城市轨道交通信号电源系统可靠性探究

郎 方

天津滨海快速交通发展有限公司 天津 300451

引言

城市轨道交通信号系统是轨道列车安全运行的的前提条件,其能够自动查询列车行进的轨道区域内是否存在其他列车及抵触物体,并根据轨道的占用情况给予列车发出控制信号,从而实现对于轨道列车的运行指引。从性质角度来看,其与道路交通中的红绿灯有着一定的相似之处。若轨道交通信号系统出现故障,未能够正确向轨道列车发出引导信号,则势必会造成较大的交通安全时间。

一、电源系统结构分析

一般情况下,电源系统的主要结构包括电源屏及UPS设备两大部分构成。前者的主要功能在于为信号提供提供交流及直流电源,具有电源切换功能、电流转换功能及防雷功能等。操作人员可以根据实际工作的需求灵活在自动及手动电路切换中做出选择,若电网的主路出现故障无法稳定实现电力供应时,其能够实现电网的自动切换,从而保证电力供应的持续性。顾名思义,电流转换功能的主要作用是实现电流性质的转换,其能够将外来的电流转换为信号系统所需的、负载达标的交流电,避免电流压力过高而对信号系统造成损坏。后者的主要功能体现在电流供应的持续性方面,UPS设备的应用不仅可以为信号系统提供不间断的电流供应,更能够有效改善电流的品质,即便是在配电网络出现故障问题时,UPS设备也依然能够维持一段时间的电流供应。当配电网络处于正常运行的状态当中,UPS设备可以从配电网络中获取电力资源,提供给信号系统,同时对自身所设置的蓄电池进行充电处理。当配电网络出现故障,电力中断时,UPS设备则中断与配电网络之间的连接,通过自身所携带的蓄电池为信号系统提供电力。在电力供应不中断的情况下,信号系统的运行稳定性则得到了一定的保障,从而为排除配电网络故障争取了时间,且能够避免出现数据丢失的问题。

二、电源系统设备方案

(一)单UPS方案。在单UPS方案当中,电源系统的组成较为简单,外部电网通过两条线路与电源屏进行连接,并在经过电源屏的电流切换之后进行电力供应。在这种设计模式当中,电源屏与信号系统的连接线路主要分为两部分,且每部分均设置了独立的变压器,若某一供电线路出现故障问题时,其只能够独立影响到单一线路,并不会造成电力供应的全部丧失。此外,其他的电气设备主要采取了并联的方式实现电力的获取,如继电器等,这也就决定了单一电气设备故障的影响范围有限,可以得到可靠的控制效果。

(二)双UPS方案。在这一方案当中,无论是电源屏还是UPS设备均为双套,这也就为信号系统建设了两套电力供应来源。两套UPS设备与不同的电力网络进行连接,从而实现了双重保障。

(三)综合UPS方案。综合UPS方案具有一定的综合性和复杂性,其指的是将多种技术手段共同应用的设计方案,如信号技术、通信技术、自动预警技术、监控技术等,整体功能性较强,适应性较高,可以在较为复杂的运行环境下保持稳定的运行状态。在这一设备方案当中,多种功能的核心板块主要集中在弱电系统当中,其与UPS设备之间采取了特定的连接方式。从负载连接的角度来看,综合UPS设计方案与单UPS设计方案存在一定的相似之处,当某一UPS设备出现故障问题,可以在转换开关的作用之下实现UPS设备连接的切换,从而确保电力供应的持续性。在实际运行的过程中,BAS系统会对整个系统结构进行实时的监控,分析各个部位的运行参数,若某一部位出现运行参数异常,即故障现象时,BAS系统会向FAS系统发出预警信号,并由FAS系统向总控制系统回馈故障信号,从而实现了对于故障问题的自动化监督,且能够准确判断故障部位,为检修人员提供基本的故障参数。尽管综合UPS方案具有较大的优势,但其在结构方面所存在的弊端同样不容忽视。由于这一设计方案过于重视转换开关,因而在UPS设备及转换开关同时出现故障问题时,则会直接导致电力供应中断的情况发生。

三、可靠性分析

单UPS方案的核心部分在于UPS设备,当UPS设备出现故障问题时,与UPS设备相连接的负载设备会出现电力中断的问题,进而导致电源系统的整体可靠性下降。单UPS方案的最大优点在于其可以充分简化整个电源系统,尽管单UPS方案的功能性少于综合UPS方案,可靠性低于双UPS方案,但由于设备总量较少的原因,其发生故障的概率也相对较低,这不仅有利于后期维护工作的开展,更具有一定的经济性特征。同时,在设备总量少的情况下,单UPS方案不会大量占用较多的室内空间,可以在室内空间较小的情况下进行应用,且整体性价比较高。

双UPS方案的优势体现在双重保障方面,但在设备总量大的基础上,设备故障率、维护工作量以及占用空间方面均不具有优势,且无论是前期的建设成本还是后期的维护成本均要高于其他的电源系统设计方案。

综合UPS方案可以称为单UPS方案的升级版,空间占用小、设备数量少,且其具有较为丰富的功能性,但STS的运行质量会影响到供电效果,局限性较大。

四、结语

城市轨道交通信号系统是我国城市轨道交通控制体系中的关键环节,其主要负责着城市轨道列车的各项控制、调度工作,而电源系统则为交通信号系统的正常运行提供基础的电力供应,因而电源系统的运行可靠性及稳定性对于城市轨道交通起到了直接的影响作用。由此可见,加强对于城市轨道交通信号电源系统可靠性的研究,对于进一步提高我国轨道交通的运行质量有着一定的现实意义。