鐵路信號電源屏的應(yīng)用與維護

趙雪燕

江蘇徐州沛縣大屯煤電公司 江蘇徐州 221611

構(gòu)建鐵路信號系統(tǒng)設(shè)備的主要目的就是想要實現(xiàn)對列車運行狀態(tài)以及其他各方面情況的有效監(jiān)測，進而實現(xiàn)對列車運行的有效管理，為列車的運行效率提供有效地保障[1]。而對于鐵路信號系統(tǒng)設(shè)備來說，智能電源在其中占據(jù)非常重要的地位，鐵路信號智能電源屏的設(shè)計對現(xiàn)代化先進的電力電子技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)應(yīng)用具有較強的安全性。

1 鐵路信號電源屏的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點

1.1 鐵路信號電源屏的組成結(jié)構(gòu)

從柜機前面板上看，電源屏機柜的結(jié)構(gòu)有三部分組成：輸入配電單元、模塊單元及輸出配電單元。輸入配電將外網(wǎng)電能引入電源屏并進行監(jiān)測和切換控制。模塊單元通過整流、逆變等環(huán)節(jié)實現(xiàn)向負載輸出特定的電能。輸出配電主要用途是將接觸器直接輸送來的電能輸送給下一級電源柜或是將經(jīng)模塊變換后的電能輸送給負載[2]。

從功能上劃分，智能電源屏可劃分為配電、模塊、防雷及監(jiān)控四部分。鼎漢信號電源屏輸入輸出都采用了比較完善的防雷系統(tǒng)，同時考慮信號設(shè)備復(fù)雜的工作環(huán)境，系統(tǒng)給室外設(shè)備供電的輸出也設(shè)有一級輸出防雷，保證系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境下可靠工作。監(jiān)控系統(tǒng)采用三級集散式監(jiān)控體系，各級監(jiān)控自成體系，下級監(jiān)控保證在上級監(jiān)控故障或不存在時能獨立工作，產(chǎn)生告警信息；下級監(jiān)控可以對上級監(jiān)控的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行匯總處理。

1.2 鐵路信號電源屏的技術(shù)特點

高可靠性。整機所采用的散熱方式為自然散熱、自然冷卻，這樣便能夠避免由于風(fēng)扇所發(fā)生的故障對系統(tǒng)的正常運行造成的不利影響；電源屏所應(yīng)用的相關(guān)元器件都是降額應(yīng)用的，這樣便能夠一定程度上延長元器件的應(yīng)用壽命，有利于系統(tǒng)運行可靠性的更進一步提高；電源屏的系統(tǒng)模塊應(yīng)用的冗余設(shè)計。其交流模塊應(yīng)用了1+1的熱機備份，同時直流模塊所采用的備份方式也為N+1并聯(lián)，同樣能夠為系統(tǒng)運行的可靠性提供有效地保障，通常情況下電源屏應(yīng)用壽命能夠在15年以上。安全可靠，系統(tǒng)設(shè)計符合國際安全標準-EN60950。

保護完善。系統(tǒng)自身具備良好的輸入過欠壓保護功能，同時對于系統(tǒng)的輸入以及輸出都能夠提供相應(yīng)的保護，對于較為特殊的支路可以為其設(shè)置相應(yīng)的短路切除板線；在系統(tǒng)的輸入以及輸出方面也設(shè)置了相應(yīng)的防雷措施，能夠?qū)崿F(xiàn)對雷擊的有效防護；模塊自身也具備多個方面的保護功能，比如輸出過壓、過流、過溫以及短路等。

適應(yīng)性強。鐵路信號電源屏系統(tǒng)供電應(yīng)用了兩路交流并行輸入，同時含有單相與三相的供電模式，并且其所能夠承受的輸入電壓范圍非常廣，輸入電壓范圍為220Vac±25%或380Vac±25%，能夠很好地適應(yīng)多種類型的工作環(huán)境。適應(yīng)性強，能夠適應(yīng)-5度到50度以上的溫度，濕度可以在5%到95%之間。環(huán)保節(jié)能，運行的效率非常高。運行過程中模塊了運行效率高達85%以上，整機運行的效率也能夠達到80以上，主要應(yīng)用的是PFC技術(shù)，其功率的因數(shù)甚至能夠達到0.99，并且對其的應(yīng)用不會對外界環(huán)境造成污染，有著很好的綠色環(huán)保效果，同時也擁有較好的電磁兼容特性。

智能化。其所含有的監(jiān)控單元能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)運行過程中各方面的參數(shù)以及運行情況進行實時地監(jiān)測，對于系統(tǒng)運行期間所發(fā)生的故障能夠進行報警、定位以及存儲。系統(tǒng)既能夠單獨運行，也能夠開展組網(wǎng)工作，監(jiān)控單元也含有良好的數(shù)據(jù)通信功能，利用相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)便能夠?qū)ζ溥M行遠程監(jiān)測。操作界面較為簡單，操作企業(yè)也方便快捷，同時對其的維護也比較容易[3]。

模塊化。通過對多種型號電源模塊的應(yīng)用使其能夠組成多種相應(yīng)的電源屏系統(tǒng)，這樣便能夠有效提高系統(tǒng)配置的方便性以及快捷性，對其所展開的維護工作也會更加地便捷；通過對多種型號采集板件的應(yīng)用來進行多種類型采集系統(tǒng)的組成相應(yīng)的采集系統(tǒng)，這樣便能夠有利于數(shù)據(jù)采集工作的有效開展；結(jié)合現(xiàn)場的實際需求開展相應(yīng)的設(shè)計，只需要合理有效應(yīng)用一套電源屏便能夠滿足多種類型設(shè)備的用電需求，系統(tǒng)具有較強的緊湊性，機柜的數(shù)量并不是很多，其占地面積也比較小。電源模塊采用無損傷熱插拔技術(shù)，在線更換時間小于1min，維護更快捷方便[4]。

2 鐵路信號電源屏的常見故障

2.1 電源接地問題

當前階段的鐵路信號電源屏比較容易在電源接地方面出現(xiàn)相應(yīng)的問題，和常規(guī)的電源接地相比，智能電源屏電源接地問題與其之間存在著較大的不同。如果實際當中出現(xiàn)了電源屏的接地問題，那么需要對其給予及時地優(yōu)化以及處理，如果處理不及時或者是采用的處理方法不當，那么會造成較為嚴重的后果。主要的原因就是信號電源屏的電源會對信號設(shè)備的正常運行造成不利的影響，如果所出現(xiàn)的電源接地問題的次數(shù)較多，那么便會容易使得電源接地發(fā)生短路的情況，從而不利于信號的傳輸，同時也會給鐵路的正常運輸帶來相應(yīng)的安全隱患[5]。

2.2 智能電源屏問題

對于鐵路信號來說，智能電源屏為其的核心，但是實際上智能電源屏發(fā)生故障的概率是較高的，一旦其發(fā)生相應(yīng)的問題，對鐵路的正常運行來說是很不利的。實際上，智能電源屏應(yīng)用了主電源和副電源共同供電的方式，同時其也包含了兩個相應(yīng)的電路，一個電路能夠貫穿于整個系統(tǒng)，而另一個電路則能夠?qū)崿F(xiàn)自行閉合，如果在實際系統(tǒng)運行的過程中，主線出現(xiàn)了相應(yīng)的問題，那么輔線便能夠進行及時連接使電源能夠繼續(xù)穩(wěn)定運行。但是如果其中的一條線路發(fā)生了相應(yīng)的故障，那么對故障的排查是存在較大的難度的，不但需要進行故障狀態(tài)的仔細觀察，報警所表現(xiàn)的現(xiàn)象來確認出電源故障的類型，還需要對電源輸出端以及輸入端要經(jīng)過的開關(guān)、變壓器以及斷路器進行依次地排查，另外也需要相關(guān)的工作人員能夠?qū)﹄娫椿謴?fù)時的有效方法有一個相應(yīng)的掌握，注重對主模塊以及備模塊共同所應(yīng)用的電路和其的連接方式。

2.3 現(xiàn)場電源屏故障處理原則

不擴大故障影響范圍，可靠及時消除故障隱患。①觀察系統(tǒng)整體燈光告警顯示（包括模塊指示燈，系統(tǒng)指示燈，UPS系統(tǒng)指示燈等），狀態(tài)顯示（設(shè)備噪音，溫度，開關(guān)、交流接觸燈狀態(tài)等）記錄故障狀態(tài)。②進一步觀察電源屏監(jiān)控單元文字告警信息或UPS監(jiān)控單元文字告警信息，記錄故障狀態(tài)。③針對電源屏，UPS等告警信息作相應(yīng)處理。

3 鐵路信號電源屏的維護策略

3.1 保持穩(wěn)定的機房環(huán)境

保持機房環(huán)境的穩(wěn)定是該系統(tǒng)日常維護的基本工作內(nèi)容，為設(shè)備提供一個良好的環(huán)境，可以延長設(shè)備的使用壽命。機房的環(huán)境包括很多內(nèi)容，比如機房的溫度、濕度、電源以及地線等，當然除了這些還應(yīng)該保持機房的干凈整潔，及時做好設(shè)備的清潔工作，保證電源系統(tǒng)前后通風(fēng)、空氣流暢。在防靜電方面，要求機房內(nèi)設(shè)備、墻體和人對地靜電電壓的絕對值小于200V，設(shè)備的開箱、裝運、操作等必須注意靜電防護。

3.2 日常巡視檢查

電源屏為鐵路信號最具關(guān)鍵性的一個設(shè)備，因此一定要做好其日常的巡視檢查工作[6]。此項工作主要在現(xiàn)場的工區(qū)進行，所以現(xiàn)場的相關(guān)工區(qū)人員需要能夠?qū)ΤＳ玫哪K轉(zhuǎn)換操作方法、更換方法以及測試手段有一個足夠的了解與把握，盡量能夠在更短的時間之內(nèi)完成對所存在故障點的判斷，如果實際當中的情況較為特殊，交流模塊不能夠給予及時地修復(fù)，那么還需要學(xué)會轉(zhuǎn)化成直供供電，如果在日常巡視檢查工作開展的過程中發(fā)現(xiàn)了直流電源模塊出現(xiàn)了相應(yīng)的故障，那么需要工作人員能夠及時地完成備用模塊在設(shè)備上的接入，以此來避免設(shè)備的運行發(fā)生間斷，最大程度上實現(xiàn)設(shè)備故障延時的壓縮，為行車的安全性提供有效地保障。

3.3 電氣特性監(jiān)測

對各類電氣設(shè)備的特性所開展的測試工作需要具有足夠的準確性，嚴格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范標準進行，相關(guān)的工作人員需要明確電氣特監(jiān)測工作開展的重點內(nèi)容，也就是電源屏兩路電源相序同相核對以及相位的交叉核對，同時也需要保證絕緣測試以及防雷測試工作開展的效率，保證此環(huán)節(jié)工作開展的有效性，同時也需要保證機械與機械之間連接的牢固性，對于電氣的連接，需要保證其具有較強的導(dǎo)電效果，對于其中所存在的日常隱患以及相應(yīng)問題通常是在開展電源屏年度檢修的過程中給予處理。

3.4 故障處理

對于鐵路信號智能電源屏所存在故障開展的處理工作，可以利用當前階段先進的軟件來提供相應(yīng)的支持，以此來有效降低人工檢測的頻率，還能夠為監(jiān)測結(jié)果的準確性提供相應(yīng)的保障。利用軟件進行故障的處理還能夠?qū)崿F(xiàn)對采集數(shù)據(jù)周期的及時調(diào)整，同時也可以通過標簽化方式開展主程序資源以及重點路段信號區(qū)域的嚴格控制。對于處在實時檢測環(huán)境下的子程序來說，其能夠在電壓以及電流等一些數(shù)據(jù)的輸出和控制方面采取具有針對性的處理策略，如果系統(tǒng)在開展探測的過程中發(fā)現(xiàn)了異常，那么也能夠在更短的時間之內(nèi)尋找出相關(guān)的數(shù)據(jù)然后實現(xiàn)對其的集中控制以及處理，同時也能夠把所存在的異常數(shù)據(jù)上傳到相關(guān)中控人員的窗口，為中控人員后續(xù)開展的維修工作提供很大的便利。

另外，對于鐵路信號電源屏所存在故障的處理也可以安裝相應(yīng)的故障報警裝置，這樣便能夠很大程度降低相關(guān)工作人員對故障信息排查的工作量，如果系統(tǒng)所存在的故障問題被檢測出來或者是故障已經(jīng)發(fā)生，那么系統(tǒng)同樣能夠在語音系統(tǒng)的支持下進行準確語音信息的發(fā)送。由于語音報警裝置在語音芯片的質(zhì)量方面有著較為嚴格的要求，所以會產(chǎn)生多種危險等級的語音播報系統(tǒng)。如果電源屏的應(yīng)用的過程中發(fā)生了相應(yīng)的故障，那么故障所存在位置的相關(guān)信息便會發(fā)送到“鎖存器”，在對數(shù)據(jù)完成加密之后能夠?qū)⑵浒l(fā)送到語音芯片當中，而播報系統(tǒng)便能夠?qū)⒄Z音芯片所接收的相關(guān)信息經(jīng)過處理轉(zhuǎn)義之后變成播報信息，依據(jù)所設(shè)定的程序邏輯對信息進行重新組織，以此來保證所播報信息的完整性，同時也能夠為相關(guān)的工作人員提供故障的相關(guān)信息，使其能夠在了解情況之后及時地開展故障的處理工作，最大程度降低對列車正常運行所造成的不利影響[7]。

4 鐵路信號電源屏的優(yōu)化發(fā)展方向

從上述能夠了解到，鐵路信號電源屏的組成結(jié)構(gòu)具有較強的復(fù)雜性，同時對于實際當中不同生產(chǎn)運用模式來說，其在電源屏組裝方面所提出的要求也不一樣。以生產(chǎn)技術(shù)以及后續(xù)發(fā)展方向的角度上來說，我國鐵路信號電源屏的生產(chǎn)技術(shù)在斷層問題上所表現(xiàn)的嚴重性還是比較突出的，例如實際當中很大一部分的企業(yè)在技術(shù)的保密性上做足了工作，因此缺乏企業(yè)與企業(yè)之間的技術(shù)交流活動，同時在鐵路信號電源屏生產(chǎn)技術(shù)以及標準方面所開展的研究工作也比較少，最終使得電源屏技術(shù)的發(fā)展受到較為嚴重的限制，而且也沒有過多的創(chuàng)新?；诖耍枰鞔笃髽I(yè)能夠?qū)υ谧陨砥髽I(yè)的技術(shù)方面進行規(guī)范，使其能夠更加趨于標準化，更加注重對主接線結(jié)構(gòu)方式的應(yīng)用；第二，該行業(yè)在模塊質(zhì)量的認證和整機生產(chǎn)企業(yè)的認證方面所提出的要求一定會越來越高，所以鐵路產(chǎn)業(yè)綜合化服務(wù)一定是后續(xù)的趨勢；第三，在經(jīng)過一段時期的整合以及統(tǒng)一標準之后，計算機連鎖以及微機監(jiān)測在當前階段的應(yīng)用也越來越廣泛，所以后續(xù)電源屏的生產(chǎn)以及應(yīng)用一定會變得更加規(guī)范化。

5 結(jié)語

總的來說，鐵路信號電源屏監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對鐵路信號供電設(shè)備多個方面的有效監(jiān)測，通過對監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用便能夠很大程度降低人工投入，提高整體的工作效率。在強大的數(shù)據(jù)分析功能的支持下，能夠及時發(fā)現(xiàn)所存在的隱患，使工作人員能夠更好地找到工作開展的重點，在具有準確性和可靠性的數(shù)據(jù)支持下，能夠為維護力度的以及維護整體水平的提高提供有效地保障。