城市軌道交通信號電源系統可靠性探究

郎 方

天津濱海快速交通發展有限公司 天津 300451

引言

城市軌道交通信號系統是軌道列車安全運行的的前提條件,其能夠自動查詢列車行進的軌道區域內是否存在其他列車及抵觸物體,并根據軌道的占用情況給予列車發出控制信號,從而實現對于軌道列車的運行指引。從性質角度來看,其與道路交通中的紅綠燈有著一定的相似之處。若軌道交通信號系統出現故障,未能夠正確向軌道列車發出引導信號,則勢必會造成較大的交通安全時間。

一、電源系統結構分析

一般情況下,電源系統的主要結構包括電源屏及UPS設備兩大部分構成。前者的主要功能在于為信號提供提供交流及直流電源,具有電源切換功能、電流轉換功能及防雷功能等。操作人員可以根據實際工作的需求靈活在自動及手動電路切換中做出選擇,若電網的主路出現故障無法穩定實現電力供應時,其能夠實現電網的自動切換,從而保證電力供應的持續性。顧名思義,電流轉換功能的主要作用是實現電流性質的轉換,其能夠將外來的電流轉換為信號系統所需的、負載達標的交流電,避免電流壓力過高而對信號系統造成損壞。后者的主要功能體現在電流供應的持續性方面,UPS設備的應用不僅可以為信號系統提供不間斷的電流供應,更能夠有效改善電流的品質,即便是在配電網絡出現故障問題時,UPS設備也依然能夠維持一段時間的電流供應。當配電網絡處于正常運行的狀態當中,UPS設備可以從配電網絡中獲取電力資源,提供給信號系統,同時對自身所設置的蓄電池進行充電處理。當配電網絡出現故障,電力中斷時,UPS設備則中斷與配電網絡之間的連接,通過自身所攜帶的蓄電池為信號系統提供電力。在電力供應不中斷的情況下,信號系統的運行穩定性則得到了一定的保障,從而為排除配電網絡故障爭取了時間,且能夠避免出現數據丟失的問題。

二、電源系統設備方案

(一)單UPS方案。在單UPS方案當中,電源系統的組成較為簡單,外部電網通過兩條線路與電源屏進行連接,并在經過電源屏的電流切換之后進行電力供應。在這種設計模式當中,電源屏與信號系統的連接線路主要分為兩部分,且每部分均設置了獨立的變壓器,若某一供電線路出現故障問題時,其只能夠獨立影響到單一線路,并不會造成電力供應的全部喪失。此外,其他的電氣設備主要采取了并聯的方式實現電力的獲取,如繼電器等,這也就決定了單一電氣設備故障的影響范圍有限,可以得到可靠的控制效果。

(二)雙UPS方案。在這一方案當中,無論是電源屏還是UPS設備均為雙套,這也就為信號系統建設了兩套電力供應來源。兩套UPS設備與不同的電力網絡進行連接,從而實現了雙重保障。

(三)綜合UPS方案。綜合UPS方案具有一定的綜合性和復雜性,其指的是將多種技術手段共同應用的設計方案,如信號技術、通信技術、自動預警技術、監控技術等,整體功能性較強,適應性較高,可以在較為復雜的運行環境下保持穩定的運行狀態。在這一設備方案當中,多種功能的核心板塊主要集中在弱電系統當中,其與UPS設備之間采取了特定的連接方式。從負載連接的角度來看,綜合UPS設計方案與單UPS設計方案存在一定的相似之處,當某一UPS設備出現故障問題,可以在轉換開關的作用之下實現UPS設備連接的切換,從而確保電力供應的持續性。在實際運行的過程中,BAS系統會對整個系統結構進行實時的監控,分析各個部位的運行參數,若某一部位出現運行參數異常,即故障現象時,BAS系統會向FAS系統發出預警信號,并由FAS系統向總控制系統回饋故障信號,從而實現了對于故障問題的自動化監督,且能夠準確判斷故障部位,為檢修人員提供基本的故障參數。盡管綜合UPS方案具有較大的優勢,但其在結構方面所存在的弊端同樣不容忽視。由于這一設計方案過于重視轉換開關,因而在UPS設備及轉換開關同時出現故障問題時,則會直接導致電力供應中斷的情況發生。

三、可靠性分析

單UPS方案的核心部分在于UPS設備,當UPS設備出現故障問題時,與UPS設備相連接的負載設備會出現電力中斷的問題,進而導致電源系統的整體可靠性下降。單UPS方案的最大優點在于其可以充分簡化整個電源系統,盡管單UPS方案的功能性少于綜合UPS方案,可靠性低于雙UPS方案,但由于設備總量較少的原因,其發生故障的概率也相對較低,這不僅有利于后期維護工作的開展,更具有一定的經濟性特征。同時,在設備總量少的情況下,單UPS方案不會大量占用較多的室內空間,可以在室內空間較小的情況下進行應用,且整體性價比較高。

雙UPS方案的優勢體現在雙重保障方面,但在設備總量大的基礎上,設備故障率、維護工作量以及占用空間方面均不具有優勢,且無論是前期的建設成本還是后期的維護成本均要高于其他的電源系統設計方案。

綜合UPS方案可以稱為單UPS方案的升級版,空間占用小、設備數量少,且其具有較為豐富的功能性,但STS的運行質量會影響到供電效果,局限性較大。

四、結語

城市軌道交通信號系統是我國城市軌道交通控制體系中的關鍵環節,其主要負責著城市軌道列車的各項控制、調度工作,而電源系統則為交通信號系統的正常運行提供基礎的電力供應,因而電源系統的運行可靠性及穩定性對于城市軌道交通起到了直接的影響作用。由此可見,加強對于城市軌道交通信號電源系統可靠性的研究,對于進一步提高我國軌道交通的運行質量有著一定的現實意義。