計算機聯鎖全電子板卡驅動電源供電方式研究

王淵 楊衛東 陳帝堯

計算機聯鎖系統的室內執行部分由繼電電路驅動（簡稱為繼電接口）發展為全電子板卡驅動（簡稱為全電子接口）后，其智能化、高度集成化的屬性得以充分發揮。供電設計作為系統設計的一部分，從外電至電源屏，再到設備供電，都應遵循便于實施和維護的原則。因此全電子接口的計算機聯鎖系統，在控制軌旁信號設備的電源供電方式設計中，需要考慮工程設計、現場施工和維護使用各個方面的因素。由于控制軌旁信號設備的驅動電源供電方式，與全電子執行單元機籠內的板卡供電端子配線息息相關，因此，在研究供電方式時應充分考慮到工廠生產、標準化、現場施工和后續維護的便捷性。本文以此為出發點，對組合柜分散供電和空開機箱集中供電2種方式進行研究。

1 組合柜分散供電

1.1 供電原理及方案

繼電接口的軌旁設備驅動電源供電方式，是按照軌旁信號設備的類型，如信號機點燈電路、道岔控制電路等，根據電路分類制作成不同的組合，每個組合都有獨立的斷路器。整個繼電電路電源供電的結構為：電源先接入斷路器，再經過不同繼電器的接點組成邏輯關系分別接至組合柜側面端子，最后匯總到室內外設備的分界即分線柜，再通過室外電纜控制軌旁信號設備。

參考繼電接口的供電結構，可以設計一種全電子接口，由組合柜連接到軌旁信號設備的供電方式。如圖1所示，每個組合柜由1個零層和10個組合組成，每個組合由2個3×18側面端子板和12個斷路器底座組成。電源屏各種供電模塊的電源先接至組合柜零層，再從零層環接到各個組合對應的側面端子，由側面端子再環接到1-12各斷路器，進行分散供電；最后經過每個斷路器，向全電子執行單元機籠內的對應板卡供電。

圖1 組合柜向軌旁信號設備供電示意圖

這種供電方式，使機籠內每塊板卡的供電端子獨立配線至組合柜，與組合柜中的斷路器一一對應。整個全電子接口電路電源供電的結構為：控制軌旁信號設備的電源，由獨立的斷路器接入板卡的電源輸入端，再經過板卡內CPU觸發條件分別接至板卡輸出端，最后匯總到室內外設備的分界即分線柜，再經室外電纜控制軌旁信號設備。

1.2 方案優缺點分析

組合柜供電方式的優點是：供電邏輯相對清晰，斷路器與全電子板卡一一對應。但這種供電方式，需要根據車站信號設備的多少，如信號機、道岔等的數量，設計相同數量的斷路器，同時為了放置這些斷路器，又得增加相應組合柜，占用信號設備室空間，設置的斷路器很多，集成化不高，也增加了故障點。同時，針對全電子板卡對外的線纜，電源引入部分要到斷路器柜，而輸出部分到分線柜控制軌旁設備，因此造成電源供電電纜無法定型，所有對外線纜需要到現場施工，配線繁瑣，增加了工程施工、驗收等方面的工程量，而且由于機柜和組合柜不在一起，一個組合柜可能對應多個全電子機柜不同層的板卡，維護時也不方便。尤其對于較大車站，因信號機、道岔數量眾多，需要設計多個組合柜放置每個軌旁設備的斷路器，因此沒有充分發揮出全電子執行單元高度集成的優勢。

2 空開機箱集中供電

2.1 供電原理及方案

由于組合柜分散供電方式完全照搬原有繼電聯鎖方式進行獨立供電，帶來了一些不利因素，因此為了進一步提升全電子系統的高度集成優勢，提出了集中供電方案。但對于不同規模的車站，因軌旁信號設備的數量差距較大，電源屏配置的供電模塊種類和路數也不盡相同，且同一車站的不同機柜，會因各機柜板卡布置不同，所需電源種類也不同。對于設備供應商而言，或者為每個站特制，但這會帶來機柜生產無法定型，無法標準化，因而無法大規模推廣；或者不按機柜的電源分類，全部統一配置，但這又會帶來很大浪費。

為此，按照軌旁信號設備的類別設計出不同的專用空開盒子和機箱。同一機柜內根據板卡種類選擇匹配的空開盒子，相同種類的板卡共用一個空開盒子，工程項目僅根據各自板卡配置，選擇需要的盒子和線纜，各種盒子均標準化生產，機箱和機箱間的連線全部都是標準的定制線纜，這樣既解決了工廠生產圖紙的標準化問題，也使工程項目按需生產且不會浪費?？臻_盒子正面有控制通/斷的開關，背面分布多個插頭，每個插頭可配線到全電子執行機柜的一個機箱。

電源屏為軌旁信號設備配置的各種電源模塊以總線方式配線到各機柜空開機箱背面，同一個電源模塊在不同全電子執行機柜的空開機箱中，以雙環方式首尾連接。

空開機箱的供電方式相當于電源屏通過空開機箱內的空開盒子，直接向全電子執行機柜中的板卡供電。工程應用時，需要將電源屏中各種供電模塊的電源先接入空開機箱輸入端，再從空開機箱輸出端向本機柜的機籠供電。空開機箱內的空開盒子，結合每個全電子執行機籠的種類，進行模塊化拼裝設計，機箱內的每一個斷路器輸入端連接電源屏供電模塊，輸出端通過端子分別接出多路電源，為相同種類的多個全電子機籠供電。

如圖3中全電子執行機柜1、2的OC5和OC6均為信號機籠，各自空開機箱中第1個空開盒子同時為OC5和OC6供電，兩機柜的空開機箱輸入端與電源屏首尾相環。每個空開盒子的輸出端以機籠為單位進行供電，確保能滿足本柜內全部配置一種類型板卡的需要。同時，空開盒子類型、數量，可根據柜內布置哪種軌旁設備板卡而選擇，也不會造成機箱空間和材料的浪費。這種供電模式不再需要設計各自板卡獨立的斷路器。

圖2 全電子接口電源屏集中供電示意圖

由于每種軌旁設備在本柜內僅設計一個總熔斷器，為防止單塊板卡驅動電源短路造成本機柜總熔斷器落下而影響使用，可在每塊板卡電源輸入端或輸出端集成匹配熔絲，不降低系統的可用性；另外，因主系和備系的板卡輸入電源沒有獨立的斷路器控制，在板卡上設置了可以斷電的開關，提升了系統的可維護性。

2.2 方案優缺點分析

空開機箱的集中供電方式，不同種類的空開盒子背面設計為不同結構的插接件，能起到鑒別銷防止插錯的功能。這樣設計出的空開機箱，寬度固定，可以解決工廠生產標準化問題，也有利于各種內部電纜統一和標準化，從空開盒子到全電子執行機籠的線纜通過定制設計為成品線纜，機柜內所有全電子板卡的電源配線全部由工廠裝配完成，現場僅僅從電源屏引入機柜各電源的總電，機柜間進行相環，全電子板卡對外輸出電纜也是工廠標準化生產，機柜側標準插頭，另外一側直接對接分線柜，極大方便了現場施工。而且由于內部均為標準插接件線纜，也有利于遠期維護。

3 總結

全電子接口的計算機聯鎖系統節省了大量的繼電器、組合和配線，集成化程度高。推薦采用集中供電的設計方案，所有板卡的電源配線均為工廠化定制，各種標準插接件線纜，極大簡化了現場施工。另外，僅在執行機柜內為機籠設置總斷路器，減少了投資和維護成本，經濟效益顯著。

但這種方式，還需要在項目中結合工廠生產、現場施工、現場驗收、后期維護等方面不斷總結經驗，不斷進行優化，為計算機聯鎖系統的技術提升和維護打下更堅實的基礎。