城市轨道交通信号电源系统技术

城市轨道交通信号电源系统技术

摘要：城市轨道交通信号系统在城轨交通中起着控制和指挥列车正常运行的关键性作用，是人们出行安全的重要保障，从而带动经济的快速发展。信号系统的水平是衡量一个国家科技发展的重要标志，所以，对信号系统电源的设计方案必须要精良，这样不仅能确保行车安全，还能提高运输质量和服务质量，也能够降低工程的成本。

关键词：城市轨道交通；信号电源系统；特点

1交通轨道信号电源的主要特点

现如今，我国科技快速发展，城市轨道交通信号电源设备早已脱离了传统的技术，向高端创新化迈进，再也不是传统的单体分立元件式的信号电源，而是更趋向智能化、新型综合的电源屏化。

1.1智能化

当前的信号电源系统更智能化，通过检测系统就可以时刻观察其工作状态，而且还具有故障报警以及呼救功能，通过操作显示屏就可以进行维护和操作，这样是十分方便的。

1.2模块化

不同的电源在一起进行模块化的组合，通过这种模块的结构，电源系统的适应性更强，维护的时候是十分方便的，扩容也比较简单。检测单元和计算机检测系统进行统一，可以达到不同电源模块的互换。

1.3网络化

电源系统可以通过微机检测组网或者是单独组网的方式进行远程检测，从而实现通过网络进行电源系统的管理和检测。

1.4可靠性高

电源模块都会进行备份，所有元件都是在降额使用的，所以系统的可靠性是值得信赖的。

1.5适应性强

信号电源系统的适应性是十分强的，其温度适应范围为-5℃～50℃；电压波动范围为266(154)～475(275)V，这样便确保系统在恶劣条件下可以正常工作，不会出现一些故障问题。

1.6完善的保护功能

信号电源系统的保护功能对电源是至关重要的，当电源系统出现输入过压、欠压或者短路的情况下起到保护作用。

2城市轨道交通信号电源系统技术

2.1综合UPS供电技术

综合UPS供电方案是将信号、通信、FAS（火灾报警系统）、BAS（环境设备监控系统）、AFC（自动售检票）等弱电系统一起集中设置UPS电源，所有系统共用一个容量很大的蓄电池组。在该方案下，外电网两路输入首先经过冗余的２台UPS，然后通过机械互锁电子开关送电到电源母线上。各个子系统通过分时断开电路从电源母线上取电。综合UPS供电方案对各UPS电源系统的硬件进行整合和集中布置，以便于设备的统一维护与管理；并能减少设备重复配置，实现资源共享，节省设备投资；同时减少设备用房面积，降低车站土建工程造价；此外，

UPS的容量大，具有较强的抗冲击能力。但是该方案也存在以下一些弊端：１）

施工过程中，各个子系统的工程进度不一致，在信号系统设备需要调试时，其他

弱电系统的电源容量往往还未确定，因此综合UPS无法招标，难以形成一个安全

有效的供电体系，导致信号系统调试工作无法正常开展，拖延工程的进度。２）

从宏观上讲，整个供电及负载系统采用的是双向冗余供电措施。但是对于每个子

系统，实际都是从电源母线上取电，仅为单向供电。因此，该供电方案的可靠性

和安全性不足。３）信号系统和其他弱电系统共用电源，若其它设备出现短路故障，UPS出于自我保护机制会将电路切换到旁路上，这将导致信号设备直接由外

电网供电，电源品质得不到保障；若UPS在短时间内多次重启，容易烧毁信号设备；同时，由于负载系统设备众多，故障点排查较为困难。４）机械互锁电子开

关和分时断开电路故障率较高，一旦设备故障，极有可能导致信号设备完全断电，影响正常运营。

2.2信号集中式独立供电技术

信号集中式独立供电方式中的信号电源与其他弱电系统完全独立，专为信号

系统提供不间断电源。两路外电网直接给信号UPS供电，然后通过智能电源屏给

信号设备分别供电。从国内第一条地铁线诞生以来，该方案一直沿用至今，拥有

成熟的运用经验，从电源系统的生产、供货、使用、维护等环节，都形成了一套

完整的信号系统供电体系。该方案中UPS容量较大，抗冲击能力较强；设备相对

集中，备品备件较少，便于统一维护与管理。但是该方案也有其明显缺陷：１）信号系统必须单独设置电源房。由于信号电源系统必须做到高安全性，

信号UPS必须冗余配置，因此占用房屋面积较大，增加了土建工程费。２）当任

何一个信号设备故障短路时，UPS都会自我保护切换到旁路上，使得信号设备直

接由外电网供电，电源品质得不到保障。３）智能电源屏布置在UPS之后，如若

其冗余的交流模块故障并自动切换，需40ｍｓ的转换时间，这将导致负载中的计

算机等电子设备自动重启。因此，该方案中的电源屏无法配置交流模块，智能电

源屏退化为隔离变压器柜，当UPS旁路时，信号交流电源的稳定性无法得到保障；同时如果交流屏中发生隔离变压器故障、空开故障或断线时，信号设备供电立即

中断，UPS起不到电源的续航后备作用，运营安全无法得到保障。４）UPS的电

能同时分给信号各个子系统，计轴设备无法得到更长的后备续航时间。

2.3信号系统UPS分散后置技术

该方案是在信号集中式独立供电方案的基础上衍生而来的。信号系统的安全

级别非常高，其设备往往都采用冗余设计，因此只需给这些冗余的信号设备分别

配置小容量的UPS，保障其在停电时能拥有30ｍｉｎ以上的续航时间，那么同样

可以保障信号系统的安全。其优点有：１）每种信号设备配置一个小容量的“上架式”UPS。在总容量相同的情况下，小容量UPS的造价远低于大容量的UPS，可以

节省信号系统投资。UPS和蓄电池都是标准的欧洲标准高度，可以将这些UPS集

中在一个机柜中，也可以分散布置到对应的信号设备机柜中，则大大减少了UPS

的房屋占用面积，降低了土建工程造价。２）智能电源屏布置在UPS之前，符合

智能电源屏和UPS的技术指标要求；电源屏的电源系统稳压、防雷、防脉冲和浪

涌冲击等功能较UPS强，可给UPS提供更加优质的电源输入，减少UPS的故障。３）由于交流模块故障切换的40ｍｓ内不会对信号计算机设备造成重启影响，因

此交流屏中保留冗余配置的交流模块，进一步提高了信号电源品质；当交流屏中

发生任何故障，UPS电源依然能对信号设备持续供电。４）当任何一个信号设备

出现故障时，均不会影响其他信号设备的正常供电。５）计轴设备可以根据需要