铁路信号智能化电源屏的现状及技术发展方向

铁路信号智能化电源屏的现状及技术发展方向

20世纪80年代后期开始，随着我国铁路装备技术的迅速发展，重载、提速、扩能工程的实施，铁路信号设备相继引进和开发了许多先进技术，装备在运输繁忙的干线上。为适应铁道部电务维修体制改革、信号技术发展的需要，针对当时铁路信号电源设备制式单一、元器件可靠性差、整体技术落后的局面，多家企业和研究院所相继于90年代后期开始论证、研制和开发了铁路信号智能化电源屏，自2000年第一套智能化电源屏通过了铁道部技术鉴定至今，已有6家单位的智能化电源屏通过了铁道部技术鉴定或技术审查，大约有5～6家通过了路局级的技术审查或鉴定，目前还有一些单位正在继续研制开发中，形成了激烈竞争的局面，促进了智能化电源技术的发展。

一、铁路信号智能化电源屏的现状

从2000年第一套铁路信号智能化电源屏在现场正式运行至今，已有近10家单位的智能化电源屏上道运行。2002年铁道部组织对原大、中、小站电源屏部颁标准进行了修订，编制并颁布了新的铁路信号电源屏的行业标准，但限于当时智能化电源屏的发展条件，没有单独针对铁路信号智能化电源屏制定技术标准，因此，目前智能化电源屏还没有一个统一的、确切的定义和可按照执行的、有针对性的设计规范和标准。设计、建设单位对产品技术和质量不好把握，在基本建设的招投标文件中往往根据某家产品的指标、性能特点来确定标准，造成投标企业为了满足招标文件的要求，盲目改变自己经过技术鉴定的产品的原理、功能、指标，致使各种参差不齐的技术和质量的信号电源产品上道使用。

因此，目前的局面是智能化电源屏制式种类繁多，工作原理各异，外形结构五花八门，高度尺寸不一，颜色眼花缭乱，故障事故频发，严重的造成延时、停车，甚至出现火灾险情，年事故率呈现逐年增长势头，为行车安全带来重大事故隐患。以重庆电务段2004年12月的统计的为例，自2000年开始，电务段先后安装智能化电源屏13站，分别由三个厂家提供，四年间各站电源屏均不同程度地发生故障，尤其是后2年，故障发生较频繁，仅2004年1月至12月一年间，智能化电源屏共发生故障13次，故障原因为：轨道模块坏3次；信号模块坏3次；24伏电源模块坏3次；微机模块坏2次；道岔表示坏1次；监测系统切换板坏1次。2005年1-9月全路电源屏的事故统计中，大多为各家的智能化电源屏，共发生48件事故，延时69.25小时，影响行车116列，严重影响了铁路正常运行。

目前智能化电源屏的组装、制造，主要集中在这10家左右的单位，特别是近几年，主要集

中在几家中小型的民营企业，应该肯定的是这几家民营企业引进了其它行业的先进理念、先进技术和产品，在推进铁路信号智能化电源系统的技术进步方面起到了重要作用，新产品不断推陈出新，使铁路信号电源技术发展较快。但是，不可否认的是，各自独立、互不交流、市场无序竞争、产品的技术和质量良莠不齐，其中有些企业确实具有一定的研制能力，但是在制造方面都不具备规范的生产实体，几乎全部关键模块都是搞委托加工，其产品质量完全取决于生产方的生产质量，特别是高频电力电子模块，多是委托其它行业的生产体，这些企业在其自己的行业可能实力较大，但信号电源模块多为特殊要求，小批量多品种，供货周期短，同时由于目前的铁路信号智能化电源处在技术更新比较大、更新速度比较快，信号电源种类繁多，涉及多个专业领域，产品技术服务需要专业人员等特点，一般的路外大型专业电源企业难以适应，在这种条件下生产的产品并不像人们所想象的高可靠，同时，5～6年后的售后服务也很难保障。

由于有近10家单位的智能化电源屏上道运行，有的实际运用已有五年，同时各家又在不断的完善、改进、提高，产品技术、质量都有了很大的进步，但仍存在着制式种类繁多，外形、结构、高度、尺寸不一，标准化、互换性差，在一个电务段里有多家产品在运行，日常维护和维修极为不便。由于故障率高、设备电路复杂、采用的技术大多不为现场使用的电务维护人员所熟悉等问题，有些用户流露出对原有电源屏的怀恋。

铁路信号智能化电源市场规模有限，一年的产值大约在2.5亿左右，分摊到10多家单位，平均每家也就在2500万元左右，由于市场竞争激烈，各家赢利能力都有限，影响产品技术创新的投入和生产规模化装备的投入，造成产品发展后劲不足。

二、铁路信号智能化电源屏的技术概况及发展方向

铁路信号智能化电源屏是为铁路信号设备供电的重要设备，是车站联锁、区间闭塞等系统可靠运行的心脏，电源系统发生故障，将导致整个系统瘫痪，其重要性非同一般。

我国从70年代后期开始实现车站电气集中联锁以来，信号电源屏一直作为重要信号设备，由铁道部指定专业厂家生产。电源屏的技术领域也仅涉及信号、电力两个专业，而随着智能化电源屏研制开发技术的需要，所涉及的专业技术涵盖了信号、电力、电子、网络、计算机、通信、电磁兼容等，从而智能化电源屏成为集成综合技术比较复杂的产品。开发研制这样的智能化信号电源系统，需要具备以上多方面的专业知识、技术能力和规范的生产装备。

铁路信号智能化电源屏是向铁路信号设备供电的重要设备，具有两个基础功能：

1）、基本供电功能：根据不同规模的铁路电气集中联锁站场、不同联锁方式、不同轨道电路制式、不同的区间自动闭塞方式等信号设备的供电要求，选配不同频率、不同容量、不同电压种类的交、直流电源单元，组合成各种车站电气集中联锁信号电源屏、驼峰编组场电源屏、

区间闭塞电源屏、25周轨道电源屏等，或综合型信号电源屏，完成向各种信号设备供电的基本功能。

2）智能辅助管理功能：应用计算机和通信、网络技术，对供电系统各个环节、关键器件的运行参数、状态进行监测、管理、记录、通信、报警、分析等。

目前使用的铁路信号智能化电源屏基本都具备以上两种基础功能，由于采用了不同的技术、性能、结构设计，在满足不同信号设备供电要求方面，其技术、质量、可靠性等方面存在着很大差异，都有存在着改进和提高的地方。

在对智能化电源屏没有一个统一的确切的定义和可按照执行的设计规范和标准的情况下，从智能化电源屏生产厂家现有技术水平、能力以及铁路大多数用户的要求，智能化电源屏结构上电源单元模块化，满足现场要求电源屏占用面积小，备用方式灵活，故障时方便维修、快速更换器件等需要；监测方面，采用现代数字信息处理及通信技术，可向微机监测提供输入、输出电源的各种参数，同时满足自身在工作状态显示、非正常工作记录、统计，故障判断、分析、储存等方面的需要。在监测性能和功能方面，各个厂家对智能化理解的程度不同，采用的技术不同，有的采用单板计算机、有的采用工业控制计算机，功能、性能差异较大。目前对智能化电源屏的理解可用“模块化+监测”来概括，这也为大多数人所认同。在电源模块技术的采用上，有些厂家的产品全部或部分采用了高频电力电子技术，如PFC功率因数校正、大容量直流并联均流、交流并联均流（尚不完全成熟）、采用UPS电源等，满足信号设备的技术发展对供电新的技术指标的要求。

铁路信号智能化电源屏的配电系统功能单元可分为输入单元、模块单元、输出单元和智能监测单元：

（1）输入单元：两路输入电源的引入、转换，交流集中稳压、整流，输入电源的浪涌抑制、雷电防护等。

（2）模块单元：实现输出不同电压、容量、频率的交、直流电源，此部分是各家采用不同技术区别最大的地方，有的采用工频稳压（参数式稳压器或工频数字电压补

偿型（微电脑补偿型）交流稳压器、工频隔离变压器）；有的采用高频电力电子

技术的模块，同时也是模块化程度最高、最容易实现的部分。

（3）输出单元：实现将各种经过稳定的输出电压进行分配、保护、监督，输出电源的浪涌抑制、雷电防护等。

（4）智能监测单元：包括系统运行中的各种参数的实时采集、变换、处理、通信等，实现系统各种参数的监测、故障定位、报警、故障信息统计、储存等，同时可实

现向微机监测提供电源运行参数的接口。