梁明治
南京地铁运营有限责任公司 江苏 南京 210012
【摘 要】在城市轨道交通建设中，信号电源系统是非常重要的一个组成部分。在本文中，将就城市轨道交通信号电源系统技术进行一定的研究与分析。
【关键词】城市轨道交通；信号电源系统；技术
1 引言
城市轨道交通的出现，为人们的日常出行提供了非常大的便利，近年来在我国的很多城市中得到了建设。在列车运行中，信号系统可以说是实现列车安全、稳定运行的一项重要保证，为了能够使其更为稳定的开展工作，非常重要的一项元素就是能够具有一套稳定、优质的供电系统。
2 信号电源系统发展
进入到21世纪以后，我国铁路信号设备获得了较为快速的发展，在这种情况下，以往通过工频技术应用的电源屏已经不能够对现今环境下的使用要求进行满足，供电系统逐渐出现了可靠性、智能化程度较低的情况。在此情况下，智能电源屏出现了，其通过计算机技术的应用能够较好的对远程监控以及电源系统自动监测等功能进行实现，并通过高频电力技术的应用对系统输入、输出单元实现了模块化，在此过程中获得了更高的供电可靠性以及供电质量。
在越来越多新设备、新技术应用在铁路领域的情况下，很多供电设备对于供电质量以及供电稳定性也具有了更高的要求，不仅需要能够具有稳定的电压以及频率，还需要保证供电的不间断性。在这种情况下，UPS技术得到了引入，同电源屏一起成为了轨道交通信号系统建设的重要内容。UPS 是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的现代化电源装置。具有隔离干扰、频率变换以及无间断切换等功能，非常适合应用在现今的城市轨道交通建设当中。同时，UPS及其配套使用的蓄电池，能够在日常供电的同时储备电能，如果外网供电出现了故障或者中断的情况，则会通过逆变器的方式继续提供电力。
3 UPS技术概述
UPS，是一种以逆变器为主，具有储能装置的恒压恒频不间断电源。当输入电正常、稳定时，UPS则能够将输入稳压之后对系统进行供应。此时，UPS不仅能够提供负载，还是一台交流稳压器，能够实现蓄电池充电功能。如果外界输入出现故障中断，UPS则能够将其所储存的电能通过逆变器的应用继续提供供电，保护系统的软硬件不会因此遭到损坏。在轨道交通信号系统中，其主要功能就是在电源切换或电源故障掉电时，UPS切换为蓄电池供电，确保信号系统依然能够保持工作。而在外网供电中断时，UPS也能够在一定时间内继续保证信号系统的正常运行，在该紧急时间段内，调度工作人员则能够及时的将列车指挥到安全区域，并对列车运营数据做好存储，避免因为数据丢失对系统的运营造成影响。而根据信号系统自身特点，一般我们以冗余方式对UPS进行设计，在该种设计方式下，如果在运行当中一个UPS出现了问题，系统则会及时的切换到另一台备用UPS，以此保障供电的稳定性。
4 电源安全架构
城市轨道信号系统由ATP、ATO、ATS以及联锁子系统组成，除信号车载设备外，信号各子系统设备正常运行所需电源均由室内信号电源系统提供。而如果在运行过程中出现了临时供电问题，该系统必须确保则需要做好列车行车安全的保障，并做好列车运行数据的恢复工作，为系统的恢复运营做好准备。除了UPS之外，为了避免系统在恢复过程出现全区清扫、更好的提升运营效率，也需要为计轴器提供更长的续航时间。为了能够对上述目标进行实现，我们都以双UPS冗余方案对电源系统架构进行设计，其结构类型如下图：
图1 信号电源系统
在该系统实际运行中，分为以下几种情况：第一，如果市电正常，且两台UPS都运行正常，系统则会对两个UPS以及转辙机单元提供供电，并由两台UPS对负载进行均匀分布，在对蓄电池组充电的同时为直流稳压模块提供数据，交直流稳压模块经输出配电单元给后级设备供电；第二，如果在运行中其中的一台UPS出现了故障，系统则会为交流转辙机以及另一台UPS提供供电，并将全部负载都由该UPS承担，为直流稳压模块提供电力。同时，其也会在对蓄电池充电后通过转换隔离方式的应用为后级设备提供电力；第三，如两台UPS都出现了故障问题，输入电源则会通过稳压器的应用对交流转辙机以及两台UPS的旁路进行供电，并在为交直流稳压模块提供输入后为后级设备提供电力；第四，如果市电出现了中断情况，那么UPS则会由之前的供电模式转换到电池模式，通过蓄电池提供配电，以此为后级设备依然提供可靠、稳定的电源。在此过程中，系统的交流转辙机则会停止运行。可以说，在该种方案类型中，整个系统电源架构无论是可靠性、安全性都非常高，且具有着后期维护简便以及架构简单等特点，目前已经在我国很多城市的地铁线路中得到了应用。
5 系统供电配线
在以往继电器联锁方式中，我国轨道交通设备室内部还没有对UPS进行使用，对于信号设备，其都通过“双端子双环线”的冗余配线形式进行连接，通过具有较高冗余性的配电方式对供电稳定性进行实现。在该种方式中，每一路电源系统都同两个端子实现了对应，而每路信号设备同样对两个端子进行了设置，并通过配线方式的应用对具有等电位特征的端子实现连接，并将其再次环回到电源端子位置，以此对“双端子双环线“结构进行了形成。在该种模式下，无论哪一个位置的配线出现了问题故障如松动、断线等，都不会影响到整体供电，以此对系统的供电安全性作出了保证。而随着近年来我国科学技术的不断提升与发展，UPS技术获得了较大的提升。对于该技术来说，其在刚刚研发时更多的是为了在突发断电情况下为普通计算机提供续航，避免使其出现设备损坏以及数据丢失等情况。而对于此时的UPS来说，其在设计时并没有对导向安全进行考虑，也没有以双端子输出方式进行设计。对此，就需要在其端子位置进行适当的改造，以此将其引入到轨道交通时能够较好的满足系统供电等级要求。
6 结束语
在上文中，我们对城市轨道交通信号电源系统技术进行了一定的研究与探讨，需要在实际信号系统建设中能够对电源系统引起重视，通过良好技术的运用保障电源供电的稳定性。
参考文献：
[1]文仁广.城市轨道交通信号系统UPS电源整合探讨[J].现代城市轨道交通.2009（02）：66-67.
[2]文波.地铁弱电系统不间断电源整合分析[J].城市轨道交通研究.2011（09）：：44-46.
论文作者:梁明治
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第16期
论文发表时间:2016/8/16
标签：系统论文; 电源论文; 信号论文; 端子论文; 设备论文; 轨道交通论文; 转辙机论文; 《低碳地产》2015年第16期论文;