高鐵信號設備電源冗余改造工程設計

蔡家軍

（中鐵武漢勘察設計研究院有限公司，武漢 430070）

高鐵信號設備電源冗余改造工程設計

蔡家軍

（中鐵武漢勘察設計研究院有限公司，武漢 430070）

高鐵車站早期信號設備存在電源輸入回路端口未冗余的問題，為確保高鐵信號設備安全穩定運用，對高鐵車站的信號設備開展電源冗余整治，提出高鐵信號設備的電源冗余整治方案。

高鐵信號；電源冗余；整治

1 現狀

高鐵計算機聯鎖設備、列控設備、CTC系統等對供電可靠性的要求較之傳統的技術系統大大提高，任何偶然、短暫的供電中斷都可能造成難以估量的損失，甚至對鐵路行車安全產生極大的威脅。

高鐵車站信號設備存在電源輸入回路端口未冗余的問題。當電源屏供電回路或電源線路、斷路器等出現故障后，導致雙系信號設備同時停電，嚴重影響高鐵運輸安全和秩序。

根據中國鐵路總公司《關于開展高鐵信號設備電源冗余整治工作的通知》（鐵總運函［2013］ 1120號），為確保高鐵信號設備安全穩定運用，對高鐵各車站、中繼站的計算機聯鎖系統、列控系統、CTC系統等涉及行車安全的關鍵設備進行電源冗余整治。

2 整治方案

2.1計算機聯鎖系統改造方案

高鐵計算機聯鎖系統UPS方式電源供電為：一路AC220 V電源供電，通過系統內冗余UPS和冗余切換器來提高電源供電的可靠性，但在單一故障時，存在系統斷電的可能。如圖1所示。

針對上述電源供電方式存在的不足，對聯鎖系統供電方式進行優化，如圖2所示。優化內容：1）優化為兩路AC220 V供電；2）冗余配置的邏輯電源模塊輸出并聯；3）冗余配置的接口電源模塊輸出并聯；4）維護機、維護機顯示器由其中一路AC220 V供電；5）打印機和機柜風扇空開由另外一路AC220 V供電；6）防雷模塊優化于系統進電總開關之后，如圖2所示。

AC220 V供電實現雙冗余通道供電，提高系統的可靠性，內部DC24 V電源接口和現有設備保持一致。

2.2CTC分機電源冗余整治方案

高鐵CTC系統車站子系統的設備全部是單電源設備。主要應用情況如表1所示。

CTC系統電源冗余改造內容如下。

1）由電源屏到CTC采集機柜只有一路電源（AC220 V，10 A），要求電源屏廠家從電源屏到CTC采集機柜再提供一路電源（AC220 V，10 A）并將電源放置到位；

2）需增加敷設機柜之間、機柜到控制臺的電源線纜，需增加敷設機柜到控制臺的音頻線纜，該工作需施工單位提前將柜間和機柜至控制臺電纜放置到位；

3）因涉及每個車站新增加3套電源端子（采集機柜、控制機柜和控制臺）及電源線、音響等設備，需提前安裝布置，故需要要點提前對這部分工作布置到位。

圖1 聯鎖系統設備電源冗余供電原理

圖2 聯鎖系統電源冗余改造原理圖

4）在將車站通道調試完畢、電源端子等設備安裝及布線到位后，要點對A系設備關閉電源，將新增的A系電源線進行更換，原有電源線保留。

改造后的CTC系統設備電源如圖3所示。

2.3 列控系統電源冗余整治內容

高鐵列控系統有UPS方式電源供電為：一路AC220V電源供電，通過系統內冗余UPS和冗余切換器來提高電源供電的可靠性，但在單一故障時，存在系統斷電的可能。列控中心系統有UPS設備既有供電方式如圖4所示。

系統供電方式進行優化，優化為電源屏提供兩路AC220V電源供電。列控中心系統有UPS設備改造針對上述電源供電方式存在的不足，對列控后電源冗余供電原理如圖5所示。優化內容：

1）優化為兩路AC220 V供電；2）冗余配置的邏輯電源模塊輸出并聯；3）冗余配置的接口電源模塊輸出并聯；4）維護機、維護機顯示器由其中一路AC220 V供電；5）打印機和機柜風扇空開由另外一路AC220 V供電；6）防雷模塊優化于系統進電總開關之后。

圖3　CTC系統設備電源冗余改造原理圖

圖4　列控中心系統有UPS設備既有供電方式

2.4信號集中監測設備配套改造

由于電源屏增加輸出回路，信號集中監測相應增加電源屏隔離輸出的電源電纜的對地漏流測試，增加相應硬件，并對測試數據及接口數據進行軟件更改。

表1　CTC系統車站子系統電源設備應用情況

圖5　列控中心系統有UPS設備電源冗余供電原理

2.5電源屏電源冗余改造內容

電源屏涉及改造的電源負載種類為計算機聯鎖電源、列控中心電源、CTC電源，將既有一路輸出的電源更改為兩路輸出。

為了減小對運輸干擾和改動風險，考慮到機房空間位置及現場改造的可實施性，盡量在既有機柜的空余位置進行改造。

計算機聯鎖電源、列控中心電源、CTC電源由原1路輸出，變為完全獨立的兩路輸出，將原“計算機聯鎖電源、列控中心電源、CTC電源”輸出更名為“計算機聯鎖電源1、列控中心電源1、CTC電源1”；3種電源均新增一路與既有容量相同的輸出，增設相應容量的隔離變壓器和斷路器，命名為“計算機聯鎖電源2、列控中心電源2、CTC電源2”。改造后供電原理如圖6所示。

兩路電輸入經Y型切換、配電，分別輸入兩臺“1+1”并聯備份的UPS和轉轍機電源模塊。系統除交直流轉轍機不通過UPS供電外，其余所有負載均通過兩臺并聯UPS供電，其中信號點燈、計算機聯鎖、道岔表示等AC220V負載所需電源通過UPS后經隔離、配電、檢測、防雷環節直接輸出；其余直流電源、25 Hz軌道電源等接入相應電源模塊輸出。

圖6　改造后供電原理示意圖

3 效果與意義

雙電源供電實現了雙冗余通道供電，提高系統的可靠性，解決系統單點故障不會導致停機。當電源屏供電回路或電源線路、斷路器等出現故障后，雙系信號設備不會同時停電，提高了高鐵運輸安全，完善了高鐵信號設備冗余標準。

［1］鐵總運函［2013］1120號 中國鐵路總公司關于開展高鐵信號設備電源冗余整治工作的通知［S］.

［2］國家鐵路局.TB10621-2014， 高速鐵路設計規范 ［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

For the problem of power input circuit ports without redundancy， it needs to renovate the power supply of signal equipment in high-speed stations， in order to ensure safe and stable operation of high-speed signal equipment. The paper puts forward the solution of power redundancy renovation.

high-speed railway signal； power redundancy； renovation

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.04.022

2016-03-10）