高铁信号设备电源冗余改造工程设计

蔡家军

（中铁武汉勘察设计研究院有限公司，武汉 430070）

高铁信号设备电源冗余改造工程设计

蔡家军

（中铁武汉勘察设计研究院有限公司，武汉 430070）

高铁车站早期信号设备存在电源输入回路端口未冗余的问题，为确保高铁信号设备安全稳定运用，对高铁车站的信号设备开展电源冗余整治，提出高铁信号设备的电源冗余整治方案。

高铁信号；电源冗余；整治

1 现状

高铁计算机联锁设备、列控设备、CTC系统等对供电可靠性的要求较之传统的技术系统大大提高，任何偶然、短暂的供电中断都可能造成难以估量的损失，甚至对铁路行车安全产生极大的威胁。

高铁车站信号设备存在电源输入回路端口未冗余的问题。当电源屏供电回路或电源线路、断路器等出现故障后，导致双系信号设备同时停电，严重影响高铁运输安全和秩序。

根据中国铁路总公司《关于开展高铁信号设备电源冗余整治工作的通知》（铁总运函［2013］ 1120号），为确保高铁信号设备安全稳定运用，对高铁各车站、中继站的计算机联锁系统、列控系统、CTC系统等涉及行车安全的关键设备进行电源冗余整治。

2 整治方案

2.1计算机联锁系统改造方案

高铁计算机联锁系统UPS方式电源供电为：一路AC220 V电源供电，通过系统内冗余UPS和冗余切换器来提高电源供电的可靠性，但在单一故障时，存在系统断电的可能。如图1所示。

针对上述电源供电方式存在的不足，对联锁系统供电方式进行优化，如图2所示。优化内容：1）优化为两路AC220 V供电；2）冗余配置的逻辑电源模块输出并联；3）冗余配置的接口电源模块输出并联；4）维护机、维护机显示器由其中一路AC220 V供电；5）打印机和机柜风扇空开由另外一路AC220 V供电；6）防雷模块优化于系统进电总开关之后，如图2所示。

AC220 V供电实现双冗余通道供电，提高系统的可靠性，内部DC24 V电源接口和现有设备保持一致。

2.2CTC分机电源冗余整治方案

高铁CTC系统车站子系统的设备全部是单电源设备。主要应用情况如表1所示。

CTC系统电源冗余改造内容如下。

1）由电源屏到CTC采集机柜只有一路电源（AC220 V，10 A），要求电源屏厂家从电源屏到CTC采集机柜再提供一路电源（AC220 V，10 A）并将电源放置到位；

2）需增加敷设机柜之间、机柜到控制台的电源线缆，需增加敷设机柜到控制台的音频线缆，该工作需施工单位提前将柜间和机柜至控制台电缆放置到位；

3）因涉及每个车站新增加3套电源端子（采集机柜、控制机柜和控制台）及电源线、音响等设备，需提前安装布置，故需要要点提前对这部分工作布置到位。

图1 联锁系统设备电源冗余供电原理

图2 联锁系统电源冗余改造原理图

4）在将车站通道调试完毕、电源端子等设备安装及布线到位后，要点对A系设备关闭电源，将新增的A系电源线进行更换，原有电源线保留。

改造后的CTC系统设备电源如图3所示。

2.3 列控系统电源冗余整治内容

高铁列控系统有UPS方式电源供电为：一路AC220V电源供电，通过系统内冗余UPS和冗余切换器来提高电源供电的可靠性，但在单一故障时，存在系统断电的可能。列控中心系统有UPS设备既有供电方式如图4所示。

系统供电方式进行优化，优化为电源屏提供两路AC220V电源供电。列控中心系统有UPS设备改造针对上述电源供电方式存在的不足，对列控后电源冗余供电原理如图5所示。优化内容：

1）优化为两路AC220 V供电；2）冗余配置的逻辑电源模块输出并联；3）冗余配置的接口电源模块输出并联；4）维护机、维护机显示器由其中一路AC220 V供电；5）打印机和机柜风扇空开由另外一路AC220 V供电；6）防雷模块优化于系统进电总开关之后。

图3　CTC系统设备电源冗余改造原理图

图4　列控中心系统有UPS设备既有供电方式

2.4信号集中监测设备配套改造

由于电源屏增加输出回路，信号集中监测相应增加电源屏隔离输出的电源电缆的对地漏流测试，增加相应硬件，并对测试数据及接口数据进行软件更改。

表1　CTC系统车站子系统电源设备应用情况

图5　列控中心系统有UPS设备电源冗余供电原理

2.5电源屏电源冗余改造内容

电源屏涉及改造的电源负载种类为计算机联锁电源、列控中心电源、CTC电源，将既有一路输出的电源更改为两路输出。

为了减小对运输干扰和改动风险，考虑到机房空间位置及现场改造的可实施性，尽量在既有机柜的空余位置进行改造。

计算机联锁电源、列控中心电源、CTC电源由原1路输出，变为完全独立的两路输出，将原“计算机联锁电源、列控中心电源、CTC电源”输出更名为“计算机联锁电源1、列控中心电源1、CTC电源1”；3种电源均新增一路与既有容量相同的输出，增设相应容量的隔离变压器和断路器，命名为“计算机联锁电源2、列控中心电源2、CTC电源2”。改造后供电原理如图6所示。

两路电输入经Y型切换、配电，分别输入两台“1+1”并联备份的UPS和转辙机电源模块。系统除交直流转辙机不通过UPS供电外，其余所有负载均通过两台并联UPS供电，其中信号点灯、计算机联锁、道岔表示等AC220V负载所需电源通过UPS后经隔离、配电、检测、防雷环节直接输出；其余直流电源、25 Hz轨道电源等接入相应电源模块输出。

图6　改造后供电原理示意图

3 效果与意义

双电源供电实现了双冗余通道供电，提高系统的可靠性，解决系统单点故障不会导致停机。当电源屏供电回路或电源线路、断路器等出现故障后，双系信号设备不会同时停电，提高了高铁运输安全，完善了高铁信号设备冗余标准。

［1］铁总运函［2013］1120号 中国铁路总公司关于开展高铁信号设备电源冗余整治工作的通知［S］.

［2］国家铁路局.TB10621-2014， 高速铁路设计规范 ［S］.北京：中国铁道出版社，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）