1 引言
在城市軌道交通系統(tǒng)中,，信號系統(tǒng)是一個集行車指揮和列車運行控制為一體的非常重要的機電系統(tǒng)，它直接關(guān)系到城市軌道交通系統(tǒng)的運營安全,、運營效率以及服務(wù)質(zhì)量,。它是保證乘客和列車的安全，實現(xiàn)行車指揮和列車運行現(xiàn)代化,，實現(xiàn)運輸快速,、高密度、有序運行功能的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備,。
2 城市軌道交通信號系統(tǒng)電源子系統(tǒng)的組成
城市軌道交通信號系統(tǒng)一般包括：信號設(shè)備,、連鎖設(shè)備,、閉塞設(shè)備等。如果說信號系統(tǒng)是城市軌道交通運行的指揮員的話,，那么信號電源系統(tǒng)就是這個指揮員的心臟,，信號電源系統(tǒng)的正常與否，直接關(guān)系到信號系統(tǒng)正常運行,。所以,，目前軌道交通信號系統(tǒng)中，一般均設(shè)置有UPS 供電保障及軌道交通專用電源設(shè)備,，以保障信號系統(tǒng)的供電安全,。
信號電源系統(tǒng)一般由防雷系統(tǒng)、輸入配電屏,、輸入穩(wěn)壓( 隔離) 器,、不間斷電源系統(tǒng)UPS、輸出配電屏,、隔離變壓器,、信號電源( 交流/ 直流)、輸出配電等部分組成,。由于城市軌道交通系統(tǒng)中,，根據(jù)站點性質(zhì)，可分為設(shè)備集中站與設(shè)備非集中站等,。一般設(shè)備集中站信號電源系統(tǒng)為智能電源系統(tǒng),，主要包括交流輸入雙路自動切換單元、雙UPS,、蓄電池,、智能電源屏和穩(wěn)壓器等，設(shè)備集中站信號電源系統(tǒng)架構(gòu)見圖1,。非設(shè)備集中站和車輛段(ATS 和DCS 用) 由單UPS,、蓄電池、配電柜及穩(wěn)壓模塊組成,，非設(shè)備集中站信號電源系統(tǒng)架構(gòu)見圖2,。維修中心僅配置單UPS、蓄電池和穩(wěn)壓模塊等,。
3 系統(tǒng)電源設(shè)計要點
3.1 雙路供電設(shè)計
電源系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)具有兩路引入電源的自動轉(zhuǎn)換功能,，在兩路引入電源自動轉(zhuǎn)換或中斷時，UPS 應(yīng)無時間中斷地從備用電池上提供后備電源,。UPS 蓄電池持續(xù)供電時間應(yīng)不少于30min,。
3.2 高可用性設(shè)計
信號智能電源系統(tǒng)設(shè)備，包括交流輸入雙路自動切換裝置,、UPS( 單機帶穩(wěn)壓旁路),、智能信號電源屏( 開關(guān)柜) 等單元,，以上單元應(yīng)優(yōu)先采用模塊插拔結(jié)構(gòu)，以降低現(xiàn)場維修難度及縮短維修維護時間,。
3.3 高可靠性設(shè)計
由于信號系統(tǒng)的重要性,，考慮電源系統(tǒng)中UPS 和信號專用電源電路結(jié)構(gòu)的復雜性及自身的重要性，所以一般信號電源均按冗余設(shè)計,。其中,，一般UPS 采用“1+1”并聯(lián)冗余設(shè)計。智能信號電源屏的每路輸出電源,，應(yīng)保證兩路并聯(lián)冗余或N+M 冗余(M ≥ N/3),，可熱插拔更換模塊。
電源系統(tǒng)能夠抗道岔轉(zhuǎn)轍機啟動,、停止時的電流沖擊能力,，轉(zhuǎn)轍機采用變壓器進行隔離后輸出，電源屏對交流轉(zhuǎn)轍機交流輸出電源應(yīng)有相序檢測,，當斷相/ 錯相時監(jiān)測單元切斷輸出,，并給出報警信號?？紤]系統(tǒng)中的UPS 與穩(wěn)壓電源均可能發(fā)生故障,，因此在穩(wěn)壓模塊、UPS 上均設(shè)置手動維護旁路開關(guān),，方便設(shè)備故障后至維修完畢期間,，信號系統(tǒng)能夠正常供電。
3.4 多層隔離
電源系統(tǒng)的各種輸出電源均應(yīng)采用隔離供電方式,，合理分束,、分別供電。具有完善的隔離,、凈化,、分配、防雷,、過壓和過流保護,、短路保護等功能,，交流,、直流電源均應(yīng)對地絕緣。向室外設(shè)備供電的電源電路,，采取可靠的防雷措施并單獨送電,。
3.5 智能管理
智能電源屏的面板上設(shè)有工作狀態(tài)表示顯示屏，對所有輸入/ 輸出電壓和電流進行監(jiān)控和分析,，對所有接觸器,、斷路器,、模塊等部件正常或故障狀態(tài)進行監(jiān)控和分析,，可對UPS及蓄電池通過RS-232/485 接口讀取其工作狀態(tài)并進行分析,。采用計算機及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對系統(tǒng)各輸入,、輸出回路的電壓,、電流，和反映電源系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作狀態(tài),，以及正?；蚬收系拈_關(guān)量進行全面監(jiān)測、分析,，并能以圖像,、表格、文字說明等方式在維修支持子系統(tǒng)上,，對全線電源系統(tǒng)進行實時動態(tài)工況的監(jiān)視,。當故障發(fā)生時，將產(chǎn)生自動聲光報警,。
4 典型城市軌道交通信號電源容量
一般的城市軌道交通信號系統(tǒng)電源配置大概如表1 所示,。
5 電源子系統(tǒng)運行原理
5.1 系統(tǒng)工作模式
兩路獨立的AC380V 輸入電源經(jīng)切換單元切換后送至UPS，再由UPS 向電源屏供電,。系統(tǒng)輸出分為直流電源部分
和交流電源部分,。提供包括：ATS、ATP,、ATO,、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、信號機,、轉(zhuǎn)轍機,、列車占用檢查設(shè)備( 計軸)、繼電器等信號設(shè)備的電源,。直流電源部分,，主要為車站的信號設(shè)備提供DC24V、DC60V(DC50V),、DC12~DC 48V,、DC220V 以及DC110V 電源。采用智能高頻開關(guān)電源模塊提供電源輸出,，所有電源模塊采用冗余備份的并聯(lián)均流方式運行,，在模塊正常情況下同組模塊均分負載，當其中一個電源模塊故障時，其他模塊保證提供最大負載需求,，不影響信號設(shè)備的正常運行,。具有測量輸出電流、輸出電壓的功能并提供欠壓,、過壓報警功能,，并在輸出端有過載保護及浪涌吸收設(shè)備。
交流電源部分,，主要為車站的信號設(shè)備提供AC220V 電源,。經(jīng)UPS 輸出到電源屏進行各路交流輸出的分配和監(jiān)測，并供各設(shè)備使用,。相應(yīng)的電源輸出配置漏電檢測功能,。系統(tǒng)工作原理框圖如圖4 所示。
5.2 設(shè)備集中站電源運原理
⑴ 設(shè)備集中站信號系統(tǒng),，配置2 路AC380Vac 市電供電,，兩路市電經(jīng)過輸入總配電屏中的ATS 切換裝置切換后，輸出其中一路市電給UPS 及交流轉(zhuǎn)轍機等負載,。當其中一路市電故障后,，ATS 切換裝置自動將供電狀態(tài)轉(zhuǎn)入另一路市電供電。
⑵ 輸入總配電輸出分3 個回路,。其中回路1 供給一個三相隔離變壓器和三相交流轉(zhuǎn)轍機,。
⑶ 回路2 市電給UPS 系統(tǒng)主輸入，AC 交流電經(jīng)過UPS穩(wěn)壓穩(wěn)頻后,，供給智能電源屏,，為各路AC 或者DC 系統(tǒng)信號電源模塊供電。當市電斷電后,，UPS 以零切換方式,，轉(zhuǎn)入后備供電模式，直至市電恢復或者電池放電截止,。
⑷ 當UPS 系統(tǒng)故障時,，UPS 自動轉(zhuǎn)入靜態(tài)旁路供電模式。靜態(tài)旁路上設(shè)置一個穩(wěn)壓電源由回路3 供給,，保證UPS 旁路電壓正常,。
5.3 非設(shè)備集中站電源運行原理
⑴ 設(shè)備集中站信號系統(tǒng)配置1 路AC380Vac 市電供電，輸入總配電輸出到穩(wěn)壓模塊后,，對UPS 供電,。市電正常時，市電經(jīng)UPS 穩(wěn)壓穩(wěn)頻后,，為智能電源屏供電,。當市電異常時，UPS 以零切換方式,，轉(zhuǎn)入后備供電模式,，直至市電恢復或者電池放電截止。
⑵ 當UPS 異常時,，系統(tǒng)通過手動方式轉(zhuǎn)入手動旁路供電模式,，旁路供電同樣采用穩(wěn)壓模塊提供電源。保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定,。
6 結(jié)語
本文主要介紹了城市軌道交通信號電源子系統(tǒng)的架構(gòu),，分析了其主要組成部件的系統(tǒng)框圖，及其運行模式和設(shè)計要點,。信號電源屏是城市軌道交通信號系統(tǒng)的重要配套設(shè)備,，該設(shè)備專用于對信號系統(tǒng)設(shè)備交流及直流不間斷供電，保證信號系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定,、可靠,、連續(xù)地運行。