浅谈大连地铁信号系统电源设备

浅谈大连地铁信号系统电源设备

王钊

大连地铁运营有限公司 116000

摘要

信号系统电源设备是确保列车正常运行的重要组成部分，其稳定性和可靠性对于保证行车安全具有重要意义。本文首先介绍了信号系统电源设备的基本构成及其功能，然后分析了电源设备在信号系统中的重要性，最后探讨了如何提高电源设备的可靠性和稳定性。

关键词：地铁信号系统、电源设备、可靠性、稳定性、优化设计

1. 引言

信号系统电源设备为列车控制系统提供稳定可靠的电源，是确保列车正常运行的关键。随着城市轨道交通的快速发展，列车信号系统对电源设备的要求越来越高。本文旨在探讨信号系统电源设备的基本构成、功能及其在信号系统中的重要性，并提出提高电源设备可靠性和稳定性的策略。

2. 信号系统电源设备的基本构成及其功能

信号系统电源设备主要包括电源变压器、稳压器、蓄电池组以及监控系统等。这些设备共同确保了信号系统在正常运行过程中的电源稳定。

2.1 电源变压器

电源变压器负责将输入的交流电转换为适合信号系统使用的电压。常见的电源变压器有单相和三相两种，通常采用铜线绕组和硅钢片等材料制成。

2.2 稳压器

稳压器负责对输出电压进行稳定处理，以保证信号系统在波动的电压环境下正常运行。常见的稳压器有线性稳压器和开关稳压器两种，其中开关稳压器具有较高的效率和稳定性。

2.3 蓄电池组

蓄电池组作为备用电源，在主电源出现故障时提供紧急供电，确保信号系统在断电情况下仍能正常运行。常见的蓄电池组有铅酸蓄电池和锂电池等类型。

2.4 监控系统

监控系统负责实时监测电源设备的工作状态，包括电压、电流、温度等参数。一旦发现异常情况，监控系统会立即报警并采取相应措施，以确保电源设备的安全运行。

3. 电源设备功能

3.1两路电源转换功能

电源系统输入采用两路独立的交流三相电源，两路输入电源间具有自动转换、手动转换功能，每路输入均具备手动直供功能，两路输入电源的转换时间（包括手动和自动）小于0.15s。当一路电源故障转到另一路电源工作，原供电电源恢复后，如需转回原供电电源工作，需采用手动转换方式。

3.2隔离及分束功能

1）输入/输出之间的隔离技术

电源屏交流输出采用隔离单元隔离，直流模块采用AC/DC、DC/DC变换电路，内部实现高频隔离；

2）输出电源之间的相互隔离和分束

电源屏采用模块化设计，对于不能共用模块的输出支路采用相互隔离的模块单独供电，确保各输出支路相互隔离。

3.3系统冗余设计功能

电源屏结构模块化，各部分采用模块式结构，均采用“1+1”或“N+M”(M>N/3)在线热备冗余工作技术。除正常的负荷（保证信号系统能够正常工作）外，电源系统设备有 30％以上的剩余容量，预留模块安装位置，以确保电源系统的可靠性及将来系统的改动及扩展。

3.4防雷功能

电源屏具有可靠的防雷击功能。两路输入分别设有独立的防雷模块，有效抑制系统输入部分的雷击，室外设备支路输出端设有输出防雷模块，有效抑制输出部分的雷击。

3.5过电压、过电流及短路保护功能

1）输入过电压保护：当电源屏任何一路输入电源过电压时，交流输入切换单元自动切换至另一路输入电源继续供电，不影响设备的正常使用；

模块过电压保护：当模块输入过电压时，模块保护，停止输出，当电压恢复正常时自动恢复输出；当模块输出电压超出过压保护点时，模块自动关机（需要人工恢复），切断对外部的电源供给，保障设备的安全；

2）输入过电流：通过输入断路器脱扣进行保护；

3）输出过电流：过流到一定程度（与断路器规格有关）输出断路器脱扣，输出断路器未脱扣时电源模块限流，模块自我保护，此时需要对负载设备进行检查。当负载正常后，电源模块自动恢复至正常工作状态；

4）短路保护功能：电源模块具有短路保护功能，当负载正常时自动恢复运行。

3.6人身安全防护功能

1）保障措施

电源屏设置安全接地铜排，保证电源屏机柜外壳安全接地；

电源屏采用模块化结构及冗余配置方式，便于维修人员断电维修故障模块。

2）接地要求

电源屏的防雷接地和保护接地分别使用不同的接地体，均接至综合接地系统，其线径截面面积应不小于6mm2，综合接地系统的接地电阻值应≤1.0欧姆。

3.7电气火灾防护功能

电源屏按照GB 4943-2011信息技术设备安全标准进行人身安全防护设计，如采用防指触器件、仪表；设置明显醒目的警示标志，在用户使用事项中进行着重强调等。智能信号电源屏全部导线、材料、部件外壳等均采用阻燃材料，防止电气火灾。

3.8漏泄监测功能

电源屏可在相关输出端口设置对地漏泄监测器，实现对地漏泄监测功能。

3.9监测功能

电源屏监测系统由采集单元和监测单元组成。采集单元由输入采集单元、输出采集单元、UPS采集单元、蓄电池采集单元等功能单元构成。监测单元由工控机、显示屏、交换机等功能单元构成。其中工控机为工业用计算机，显示屏采用10寸彩色触摸屏，显示直观，操作便捷。

监测单元可对输入配电、电源模块、输出配电、UPS电源、电池组等进行信息显示、查询和管理，包括实时数据显示、历史数据查询、历史曲线查询、故障告警查询。监测单元提供一组故障报警接点供控制台使用，并可以声光报警方式提供系统报警。监测单元支持TCP/IP通讯接口，并提供标准通讯协议，方便和维护监测子系统通讯。

4. 信号系统电源设备的重要性

信号系统电源设备在列车运行中具有举足轻重的地位。其稳定性和可靠性直接影响到信号系统的正常运行，从而影响到列车的行车安全。具体表现在以下几个方面：

4.1 保证信号系统正常运行

信号系统电源设备为列车控制系统提供稳定可靠的电源，确保信号系统在正常运行过程中的电源稳定，从而保证列车的安全运行。

4.2 提高列车运行效率

信号系统电源设备的稳定运行有助于提高列车运行效率。在信号系统故障情况下，电源设备能够及时提供备用电源，确保信号系统快速恢复正常工作状态，减少列车因故障而延误的时间。

4.3 降低运营成本

电源设备的可靠性和稳定性对于降低运营成本具有重要意义。高质量的电源设备可以在较长时间内保持良好性能，减少维修和更换的次数，降低运营成本。

5. 提高信号系统电源设备可靠性和稳定性的策略

为了提高信号系统电源设备的可靠性和稳定性，可以从以下几个方面着手：

5.1 选用高质量原材料

选用高质量的原材料是保证电源设备性能的关键。例如，选择具有高导电性、低损耗和长寿命的铜线绕组材料以及高性能的硅钢片等。

5.2 优化设计

通过优化电源设备的设计，提高其性能。例如，采用高效率的变压器设计和新型稳压技术等。

5.3 严格生产工艺

严格执行生产工艺标准，确保电源设备的品质。例如，对生产过程进行全程监控，对关键零部件进行严格的质量检验等。

5.4 定期维护与检修

定期对电源设备进行维护与检修，确保其性能始终处于良好状态。例如，对电源变压器进行定期清洁、对蓄电池组进行定期充放电等。

6. 结论

信号系统电源设备在列车运行中具有重要意义，其稳定性和可靠性对于保证行车安全具有重要意义。为了提高信号系统电源设备的可靠性和稳定性，需要从原材料、设计、生产工艺、维护与检修等方面进行优化。随着科技的发展，未来的信号系统电源设备将更加高效、可靠，为列车的安全运行提供更有力的保障。

参考文献：

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