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UPS 整合在城市軌道交通中的應用

時間:2025-04-17 16:46:00來源:21ic電子網

導語:?在城市軌道交通飛速發展的當下,其作為城市交通的核心動脈,肩負著每日輸送大量乘客的重任。以鄭州地鐵 1 號線為例,這條貫穿城市東西的線路,日均客流量約 43.6 萬人次,如此龐大的客流量,對軌道交通各系統的穩定運行提出了極高要求。其中,電力供應的穩定性關乎整個軌道交通系統的安全與效率,而不間斷電源(UPS)整合在城市軌道交通中扮演著舉足輕重的角色。

  一、UPS 在城市軌道交通中的重要性

  城市軌道交通外部供電系統雖有諸多保障措施,如由電力系統的區域變電站或城市降壓變電所降壓后,通過多回路配電線向牽引變電所供電,并構成環形電力網絡,甚至在部分情況下設立自備發電廠作為備用電源,但仍難以完全避免電力故障的發生。此時,UPS 作為最后的電力保障防線,其重要性不言而喻。

  UPS 能夠在市電中斷的瞬間,無縫切換至電池供電模式,確保關鍵設備持續運行。在信號系統中,信號設備對電力穩定性要求極高,一旦停電,哪怕是短暫的瞬間,都可能導致信號混亂,危及行車安全。UPS 的存在可以保證信號系統在市電故障時繼續正常工作,維持信號的準確性和穩定性,為列車的安全運行保駕護航。通信系統同樣依賴 UPS 保障電力供應。軌道交通中的通信系統承擔著列車與控制中心、列車與列車之間的信息傳輸任務,包括語音通信、數據傳輸等。若通信系統因停電而中斷,將導致整個軌道交通網絡的信息交互受阻,運營陷入混亂。UPS 為通信系統提供穩定電力,確保信息的實時傳遞,使列車運行調度得以順利進行。

  二、UPS 在不同系統中的應用

  信號系統:信號系統是城市軌道交通的 “神經中樞”,指揮著列車的運行。在鄭州地鐵 1 號線改造前,采用的是單 UPS 單母線架構,UPS 和交流負載母線沒有冗余,一旦 UPS 故障或市電中斷,信號系統斷電后恢復處理流程復雜、用時較長、影響較大。為提升系統可用性,鄭州地鐵開展了 1 號線信號系統電源雙 UPS 雙母線改造項目。雙 UPS 雙母線架構下,兩個 UPS 同時為負載供電,當其中一個 UPS 出現故障時,另一個 UPS 可立即承擔全部負載,大大提高了系統的可靠性。這種架構最大限度避免了設備偶發故障對運營造成的影響,保障了信號系統的穩定運行,進而確保了市民出行的安全與效率。

  通信系統:在軌道交通的通信系統中,UPS 為各類通信設備,如無線通信基站、有線通信交換機等提供穩定電力。以某城市地鐵為例,其通信系統使用的 UPS 具備智能電池管理功能,能夠實時監測電池狀態,避免電池因為長期浮充帶來的老化問題,有效延長電池使用壽命。同時,通過電源狀態檢測,可預知潛在風險并預報警,降低了維護的人工依賴程度及復雜度。在市電中斷時,UPS 能夠持續為通信設備供電,保證列車與控制中心、乘客信息系統等之間的通信暢通,為應急處置和乘客服務提供支持。

  監控系統:城市軌道交通中的監控系統分布廣泛,涵蓋車站、隧道、車輛段等區域,用于實時監測設備運行狀態、客流情況以及保障安全。UPS 為監控系統的攝像機、服務器等設備提供備用電源。在一些地鐵站,監控系統采用的 UPS 配備了具有美國防火標準 UL 94 及濾塵網標準 UL 900 的可拆換、易清潔防塵網,避免灰塵沿冷卻通道進入電路板,減少設備內部積塵。這在地鐵運營環境中尤為重要,因為車站機房內灰塵(鐵粉)較多,灰塵顆粒復雜,含金屬顆粒、導電粉塵等,容易影響設備正常運行。UPS 不僅保證了監控設備在停電時的持續運行,還通過良好的防護設計,提高了自身在惡劣環境下的可靠性,確保監控系統始終處于工作狀態,為軌道交通的安全管理提供保障。

  三、UPS 應用面臨的挑戰與應對措施

  城市軌道交通子系統繁多,管理難度大,這對 UPS 系統提出了一致性強、管理簡潔便利的要求。不同子系統對 UPS 的功率需求、后備時間要求等各不相同,且設備分布相對分散,各個節點維護不盡相同。為應對這些挑戰,一方面,在產品設計上,部分品牌的 UPS 采用內模塊化設計理念,真正實現按功能分區和維護,大大縮短了維護時間。例如山特軌交版 CASTLE 3C3 Pro ISO 系列 UPS,通過模塊化設計,方便運維人員對不同功能模塊進行單獨維護和更換。另一方面,配備豐富的通訊接口及配件,借助通訊擴展槽可接入軌道交通站點集中監控系統,實現全方位監控和智能集中管理。運維管理人員能夠實時了解系統運行狀況,對 UPS 系統進行統一管理和調度,提高管理效率。

  此外,軌道交通行業設備的供電形式多采用并機架構,需要可靠的并機技術。一些 UPS 采用 N+1 冗余并機技術,提升了電力系統可靠性。在關鍵元器件的選型上,采用最新技術,如在 IGBT 模塊、電感材料等方面,減少 UPS 自身損耗,并提高其效率和可靠性。針對軌交行業惡劣的運行環境,部分 UPS 對控制板、接口板、電源板、功率板等 PCBA 全面噴涂三防漆,提升產品的防鹽霧防腐蝕能力。

  UPS 整合在城市軌道交通中,從保障信號系統、通信系統、監控系統等關鍵系統的穩定運行,到應對復雜的應用挑戰,都發揮著不可替代的作用。隨著城市軌道交通的持續發展,對 UPS 的性能和可靠性要求將不斷提高,相關技術也將持續創新,為城市軌道交通的安全、高效運營提供更堅實的電力保障。

標簽: 軌道交通

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