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摘要：城市轨道交通信号系统是用于列车进路控制、建个控制、调度指挥、设备工况检测和维护管理的一个综合高效的自动化系统，电源系统为该自动化信号系统提供可靠且稳定的供电。为保证系统整体的正常运行，保证供电系统的可靠性是其基本前提。本文对目前信号系统通常使用的电源系统结构进行了分析，比较了不同电源方案的可靠性及影响因素，建立了相应的可靠性模型，为提升整体系统的可靠性提供借鉴。
关键词：轨道交通信号系统；电源系统；可靠性
城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键系统，当满足列车运行前方的轨道区段没有列车占用、倒查位置正确、没有敌对或相抵触的信号时，系统会祥列车发出允许前行的信号，所有列车必须严格遵循信号系统的指示，类似于城市道路上的红绿灯系统，但轨道系统比红绿灯系统更为严格。一旦列车未遵循信号系统的指示，造成的交通事故将非常严重。轨道交通信号系统的正常运行依赖于电源系统的可靠供电，本文探讨了3种常见的电源系统配置方案，对电源系统的组成模块和与信号系统的匹配建立了可靠性模型，比较了各方案的优缺点，对各方案的适用情况进行了判断。
一、电源系统的构成
城市轨道交通信号电源系统由电源屏和不间断电源（UPS）两大设备组构成。电源屏是为信号系统提供直流电源和交流电源的设备，包括的模块有主副电源切换模块、交流模块、直流模块、隔离模块和防雷模块等。主副电源切换模块的职能为提供自动、手动切换电路和直供功能，当1路外电网的主路无法运行时随时切换到另外的线路。交流模块的作用是把外部输入的交流电转换为负载所需标准的交流电；直流模块的作用是提供不同电压的直流电源，实现对外部电源的整流和功率变换。不间断电源（UPS）是为交通信号系统提供不間断、高质量电源，并保证外网故障时刻提供一定时间供电输出的设备，包括的模块有滤波模块、整流模块、逆变模块和蓄电池。外电网输入正常的情况下，不间断电源为设备提供稳定的供电，并为蓄电池充电；外电网出现故障时不间断电源通过蓄电池和逆变器为信号系统提供电源，维持整体系统一定时间内的正常运行，为工作人员查明供电中断原因、保存重要数据及恢复供电提供时间。
二、电源系统的配置方案
城市轨道交通信号系统常见的电源配置方案主要有一下三种：单UPS方案、双UPS方案、综合UPS方案。
单UPS方案系统结构的信号系统设置的为独立的电源屏和UPS，外电网两路输入接入电源屏的切换模块，再通过UPS 整流逆变后，接入电源屏的交流屏和直流屏。冗余交流负载由2个隔离变压器输出交流电源供电，当单路交流电源发生故障时只会造成设备冗余丧失，不会影响整个信号系统的正常运行。直流负载（如计轴机柜、继电器等）通过 1+1 直流模块并联供电，当单个直流模块发生故障时不会造成信号系统断电。
双UPS方案配备双套UPS，双套电源屏的输入切换单元。2路外电网分别接入两套电源屏输入切换单元，形成两路输出，分别经 UPS1 和 UPS2 后接入电源屏的交流屏和直流屏。冗余的交流负载通过UPS1、UPS2各自连接的隔离变压器供电，所以单个UPS 故障或隔离变压器故障均不会影响系统正常工作。直流负载通过 UPS1、UPS2 各自连接的直流模块形成 1+1 冗余并联供电，所以单个UPS故障或直流模块故障也不会导致设备断电。
综合UPS方案将信号、通信、FAS（防灾报警系统）及BAS（车站设备监控系统）等弱电系统集中 设置 UPS 的电源配置方案。弱电系统共用冗余大功率UPS，并通过静态转换开关（STS）接入各系统的电源屏为设备供电。该方案的负载连接方式与单 UPS 方案类似。单个UPS发生故障时，可通过 STS 切换至另一台UPS，确保负载的供电不被中断。但 STS 发生故障，将导致整个信号系统失去供电。
三、电源系统的可靠性分析
（一）建立可靠性模型
电源系统是为信号系统设备提供电源输出的关键设备，其可靠性最终体现在能否为信号系统各设备可靠供电。电源系统指标需纳入信号系统的可靠性指标中，以实现整个信号系统的可靠性。信号系统可靠性分析要根据电源系统与信号系统各设备的连接关系建立相应的可靠性模型来进行分析。本文以冗余交流负载（如联锁系统）供电为例，根据 3 种电源配置方案建立相应的可靠性模型。
（二）比较可靠性方案
单UPS方案重点关注的是UPS设备，若UPS包括静态旁路发生故障会造成其所连接的负载失电，影响联锁子系统整体的可靠性。该方案的优势在于电源系统需要配备的设备较少，出现故障的频次较少，易于维护，电源系统占用空间小，性价比较高。
双 UPS 方案采用双套 UPS，电源系统均为冗余配置，优点在于系统整体失效率较低，可靠性较高。缺点是相比单UPS方案，该方案的电源系统设备较多，故障数量增多，维护工作量较大；占用空间也较大，费用相对较高。
综合UPS方案配置的也是双套冗余UPS，为多个弱电系统共用，优点是UPS容量较大，可靠性较高，其中STS 的可靠性对整个电源系统的可靠性影响最大，STS一旦发生故障将导致整个信号系统失电。该系统的另一个优点是不需要单独设置电源，可以资源共享，以减少设备占用空间。
结语：
综上所述，城市轨道交通信号系统是列车安全运行的重要指挥系统，该系统的正常运行赖于电源系统为其提供持续稳定的电能，因此电源系统的可靠性是信号系统需要重点关注的环节。本文对三种电源系统进行了分析，希望能为该行业的工作者提供参考。
参考文献：
[1]牛振宇.城市轨道交通信号电源系统可靠性分析[J].城市轨道交通研究，2017，2009：83-85+90.
[2]黄建中，余波.接驳城市轨道交通的社区公交研究——以上海市为例[J].城市规划学刊，2014，03：77-84.
[3]刘康，吴群，王佩.城市轨道交通对住房价格影响的计量分析——以南京市地铁1、2号线为例[J].资源科学，2015，3701：133-141.
[4]王守清，伍迪，梁伟.城市轨道交通融资模式要素：从理论到实践[J].城市发展研究，2015，2205：85-90.
[5]卞显红.城市轨道交通建设对城市旅游边缘区发展影响研究：基于旅游企业空间区位选择视角[J].科研管理，2015，3606：60-67.
关键词：轨道交通信号系统；电源系统；可靠性
城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行的关键系统，当满足列车运行前方的轨道区段没有列车占用、倒查位置正确、没有敌对或相抵触的信号时，系统会祥列车发出允许前行的信号，所有列车必须严格遵循信号系统的指示，类似于城市道路上的红绿灯系统，但轨道系统比红绿灯系统更为严格。一旦列车未遵循信号系统的指示，造成的交通事故将非常严重。轨道交通信号系统的正常运行依赖于电源系统的可靠供电，本文探讨了3种常见的电源系统配置方案，对电源系统的组成模块和与信号系统的匹配建立了可靠性模型，比较了各方案的优缺点，对各方案的适用情况进行了判断。
一、电源系统的构成
城市轨道交通信号电源系统由电源屏和不间断电源（UPS）两大设备组构成。电源屏是为信号系统提供直流电源和交流电源的设备，包括的模块有主副电源切换模块、交流模块、直流模块、隔离模块和防雷模块等。主副电源切换模块的职能为提供自动、手动切换电路和直供功能，当1路外电网的主路无法运行时随时切换到另外的线路。交流模块的作用是把外部输入的交流电转换为负载所需标准的交流电；直流模块的作用是提供不同电压的直流电源，实现对外部电源的整流和功率变换。不间断电源（UPS）是为交通信号系统提供不間断、高质量电源，并保证外网故障时刻提供一定时间供电输出的设备，包括的模块有滤波模块、整流模块、逆变模块和蓄电池。外电网输入正常的情况下，不间断电源为设备提供稳定的供电，并为蓄电池充电；外电网出现故障时不间断电源通过蓄电池和逆变器为信号系统提供电源，维持整体系统一定时间内的正常运行，为工作人员查明供电中断原因、保存重要数据及恢复供电提供时间。
二、电源系统的配置方案
城市轨道交通信号系统常见的电源配置方案主要有一下三种：单UPS方案、双UPS方案、综合UPS方案。
单UPS方案系统结构的信号系统设置的为独立的电源屏和UPS，外电网两路输入接入电源屏的切换模块，再通过UPS 整流逆变后，接入电源屏的交流屏和直流屏。冗余交流负载由2个隔离变压器输出交流电源供电，当单路交流电源发生故障时只会造成设备冗余丧失，不会影响整个信号系统的正常运行。直流负载（如计轴机柜、继电器等）通过 1+1 直流模块并联供电，当单个直流模块发生故障时不会造成信号系统断电。
双UPS方案配备双套UPS，双套电源屏的输入切换单元。2路外电网分别接入两套电源屏输入切换单元，形成两路输出，分别经 UPS1 和 UPS2 后接入电源屏的交流屏和直流屏。冗余的交流负载通过UPS1、UPS2各自连接的隔离变压器供电，所以单个UPS 故障或隔离变压器故障均不会影响系统正常工作。直流负载通过 UPS1、UPS2 各自连接的直流模块形成 1+1 冗余并联供电，所以单个UPS故障或直流模块故障也不会导致设备断电。
综合UPS方案将信号、通信、FAS（防灾报警系统）及BAS（车站设备监控系统）等弱电系统集中 设置 UPS 的电源配置方案。弱电系统共用冗余大功率UPS，并通过静态转换开关（STS）接入各系统的电源屏为设备供电。该方案的负载连接方式与单 UPS 方案类似。单个UPS发生故障时，可通过 STS 切换至另一台UPS，确保负载的供电不被中断。但 STS 发生故障，将导致整个信号系统失去供电。
三、电源系统的可靠性分析
（一）建立可靠性模型
电源系统是为信号系统设备提供电源输出的关键设备，其可靠性最终体现在能否为信号系统各设备可靠供电。电源系统指标需纳入信号系统的可靠性指标中，以实现整个信号系统的可靠性。信号系统可靠性分析要根据电源系统与信号系统各设备的连接关系建立相应的可靠性模型来进行分析。本文以冗余交流负载（如联锁系统）供电为例，根据 3 种电源配置方案建立相应的可靠性模型。
（二）比较可靠性方案
单UPS方案重点关注的是UPS设备，若UPS包括静态旁路发生故障会造成其所连接的负载失电，影响联锁子系统整体的可靠性。该方案的优势在于电源系统需要配备的设备较少，出现故障的频次较少，易于维护，电源系统占用空间小，性价比较高。
双 UPS 方案采用双套 UPS，电源系统均为冗余配置，优点在于系统整体失效率较低，可靠性较高。缺点是相比单UPS方案，该方案的电源系统设备较多，故障数量增多，维护工作量较大；占用空间也较大，费用相对较高。
综合UPS方案配置的也是双套冗余UPS，为多个弱电系统共用，优点是UPS容量较大，可靠性较高，其中STS 的可靠性对整个电源系统的可靠性影响最大，STS一旦发生故障将导致整个信号系统失电。该系统的另一个优点是不需要单独设置电源，可以资源共享，以减少设备占用空间。
结语：
综上所述，城市轨道交通信号系统是列车安全运行的重要指挥系统，该系统的正常运行赖于电源系统为其提供持续稳定的电能，因此电源系统的可靠性是信号系统需要重点关注的环节。本文对三种电源系统进行了分析，希望能为该行业的工作者提供参考。
参考文献：
[1]牛振宇.城市轨道交通信号电源系统可靠性分析[J].城市轨道交通研究，2017，2009：83-85+90.
[2]黄建中，余波.接驳城市轨道交通的社区公交研究——以上海市为例[J].城市规划学刊，2014，03：77-84.
[3]刘康，吴群，王佩.城市轨道交通对住房价格影响的计量分析——以南京市地铁1、2号线为例[J].资源科学，2015，3701：133-141.
[4]王守清，伍迪，梁伟.城市轨道交通融资模式要素：从理论到实践[J].城市发展研究，2015，2205：85-90.
[5]卞显红.城市轨道交通建设对城市旅游边缘区发展影响研究：基于旅游企业空间区位选择视角[J].科研管理，2015，3606：60-67.