CTC車(chē)站子系統(tǒng)采集機(jī)柜電源配電箱兼容性研究

卡斯柯信號(hào)有限公司 上海市鐵路智能調(diào)度指揮系統(tǒng)工程研究中心 焦紅軍 費(fèi)振豪

CTC系統(tǒng)作為鐵路行車(chē)指揮的重要技術(shù)裝備，應(yīng)用之初，電源端子排在CTC車(chē)站子系統(tǒng)上做為系統(tǒng)側(cè)供電設(shè)備被廣泛使用，伴隨鐵路的不斷發(fā)展，信號(hào)裝備的不斷升級(jí)，電源端子排逐步被接口化的電源配電箱所取代。

CTC采集機(jī)柜電源配電箱是CTC車(chē)站子系統(tǒng)連接系統(tǒng)內(nèi)外部電源的核心部件，是根據(jù)CTC車(chē)站子系統(tǒng)以及各機(jī)柜電源需求將系統(tǒng)側(cè)空開(kāi)、防雷、接地端子、監(jiān)測(cè)端子集成在一個(gè)5U的箱體中，并為與其連接的設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)插座式輸入/輸出端口的系統(tǒng)設(shè)備，設(shè)備運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后工程人員將輸入、輸出線纜按照標(biāo)識(shí)插接至對(duì)應(yīng)的端口即可。整個(gè)箱體經(jīng)設(shè)計(jì)后，采用成品部件或由機(jī)器測(cè)量裁剪的材料在工廠流水線上按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)焊制、裝配而成，其接點(diǎn)牢固、質(zhì)量可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，避免了在施工現(xiàn)場(chǎng)因各施工人員技術(shù)水平不一、施工不標(biāo)準(zhǔn)或者錯(cuò)誤的裝配導(dǎo)致不良事故的發(fā)生以及日常維護(hù)、后續(xù)改造施工的不便，同時(shí)明確的輸入、輸出端口標(biāo)識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)的插拔件接口，為日常維護(hù)中單一設(shè)備的電源定位和系統(tǒng)改造提供了方便。

隨著CTC系統(tǒng)自主化技術(shù)研究趨勢(shì)發(fā)展，作為CTC車(chē)站子系統(tǒng)核心部件的電源配電箱也需要同步改進(jìn)，滿(mǎn)足既有CTC系統(tǒng)使用的同時(shí)兼容適應(yīng)自主化技術(shù)下的CTC系統(tǒng)使用需求。

1 現(xiàn)狀研究

在運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，目前CTC車(chē)站子系統(tǒng)采集機(jī)柜電源配電箱雖使用了圖1所示相同布局的后面板，卻要根據(jù)車(chē)站信號(hào)電源屏是否具備集中UPS供電條件按照不同的系統(tǒng)電源原理圖選取不同內(nèi)配線的箱體。

圖1 既有CTC采集機(jī)柜電源配電箱后面板示意圖

當(dāng)車(chē)站信號(hào)電源屏不具備集中UPS供電條件，需CTC車(chē)站子系統(tǒng)側(cè)裝配UPS和ATS電源切換設(shè)備為系統(tǒng)提供不間斷電源時(shí)，則需選用帶UPS電源配電箱；當(dāng)車(chē)站信號(hào)電源屏具備集中UPS供電條件，無(wú)需CTC車(chē)站子系統(tǒng)側(cè)自行提供不間斷電源時(shí)，則需選用不帶UPS電源配電箱。

對(duì)CTC車(chē)站子系統(tǒng)采集機(jī)柜帶UPS電源配電箱和不帶UPS電源配電箱對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種箱體在部分0層端口和空氣開(kāi)關(guān)層級(jí)配置上存在較大差異，主要為：

（1）0層端口配置

帶UPS電源配電箱A、B系電源的02、03、04端口與系統(tǒng)各供電設(shè)備連接；

不帶UPS電源配電箱A、B系電源的02、03、04端口均作為系統(tǒng)電源輸出端口，供用電設(shè)備連接。

（2）空氣開(kāi)關(guān)配置

帶UPS電源配電箱配有子系統(tǒng)級(jí)、機(jī)柜級(jí)兩級(jí)空氣開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)側(cè)電源總控的同時(shí)各機(jī)柜電源并聯(lián)獨(dú)立控制；

不帶UPS電源配電箱僅配有機(jī)柜級(jí)空氣開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)側(cè)僅可實(shí)現(xiàn)各機(jī)柜電源并聯(lián)獨(dú)立控制，相當(dāng)于CTC系統(tǒng)各機(jī)柜獨(dú)立連接在信號(hào)電源屏上。

具體配置差異如表1所示。

表1 帶UPS電源配電箱與不帶UPS電源配電箱配置差異表

2 影響分析

在相同功能機(jī)柜使用上述相同布局、不同內(nèi)配的電源配電箱將產(chǎn)生下列影響：

（1）現(xiàn)有的差異性首先使得項(xiàng)目變更、擴(kuò)展不靈活。在車(chē)站各系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備分批投資改造工程中，需按照車(chē)站信號(hào)電源屏的過(guò)渡改造逐步投入帶UPS電源配電箱和不帶UPS電源配電箱，增加了投資成本的同時(shí)造成了設(shè)備的浪費(fèi)，也擴(kuò)大了每次改造工程的影響范圍，增加了改造的工程量。同時(shí)，面對(duì)立項(xiàng)較早、工程實(shí)施過(guò)程中車(chē)站信號(hào)電源屏變更設(shè)計(jì)增加電源屏集中UPS供電投入的項(xiàng)目，則需要將帶UPS電源配電箱拆除更換為不帶UPS電源配電箱，并需更換相應(yīng)的配線，為項(xiàng)目的小變更增加了障礙。

（2）這種“同”又“不同”的箱體特點(diǎn)，為箱體的錯(cuò)配埋下了隱患，并需要配備多種規(guī)格型號(hào)的材料來(lái)滿(mǎn)足不同箱體的生產(chǎn)，降低了箱體的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化，增加了加工生產(chǎn)、項(xiàng)目實(shí)施的成本和周期。設(shè)備運(yùn)營(yíng)后還需要維護(hù)單位配備不同的備件以及學(xué)習(xí)不同的箱體內(nèi)配結(jié)構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)日常的運(yùn)維工作，增加了運(yùn)維難度和成本。

（3）供柜間連接的0層輸入/輸出電源端口位于箱體背面上方，供柜內(nèi)設(shè)備用電的輸出電源端口位于箱體背面下方，而我們的車(chē)站信號(hào)機(jī)房通常采用下走線方式，柜間電源連接線纜進(jìn)柜后需要越過(guò)柜內(nèi)電源線纜才可連接到相應(yīng)的端口，造成大量布線交叉，影響機(jī)柜工藝的同時(shí)為后期的維護(hù)和改造施工帶來(lái)了不便。

（4）用于系統(tǒng)電源輸入以及打印機(jī)電源輸出的端口分別使用了C20、C13插座端子，使得車(chē)站信號(hào)電源屏、打印機(jī)到CTC采集柜電源線均需使用工廠專(zhuān)門(mén)訂制加工的線纜。而每個(gè)站信號(hào)電源屏、打印機(jī)到CTC采集機(jī)柜的距離不盡相同，各站訂制線纜規(guī)格各異，需待各車(chē)站信號(hào)系統(tǒng)施工中、后期各設(shè)備位置、布線路徑精準(zhǔn)定位，明確線纜規(guī)格后才可進(jìn)行訂制生產(chǎn)，對(duì)施工進(jìn)度影響較大，稍有長(zhǎng)度變化就需要重新訂制加工，工程浪費(fèi)也比較大。且在改造工程不能利用既有電纜進(jìn)行施工，需重復(fù)投入材料和施工，對(duì)施工以及維護(hù)都不方便。

3 兼容性改進(jìn)

基于CTC采集機(jī)柜內(nèi)部用電設(shè)備電源端口需求以及系統(tǒng)級(jí)電源設(shè)備輸入、輸出端口需求，擴(kuò)大CTC采集機(jī)柜電源配電箱在不同工程環(huán)境中的適用能力，降低生產(chǎn)成本、縮短加工周期、提升施工/維護(hù)的便捷性，對(duì)CTC采集機(jī)柜電源配電箱進(jìn)行如下改進(jìn)。

（1）將兩種箱體的端口需求合并，按照?qǐng)D2所示原理圖，定義A、B各系電源的01端口為外電引入端口；02端口為UPS電源輸入端口；03端口為ATS電源輸入端口；04端口為ATS輸出端口；05端口為工控機(jī)柜輸入電源引接端口。

圖2 CTC采集機(jī)柜電源配電箱原理圖

并為A、B各系電源配備空氣開(kāi)關(guān)K1作為系統(tǒng)級(jí)總空開(kāi)，空氣開(kāi)關(guān)K2作為機(jī)柜級(jí)空開(kāi)，空氣開(kāi)關(guān)K3作為機(jī)柜風(fēng)扇空開(kāi)。

（2）按照?qǐng)D3所示，設(shè)計(jì)、制備采用ZCRVV3*2.5m㎡線材的C19-C20注膠連接線纜，在無(wú)需CTC系統(tǒng)側(cè)配備UPS和ATS電源切換設(shè)備時(shí)，用此C19-C20連接線纜將A、B各系電源03端口與04端口連通為系統(tǒng)供電。

圖3 C19-C20連接線纜加工示意圖

（3）維持CTC采集機(jī)柜電源配電箱原有后面板各端口的數(shù)量，按照柜間線纜入柜即成端的原則，調(diào)整配電箱后面板各端口布局，將A、B各系電源0層端口調(diào)至電源配電箱后背面下方，供本柜內(nèi)設(shè)備用電的輸出電源端口調(diào)至電源配電箱背面上方，減少柜間連接線纜與柜內(nèi)線纜的交叉布線。

同時(shí)將A05、B05端口更換為C19插座；取消信號(hào)電源屏以及打印機(jī)到CTC采集機(jī)柜的訂制線纜，使用常規(guī)工程卷裝線纜。將A、B各系外電引入端口以及打印機(jī)電源端口更換為插拔式接線端子，并將打印機(jī)端口移設(shè)至箱體后面板邊緣，方便各類(lèi)工程實(shí)施。

電源配電箱后面板圖如圖4所示。

圖4 CTC采集機(jī)柜電源配電箱后面板示意圖

結(jié)語(yǔ)：本文經(jīng)過(guò)對(duì)CTC車(chē)站子系統(tǒng)采集機(jī)柜電源配電箱及其可能的使用場(chǎng)景分析后，從通用性、適用場(chǎng)景、生產(chǎn)/實(shí)施/維護(hù)便捷性等方面對(duì)其做了綜合考量和研究，提出了兼容性改進(jìn)方案，讓CTC采集機(jī)柜電源配電箱可兼容更多生產(chǎn)、使用、維護(hù)場(chǎng)景，提升了電源配電箱的通用性，解決了施工、維護(hù)難的問(wèn)題。同一款箱體即可滿(mǎn)足新建電源屏集中UPS供電的項(xiàng)目需求，也可滿(mǎn)足電源屏集中UPS分步投入的項(xiàng)目需求，減少了設(shè)備生產(chǎn)、項(xiàng)目施工的成本和周期，降低了生產(chǎn)加工、工程實(shí)施、改造維護(hù)各環(huán)節(jié)的應(yīng)用難度，讓CTC系統(tǒng)的工程應(yīng)用變的更簡(jiǎn)單。同時(shí)給其他機(jī)柜電源配電箱的通用性整合提供了參考，具有一定的工程、參考價(jià)值。