电源功耗需求计算设计优化

程丽娜

（北京通号国铁城市轨道技术有限公司，北京 100070）

电源功耗需求计算设计优化

程丽娜

（北京通号国铁城市轨道技术有限公司，北京 100070）

地铁中电源屏容量计算是系统集成项目确定电源屏配置的重要工作，目前只有大铁有电源容量计算相关标准。地铁项目中，电源屏的配置较多依据以往经验进行，未形成标准的计算方式方法，因此各项目电源屏的配置情况各不相同，导致电源系统成本也参差不齐。旨在通过现场实际测试和理论计算结合形成地铁行业电源容量计算标准。

地铁；电源配置；标准

电源屏是信号集成项目重要的设备组成，约占合同总额的5%。电源屏容量计算是系统设计中的重点之一。电源屏容量计算偏大会造成资源浪费，同时增加项目成本，电源屏容量计算偏小又会造成设备供电不足，设备频繁断电，影响运营。

1 转辙机功耗计算现状

在地铁项目执行中发现，各集成商提交的电源功耗明细相差较大，经分析，主要是因为转辙机功耗计算结果差别较大。根据2014年3月1日实施的《地铁设计规范》（GB 50157-2013）有关规定，电动转辙机纳入UPS容量。按照此标准转辙机功耗大小影响项目成本更明显。以两组实际项目采集的数据，针对相同的转辙机配置，同一集成商不同项目容量计算差别及不同供货商容量计算结果如表1、2所示。

2 影响转辙机功耗计算因素

从表1、2可以看出：因为设计人员不同，同一集成商不同项目电源容量计算的结果差异很大。不同集成商的电源容量计算结果随着转辙机数量的增加，差别越来越大。造成如此大的差异有以下几方面的因素。

表1 同一集成商不同项目转辙机容量计算对比

表2 不同集成商不同站型转折机功耗对照

1） 地铁行业缺失相关计算标准；

2） 设计人员经验不同，计算同时动作道岔数量有以下几个算法：

a.全站道岔同时动作；

b.估算最多动作道岔数量；

c.一条进路中最多道岔动作数量；

d.上下行同时排列进路时，两条进路中最多道岔动作数量；

3） 系统不同，电源产品不同，产品功能不相同；

4） 各子系统备用量重复计算。

转辙机动作功耗的计算取决于以下因素：

转辙机本身的工作电流I及工作电压U；

道岔同时动作的组数定义N；

电源容量备用B%。

3 转辙机功耗基础计算方法

转辙机（道岔按双机考虑）初步理论计算功率公式为：

P=1.732×U×I×（1+B%）×N×2

其中，U为电压值，取值380 V；I为电流值，取工作电流2 A；B%为富余量，取值30%，N为道岔数量，N×2为转辙机数量。

根据以上功率计算公式，不同的设计人员计算转辙机功耗过程差异分析如下。

设计场景如图1所示。

1）设计者甲：考虑本站全部道岔同时动作

P=1.732×U×I×（1+B%）×N×2=1.732×2 20×2×（1+30%）×10×2=19 814.08（VA）

2）设计者乙：考虑本站有一条自动进路和一条手动进路同时动作的道岔数，如X3517至X3509为自动进路，同时手动办理X3513至下行正线的进路，此时动作道岔数量为8组。（假设进路中所有道岔都在进路需要的相反位置）。

图1 XX站信号平面布置图

3）设计者丙：考虑本站只有一条最多道岔同时动作的进路，如X3517至X3505，同时动作道岔数量为7组。

P=1.732×U×I×（1+B%）×N×2=1.732× 220×2×（1+30%）×7×2=13 869.86（VA）

4）设计者丁：考虑到联锁软件对道岔动作做的错峰处理，同时电路中对双机中的一机二机做了传动处理，因此不考虑道岔因素，按照大铁的原则，只考虑最多5组同时动作。

P=1.732×U×I×（1+B%）×N×2=1.732× 220×2×（1+30%）×5=4 953.52（VA）

由以上比较，设计者甲与丁计算结果相差4倍。

4 转辙机功耗现场实际测试

基于以上各种计算差异方法，通过现场测试进行实际比较。

在现场实际测试1组和5组道岔动作时，单机及双机功耗值，如图2，3所示。

图2 一组道岔动作时单机的电流及功耗

现场测试记录如表3所示。

图3 5组道岔同时动作时双机的电流及电压

表3 转辙机功耗现场测试记录表

5 现场测试结论

由于电源屏输出电压较高，因此实际的道岔功率高于道岔的计算功率，但从测试数据的平均功率可以看出，道岔平均功率会随着进路中道岔的组数增加而递减，如图4所示。

图4 道岔功耗与道岔数量关系曲线图

表4 两种计算公式功耗对照表

6 修正后转辙机功耗计算方法

通过现场实际测试对转辙机（道岔按双机考虑）计算功率公式修订为：

N为道岔数，取集中站一条进路中涉及到的最多同时动作的道岔数量。

N的取值，当N≤5.8/T时，取值为N；当N＞5.8/T时，取值N= （5.8/T），取整。

T为联锁中对道岔错峰处理周期；（联锁处理一条进路多组道岔时间命令间隔T秒）。

K为调整系数，K=10/（N+7.5）；

根据调查，由于各个子系统对电源做了富裕量要求，转辙机的电源备用量可以考虑为0。

基于前后两种转辙机功耗计算公式的改进对比如表4所示。

7 总结

基于目前还没有正式地铁标准规范转辙机功耗计算，笔者经过现场测试、同时动作道岔可能性、合理的富余量考虑及各种数据比较，总结出转辙机功耗的合理计算公式，目前可作为同行计算电源容量时参考。

［1］中国铁路通信信号总公司研究设计院.铁路工程设计技术手册-信号［M］.北京：中国铁道出版社，2007.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50157-2013城市轨道交通技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014.

［3］北京市轨道交通建设管理有限公司.信号电源系统设计要求（试行）［S］.2013.

The capacity calculation of metro power suplly panels is important work for configuring power supply panels in systems integration projects. Because there is no dedicated standard for metro， so completing this kind of work is usually depending on personal expearence and similor projects expearences without normal calculajtion method. As a result， the cost of power supply systems is irregularity due to confi guraiton of power supply panels. The paper presents a capacity calculation method through onsite practual testing and theoretical arithemtic， in order to provide reference for establishing a power supply capacity calculation standard for metro.

metro； power supply confi guration； standard

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.05.023

（2016-05-19）