城市軌道交通信號(hào)電源系統(tǒng)可靠性探究

郎 方

天津?yàn)I?？焖俳煌òl(fā)展有限公司 天津 300451

引言

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是軌道列車安全運(yùn)行的的前提條件,其能夠自動(dòng)查詢列車行進(jìn)的軌道區(qū)域內(nèi)是否存在其他列車及抵觸物體,并根據(jù)軌道的占用情況給予列車發(fā)出控制信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于軌道列車的運(yùn)行指引。從性質(zhì)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(hào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,未能夠正確向軌道列車發(fā)出引導(dǎo)信號(hào),則勢(shì)必會(huì)造成較大的交通安全時(shí)間。

一、電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

一般情況下,電源系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)包括電源屏及UPS設(shè)備兩大部分構(gòu)成。前者的主要功能在于為信號(hào)提供提供交流及直流電源,具有電源切換功能、電流轉(zhuǎn)換功能及防雷功能等。操作人員可以根據(jù)實(shí)際工作的需求靈活在自動(dòng)及手動(dòng)電路切換中做出選擇,若電網(wǎng)的主路出現(xiàn)故障無法穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)時(shí),其能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)切換,從而保證電力供應(yīng)的持續(xù)性。顧名思義,電流轉(zhuǎn)換功能的主要作用是實(shí)現(xiàn)電流性質(zhì)的轉(zhuǎn)換,其能夠?qū)⑼鈦淼碾娏鬓D(zhuǎn)換為信號(hào)系統(tǒng)所需的、負(fù)載達(dá)標(biāo)的交流電,避免電流壓力過高而對(duì)信號(hào)系統(tǒng)造成損壞。后者的主要功能體現(xiàn)在電流供應(yīng)的持續(xù)性方面,UPS設(shè)備的應(yīng)用不僅可以為信號(hào)系統(tǒng)提供不間斷的電流供應(yīng),更能夠有效改善電流的品質(zhì),即便是在配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障問題時(shí),UPS設(shè)備也依然能夠維持一段時(shí)間的電流供應(yīng)。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)當(dāng)中,UPS設(shè)備可以從配電網(wǎng)絡(luò)中獲取電力資源,提供給信號(hào)系統(tǒng),同時(shí)對(duì)自身所設(shè)置的蓄電池進(jìn)行充電處理。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障,電力中斷時(shí),UPS設(shè)備則中斷與配電網(wǎng)絡(luò)之間的連接,通過自身所攜帶的蓄電池為信號(hào)系統(tǒng)提供電力。在電力供應(yīng)不中斷的情況下,信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性則得到了一定的保障,從而為排除配電網(wǎng)絡(luò)故障爭(zhēng)取了時(shí)間,且能夠避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題。

二、電源系統(tǒng)設(shè)備方案

(一)單UPS方案。在單UPS方案當(dāng)中,電源系統(tǒng)的組成較為簡(jiǎn)單,外部電網(wǎng)通過兩條線路與電源屏進(jìn)行連接,并在經(jīng)過電源屏的電流切換之后進(jìn)行電力供應(yīng)。在這種設(shè)計(jì)模式當(dāng)中,電源屏與信號(hào)系統(tǒng)的連接線路主要分為兩部分,且每部分均設(shè)置了獨(dú)立的變壓器,若某一供電線路出現(xiàn)故障問題時(shí),其只能夠獨(dú)立影響到單一線路,并不會(huì)造成電力供應(yīng)的全部喪失。此外,其他的電氣設(shè)備主要采取了并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)電力的獲取,如繼電器等,這也就決定了單一電氣設(shè)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(dāng)中,無論是電源屏還是UPS設(shè)備均為雙套,這也就為信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)了兩套電力供應(yīng)來源。兩套UPS設(shè)備與不同的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,從而實(shí)現(xiàn)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(fù)雜性,其指的是將多種技術(shù)手段共同應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案,如信號(hào)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)預(yù)警技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)等,整體功能性較強(qiáng),適應(yīng)性較高,可以在較為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境下保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。在這一設(shè)備方案當(dāng)中,多種功能的核心板塊主要集中在弱電系統(tǒng)當(dāng)中,其與UPS設(shè)備之間采取了特定的連接方式。從負(fù)載連接的角度來看,綜合UPS設(shè)計(jì)方案與單UPS設(shè)計(jì)方案存在一定的相似之處,當(dāng)某一UPS設(shè)備出現(xiàn)故障問題,可以在轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用之下實(shí)現(xiàn)UPS設(shè)備連接的切換,從而確保電力供應(yīng)的持續(xù)性。在實(shí)際運(yùn)行的過程中,BAS系統(tǒng)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,分析各個(gè)部位的運(yùn)行參數(shù),若某一部位出現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)異常,即故障現(xiàn)象時(shí),BAS系統(tǒng)會(huì)向FAS系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào),并由FAS系統(tǒng)向總控制系統(tǒng)回饋故障信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)于故障問題的自動(dòng)化監(jiān)督,且能夠準(zhǔn)確判斷故障部位,為檢修人員提供基本的故障參數(shù)。盡管綜合UPS方案具有較大的優(yōu)勢(shì),但其在結(jié)構(gòu)方面所存在的弊端同樣不容忽視。由于這一設(shè)計(jì)方案過于重視轉(zhuǎn)換開關(guān),因而在UPS設(shè)備及轉(zhuǎn)換開關(guān)同時(shí)出現(xiàn)故障問題時(shí),則會(huì)直接導(dǎo)致電力供應(yīng)中斷的情況發(fā)生。

三、可靠性分析

單UPS方案的核心部分在于UPS設(shè)備,當(dāng)UPS設(shè)備出現(xiàn)故障問題時(shí),與UPS設(shè)備相連接的負(fù)載設(shè)備會(huì)出現(xiàn)電力中斷的問題,進(jìn)而導(dǎo)致電源系統(tǒng)的整體可靠性下降。單UPS方案的最大優(yōu)點(diǎn)在于其可以充分簡(jiǎn)化整個(gè)電源系統(tǒng),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(shè)備總量較少的原因,其發(fā)生故障的概率也相對(duì)較低,這不僅有利于后期維護(hù)工作的開展,更具有一定的經(jīng)濟(jì)性特征。同時(shí),在設(shè)備總量少的情況下,單UPS方案不會(huì)大量占用較多的室內(nèi)空間,可以在室內(nèi)空間較小的情況下進(jìn)行應(yīng)用,且整體性價(jià)比較高。

雙UPS方案的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在雙重保障方面,但在設(shè)備總量大的基礎(chǔ)上,設(shè)備故障率、維護(hù)工作量以及占用空間方面均不具有優(yōu)勢(shì),且無論是前期的建設(shè)成本還是后期的維護(hù)成本均要高于其他的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

綜合UPS方案可以稱為單UPS方案的升級(jí)版,空間占用小、設(shè)備數(shù)量少,且其具有較為豐富的功能性,但STS的運(yùn)行質(zhì)量會(huì)影響到供電效果,局限性較大。

四、結(jié)語

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是我國(guó)城市軌道交通控制體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其主要負(fù)責(zé)著城市軌道列車的各項(xiàng)控制、調(diào)度工作,而電源系統(tǒng)則為交通信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供基礎(chǔ)的電力供應(yīng),因而電源系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性對(duì)于城市軌道交通起到了直接的影響作用。由此可見,加強(qiáng)對(duì)于城市軌道交通信號(hào)電源系統(tǒng)可靠性的研究,對(duì)于進(jìn)一步提高我國(guó)軌道交通的運(yùn)行質(zhì)量有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。