但是这一过程不会导致电子设备出现自动重启的情况，这样更提升了信号电源的品质。就算交流屏中存在故障，信号设备也能够获得来自 UPS 电源的稳定电能。
（3）无论何种信号设备存在故障，都不会对其他信号设备的正常供电造成影响。
（4）计轴设备配置了大容量的UPS，延长了停电续航的时间，实现了停电恢复后运营效率的提升。
2 三种信号电源配置方案比较
（1）土建投资。信号集中式独立供电方案的占地面积要多约 25m2，而综合 UPS 供电方案、UPS 分散后置方案不会占用太多面积，能够减少土建造价。
（2）系统建设与后期维护成本。近年来电源屏的交、质量模块和 UPS 有了更大的容量，造价成本增长很快。其中综合UPS供电方案成本最大，而UPS分散后置方案因为容量较小，需要投入的成本低，设备更换简单，维护成本低。
（3）可靠性。设备出现故障频率最高的是综合 UPS 供电系统，其他弱电系统故障会对信号系统产生一定干扰，所以可靠性不高。而信号集中式独立供电方案在近年来的运营中可知，其安全性与可靠性都是很高的。
通过考虑三种方案的经济性、可靠性及可维护性，现阶段最优供电方案为信号系统 UPS 分散后置方案。
电路极性交叉检查仪直接测量邻接区段是否交叉。
图 1 交叉电压测量法
（3）分路残压：在每个轨道区段最不利的轨面处所用标准分路电阻线分路轨面，受端继电器交流端电压应符合轨道电路传输特性要求，继电器应可靠落下。测试时采用 24.5kN 的定压测试仪测试，残压应符合《信号维护规则》规定。
（4）绝缘节侵限界检查：警冲标应设于道岔两分叉线路中心距离为 4 米的中间点处。设置在警冲标内方的绝缘节与警冲标距离一般不小于 3.5 米，如小于 3.5 米时应确认是否作侵限界处理；警冲标与绝缘节距离一般不大于 4 米。
4 结语
道岔、信号机、轨道电路是我们最常用的信号设备，成都地铁车辆段转辙机采用 ZDJ9 型号、信号机采用 LED 信号机、轨道电路车辆段采用 50HZ 轨道电路。单项实验联锁实验室是保证信号设备使用安全的重中之重，所以我们要认真地实验好每一项，确保设备安全使用，确保运输的畅通。
参考文献：
[1] 《计算机联锁技术条件》(TB ／ T3027-2002).
[2] 《电气集中联锁试验技术条件》(TB ／ T2119-90)
