王淵 楊衛(wèi)東 陳帝堯

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的室內(nèi)執(zhí)行部分由繼電電路驅(qū)動(dòng)（簡(jiǎn)稱為繼電接口）發(fā)展為全電子板卡驅(qū)動(dòng)（簡(jiǎn)稱為全電子接口）后，其智能化、高度集成化的屬性得以充分發(fā)揮。供電設(shè)計(jì)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分，從外電至電源屏，再到設(shè)備供電，都應(yīng)遵循便于實(shí)施和維護(hù)的原則。因此全電子接口的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，在控制軌旁信號(hào)設(shè)備的電源供電方式設(shè)計(jì)中，需要考慮工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工和維護(hù)使用各個(gè)方面的因素。由于控制軌旁信號(hào)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電源供電方式，與全電子執(zhí)行單元機(jī)籠內(nèi)的板卡供電端子配線息息相關(guān)，因此，在研究供電方式時(shí)應(yīng)充分考慮到工廠生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)場(chǎng)施工和后續(xù)維護(hù)的便捷性。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)組合柜分散供電和空開機(jī)箱集中供電2種方式進(jìn)行研究。

1 組合柜分散供電

1.1 供電原理及方案

繼電接口的軌旁設(shè)備驅(qū)動(dòng)電源供電方式，是按照軌旁信號(hào)設(shè)備的類型，如信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路、道岔控制電路等，根據(jù)電路分類制作成不同的組合，每個(gè)組合都有獨(dú)立的斷路器。整個(gè)繼電電路電源供電的結(jié)構(gòu)為：電源先接入斷路器，再經(jīng)過(guò)不同繼電器的接點(diǎn)組成邏輯關(guān)系分別接至組合柜側(cè)面端子，最后匯總到室內(nèi)外設(shè)備的分界即分線柜，再通過(guò)室外電纜控制軌旁信號(hào)設(shè)備。

參考繼電接口的供電結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)一種全電子接口，由組合柜連接到軌旁信號(hào)設(shè)備的供電方式。如圖1所示，每個(gè)組合柜由1個(gè)零層和10個(gè)組合組成，每個(gè)組合由2個(gè)3×18側(cè)面端子板和12個(gè)斷路器底座組成。電源屏各種供電模塊的電源先接至組合柜零層，再?gòu)牧銓迎h(huán)接到各個(gè)組合對(duì)應(yīng)的側(cè)面端子，由側(cè)面端子再環(huán)接到1-12各斷路器，進(jìn)行分散供電；最后經(jīng)過(guò)每個(gè)斷路器，向全電子執(zhí)行單元機(jī)籠內(nèi)的對(duì)應(yīng)板卡供電。

圖1 組合柜向軌旁信號(hào)設(shè)備供電示意圖

這種供電方式，使機(jī)籠內(nèi)每塊板卡的供電端子獨(dú)立配線至組合柜，與組合柜中的斷路器一一對(duì)應(yīng)。整個(gè)全電子接口電路電源供電的結(jié)構(gòu)為：控制軌旁信號(hào)設(shè)備的電源，由獨(dú)立的斷路器接入板卡的電源輸入端，再經(jīng)過(guò)板卡內(nèi)CPU觸發(fā)條件分別接至板卡輸出端，最后匯總到室內(nèi)外設(shè)備的分界即分線柜，再經(jīng)室外電纜控制軌旁信號(hào)設(shè)備。

1.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

組合柜供電方式的優(yōu)點(diǎn)是：供電邏輯相對(duì)清晰，斷路器與全電子板卡一一對(duì)應(yīng)。但這種供電方式，需要根據(jù)車站信號(hào)設(shè)備的多少，如信號(hào)機(jī)、道岔等的數(shù)量，設(shè)計(jì)相同數(shù)量的斷路器，同時(shí)為了放置這些斷路器，又得增加相應(yīng)組合柜，占用信號(hào)設(shè)備室空間，設(shè)置的斷路器很多，集成化不高，也增加了故障點(diǎn)。同時(shí)，針對(duì)全電子板卡對(duì)外的線纜，電源引入部分要到斷路器柜，而輸出部分到分線柜控制軌旁設(shè)備，因此造成電源供電電纜無(wú)法定型，所有對(duì)外線纜需要到現(xiàn)場(chǎng)施工，配線繁瑣，增加了工程施工、驗(yàn)收等方面的工程量，而且由于機(jī)柜和組合柜不在一起，一個(gè)組合柜可能對(duì)應(yīng)多個(gè)全電子機(jī)柜不同層的板卡，維護(hù)時(shí)也不方便。尤其對(duì)于較大車站，因信號(hào)機(jī)、道岔數(shù)量眾多，需要設(shè)計(jì)多個(gè)組合柜放置每個(gè)軌旁設(shè)備的斷路器，因此沒有充分發(fā)揮出全電子執(zhí)行單元高度集成的優(yōu)勢(shì)。

2 空開機(jī)箱集中供電

2.1 供電原理及方案

由于組合柜分散供電方式完全照搬原有繼電聯(lián)鎖方式進(jìn)行獨(dú)立供電，帶來(lái)了一些不利因素，因此為了進(jìn)一步提升全電子系統(tǒng)的高度集成優(yōu)勢(shì)，提出了集中供電方案。但對(duì)于不同規(guī)模的車站，因軌旁信號(hào)設(shè)備的數(shù)量差距較大，電源屏配置的供電模塊種類和路數(shù)也不盡相同，且同一車站的不同機(jī)柜，會(huì)因各機(jī)柜板卡布置不同，所需電源種類也不同。對(duì)于設(shè)備供應(yīng)商而言，或者為每個(gè)站特制，但這會(huì)帶來(lái)機(jī)柜生產(chǎn)無(wú)法定型，無(wú)法標(biāo)準(zhǔn)化，因而無(wú)法大規(guī)模推廣；或者不按機(jī)柜的電源分類，全部統(tǒng)一配置，但這又會(huì)帶來(lái)很大浪費(fèi)。

為此，按照軌旁信號(hào)設(shè)備的類別設(shè)計(jì)出不同的專用空開盒子和機(jī)箱。同一機(jī)柜內(nèi)根據(jù)板卡種類選擇匹配的空開盒子，相同種類的板卡共用一個(gè)空開盒子，工程項(xiàng)目?jī)H根據(jù)各自板卡配置，選擇需要的盒子和線纜，各種盒子均標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，機(jī)箱和機(jī)箱間的連線全部都是標(biāo)準(zhǔn)的定制線纜，這樣既解決了工廠生產(chǎn)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，也使工程項(xiàng)目按需生產(chǎn)且不會(huì)浪費(fèi)。空開盒子正面有控制通/斷的開關(guān)，背面分布多個(gè)插頭，每個(gè)插頭可配線到全電子執(zhí)行機(jī)柜的一個(gè)機(jī)箱。

電源屏為軌旁信號(hào)設(shè)備配置的各種電源模塊以總線方式配線到各機(jī)柜空開機(jī)箱背面，同一個(gè)電源模塊在不同全電子執(zhí)行機(jī)柜的空開機(jī)箱中，以雙環(huán)方式首尾連接。

空開機(jī)箱的供電方式相當(dāng)于電源屏通過(guò)空開機(jī)箱內(nèi)的空開盒子，直接向全電子執(zhí)行機(jī)柜中的板卡供電。工程應(yīng)用時(shí)，需要將電源屏中各種供電模塊的電源先接入空開機(jī)箱輸入端，再?gòu)目臻_機(jī)箱輸出端向本機(jī)柜的機(jī)籠供電。空開機(jī)箱內(nèi)的空開盒子，結(jié)合每個(gè)全電子執(zhí)行機(jī)籠的種類，進(jìn)行模塊化拼裝設(shè)計(jì)，機(jī)箱內(nèi)的每一個(gè)斷路器輸入端連接電源屏供電模塊，輸出端通過(guò)端子分別接出多路電源，為相同種類的多個(gè)全電子機(jī)籠供電。

如圖3中全電子執(zhí)行機(jī)柜1、2的OC5和OC6均為信號(hào)機(jī)籠，各自空開機(jī)箱中第1個(gè)空開盒子同時(shí)為OC5和OC6供電，兩機(jī)柜的空開機(jī)箱輸入端與電源屏首尾相環(huán)。每個(gè)空開盒子的輸出端以機(jī)籠為單位進(jìn)行供電，確保能滿足本柜內(nèi)全部配置一種類型板卡的需要。同時(shí)，空開盒子類型、數(shù)量，可根據(jù)柜內(nèi)布置哪種軌旁設(shè)備板卡而選擇，也不會(huì)造成機(jī)箱空間和材料的浪費(fèi)。這種供電模式不再需要設(shè)計(jì)各自板卡獨(dú)立的斷路器。

圖2 全電子接口電源屏集中供電示意圖

由于每種軌旁設(shè)備在本柜內(nèi)僅設(shè)計(jì)一個(gè)總?cè)蹟嗥?，為防止單塊板卡驅(qū)動(dòng)電源短路造成本機(jī)柜總?cè)蹟嗥髀湎露绊懯褂?，可在每塊板卡電源輸入端或輸出端集成匹配熔絲，不降低系統(tǒng)的可用性；另外，因主系和備系的板卡輸入電源沒有獨(dú)立的斷路器控制，在板卡上設(shè)置了可以斷電的開關(guān)，提升了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

2.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

空開機(jī)箱的集中供電方式，不同種類的空開盒子背面設(shè)計(jì)為不同結(jié)構(gòu)的插接件，能起到鑒別銷防止插錯(cuò)的功能。這樣設(shè)計(jì)出的空開機(jī)箱，寬度固定，可以解決工廠生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，也有利于各種內(nèi)部電纜統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，從空開盒子到全電子執(zhí)行機(jī)籠的線纜通過(guò)定制設(shè)計(jì)為成品線纜，機(jī)柜內(nèi)所有全電子板卡的電源配線全部由工廠裝配完成，現(xiàn)場(chǎng)僅僅從電源屏引入機(jī)柜各電源的總電，機(jī)柜間進(jìn)行相環(huán)，全電子板卡對(duì)外輸出電纜也是工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，機(jī)柜側(cè)標(biāo)準(zhǔn)插頭，另外一側(cè)直接對(duì)接分線柜，極大方便了現(xiàn)場(chǎng)施工。而且由于內(nèi)部均為標(biāo)準(zhǔn)插接件線纜，也有利于遠(yuǎn)期維護(hù)。

3 總結(jié)

全電子接口的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)節(jié)省了大量的繼電器、組合和配線，集成化程度高。推薦采用集中供電的設(shè)計(jì)方案，所有板卡的電源配線均為工廠化定制，各種標(biāo)準(zhǔn)插接件線纜，極大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)施工。另外，僅在執(zhí)行機(jī)柜內(nèi)為機(jī)籠設(shè)置總斷路器，減少了投資和維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

但這種方式，還需要在項(xiàng)目中結(jié)合工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、后期維護(hù)等方面不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行優(yōu)化，為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術(shù)提升和維護(hù)打下更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。