李凱堂

摘 要：隨著我國(guó)各地城市化的發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，其中地鐵的研究應(yīng)用為我國(guó)的交通進(jìn)步有著推動(dòng)作用，針對(duì)于地鐵技術(shù)的研究一直是我國(guó)的工作重點(diǎn)。弱電系統(tǒng)是一種廣泛應(yīng)用在地鐵中的一項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)弱電系統(tǒng)的研究能夠更充分的了解電源的可靠性是對(duì)弱電系統(tǒng)至關(guān)重要的。弱電系統(tǒng)的電源可靠性研究需要的技術(shù)就是UPS設(shè)計(jì)。所以地鐵的弱電系統(tǒng)研究離不開(kāi)種種技術(shù)的考驗(yàn)，只有通過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)要求才能更好地促進(jìn)地鐵事業(yè)的發(fā)展，本文通過(guò)全面分析關(guān)于地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計(jì)研究中主要面臨的問(wèn)題并提出合理的設(shè)計(jì)方案，希望在以后的地鐵建設(shè)中能夠起到促進(jìn)地鐵事業(yè)發(fā)展的作用，為我國(guó)的地鐵事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量，并且在相關(guān)人員對(duì)地鐵領(lǐng)域進(jìn)行研究時(shí)能夠提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵；弱電系統(tǒng)；集中UPS

一、針對(duì)于地鐵弱電系統(tǒng)中集中UPS設(shè)計(jì)的重要性分析

地鐵弱電系統(tǒng)中的UPS是一種不間斷電源同時(shí)它也是一種儲(chǔ)能裝置，是一種通過(guò)逆變器的恒壓恒頻而進(jìn)行工作的不間斷電源。該設(shè)計(jì)當(dāng)前在我國(guó)已經(jīng)得到了及其廣泛的應(yīng)用，當(dāng)前其主要應(yīng)用領(lǐng)域是在計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或者其他地電子設(shè)備之中，并實(shí)現(xiàn)為其工作提供不間斷的電力供應(yīng)的目的。

地鐵事業(yè)的發(fā)展在一定程度上緩解了我國(guó)交通擁擠的現(xiàn)狀，也是一種科技進(jìn)步的主要體現(xiàn)。在地鐵發(fā)展前期，其弱電系統(tǒng)的主要有兩種體現(xiàn)方式，包括信號(hào)和通信。同時(shí)也說(shuō)明在地鐵發(fā)展前期的技術(shù)研究是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單的，隨著社會(huì)的進(jìn)步越來(lái)越多的人更為關(guān)注地鐵事業(yè)的發(fā)展，人民群眾對(duì)地鐵技術(shù)的要求也越來(lái)越高，所以針對(duì)于地鐵的發(fā)展是社會(huì)的進(jìn)步也是人民群眾的推動(dòng)作用所導(dǎo)致的[1]?，F(xiàn)階段地鐵的弱電系統(tǒng)技術(shù)要求也不再像以前一樣簡(jiǎn)單，而是注入了更多的技術(shù)含量，除了原本信號(hào)和通訊系統(tǒng)的研究以外，還增加了更為全面的系統(tǒng)設(shè)置，包括綜合監(jiān)控系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)、乘客資訊系統(tǒng)等應(yīng)用，這些系統(tǒng)的正常運(yùn)用都離不開(kāi)對(duì)集中UPS裝置的依賴。但是由于每一個(gè)系統(tǒng)都要安裝UPS裝置并且需要運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)較多，在一定程度上增大了地鐵的電容量，還會(huì)導(dǎo)致一些技術(shù)設(shè)計(jì)的偏差，所以在對(duì)現(xiàn)階段地鐵應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)有關(guān)系統(tǒng)的集中UPS進(jìn)行設(shè)計(jì)才能夠更好地保證地鐵的正常運(yùn)行，在很大程度上對(duì)交通事故的發(fā)生率進(jìn)行有效的控制，從而為實(shí)現(xiàn)我國(guó)地鐵事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展創(chuàng)造出更好的條件。

二、針對(duì)于當(dāng)前我國(guó)地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS的研究情況的分析

針對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的地鐵事業(yè)發(fā)展研究中能夠發(fā)現(xiàn)很多弊端，通過(guò)地鐵系統(tǒng)的UPS整合性的分析，當(dāng)前許多設(shè)備的弱電系統(tǒng)較多，我國(guó)在對(duì)弱電系統(tǒng)的管理中還不夠完善，因此也漸漸出現(xiàn)一些管理方面的問(wèn)題。首先較為顯著地一點(diǎn)就是在對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中沒(méi)有做到以他的具體運(yùn)營(yíng)管理模式為依據(jù)開(kāi)展開(kāi)具體的設(shè)計(jì)工作，增強(qiáng)各個(gè)系統(tǒng)的針對(duì)性，從而有效的將地鐵各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的整合確定其范圍。在對(duì)地鐵通訊系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)，它一般可以分為三種子系統(tǒng)，主要包括專用通信系統(tǒng)、公眾通訊系統(tǒng)以及警用通訊系統(tǒng)。對(duì)三種子系統(tǒng)的作用進(jìn)行分析，了解其對(duì)于地鐵運(yùn)行的主要功能和歸屬管理管轄，其中專用通訊系統(tǒng)歸屬管轄是地鐵運(yùn)用管理，公眾通訊系統(tǒng)的傳輸子系統(tǒng)歸屬地鐵建設(shè)方投資建設(shè)，而警用通訊系統(tǒng)在建成后歸屬公安部門管理。通過(guò)于弱電系統(tǒng)各UPS的整合可行性的分析，應(yīng)當(dāng)了解各系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理部門是否一致。在面對(duì)這一問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該將專用通訊系統(tǒng)和公用通訊系統(tǒng)的傳輸子系統(tǒng)添加到集中UPS中，但是警用通訊系統(tǒng)還是和原本一樣由公安部門進(jìn)行統(tǒng)一的系統(tǒng)管理[2]。

在信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備中，它的主要組成具體包括計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備、信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)等內(nèi)容。其中的車載設(shè)備的用電一般是由車輛本身進(jìn)行供電，因此轉(zhuǎn)轍機(jī)用電不能夠納入U(xiǎn)PS系統(tǒng)。在車輛行駛時(shí)由于信號(hào)系統(tǒng)直接影響車輛安全，所以即使可以納入集中UPS供電的范圍，也應(yīng)當(dāng)通過(guò)具體的設(shè)計(jì)并與信號(hào)專業(yè)進(jìn)行協(xié)商供電的范圍和主要方式。

針對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)其主要包含F(xiàn)AS、BAS、SCADA等系統(tǒng)組成。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵弱電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)進(jìn)行信息共享的平臺(tái)，但是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)SCADA則是屬于供電電系統(tǒng)，因此不能夠納入U(xiǎn)PS供電范圍，除此之外其他綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備均可以納入U(xiǎn)PS供電范圍內(nèi)。

自動(dòng)售票系統(tǒng)、乘客資訊系統(tǒng)、綜合安防系統(tǒng)系統(tǒng)的組成成分有很多，其中比較重要的包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、售票機(jī)、顯示器、編碼器、解碼器、監(jiān)視器等設(shè)備組成。上面所提到的三種系統(tǒng)的核心設(shè)備都是屬于IT設(shè)備，因此在對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要進(jìn)行充分的研究，對(duì)容量問(wèn)題和備用時(shí)間進(jìn)行合理規(guī)劃。通過(guò)對(duì)于弱電系統(tǒng)集中UPS的研究[3]?？梢粤私獾狡湄?fù)載類型基本一致，從技術(shù)要求上進(jìn)行分析，都能夠有效的運(yùn)用UPS模式，進(jìn)行提供不間斷的電力供應(yīng)。其次，需要注意的問(wèn)題是要綜合不同地區(qū)的運(yùn)營(yíng)模式和安全性分析來(lái)進(jìn)行對(duì)UPS的整合。

三、針對(duì)于地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計(jì)過(guò)程中用電現(xiàn)象的分析

在本部分中筆者將針對(duì)于對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計(jì)用電的研究來(lái)進(jìn)一步了解地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS的設(shè)計(jì)。在我國(guó)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》條例中，我們可以發(fā)現(xiàn)這樣的內(nèi)容：它明確規(guī)定地鐵弱電系統(tǒng)在用電過(guò)程中所涉及到的負(fù)荷的等級(jí)以及蓄電池所需要的備用時(shí)間方面不能是完全相同的，而應(yīng)該表現(xiàn)出較為明顯的差異。通過(guò)對(duì)其系統(tǒng)的具體分析能夠更為形象的了解其差異所在，對(duì)于通信系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、FAS系統(tǒng)按照一級(jí)負(fù)荷供電，而對(duì)于FAS系統(tǒng)的負(fù)荷供電要求是不低于二級(jí)，通信系統(tǒng)的備用時(shí)間為四小時(shí)、FAS系統(tǒng)的備用時(shí)間為一小時(shí)、信號(hào)系統(tǒng)的備用時(shí)間為三十分鐘，而自動(dòng)售檢票系統(tǒng)對(duì)備用時(shí)間沒(méi)有具體要求。通過(guò)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的備用時(shí)間和負(fù)荷等級(jí)分析后，還應(yīng)當(dāng)對(duì)UPS進(jìn)行合理有效的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要注意把每一個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)和備用時(shí)間情況進(jìn)行統(tǒng)一有效的記錄，對(duì)于負(fù)荷等級(jí)方面的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可以按照一級(jí)負(fù)荷的要求來(lái)展開(kāi)設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)備用時(shí)間必須要按照各個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際工作運(yùn)行情況和一些客觀因素的情況分析進(jìn)行分時(shí)切斷[4]。

我國(guó)地鐵事業(yè)的發(fā)展主要體現(xiàn)在各個(gè)方面的技術(shù)要求，如果要想在地鐵事業(yè)上有所突破性的發(fā)展就一定要對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完備，并且了解各個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)和備用時(shí)間，能夠在一定程度上對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計(jì)有著很大的促進(jìn)作用，在對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)和備用時(shí)間進(jìn)行了解后，針對(duì)于電容量方面也應(yīng)當(dāng)綜合考慮，針對(duì)于電容量方面的情況進(jìn)行有效分析，綜合監(jiān)控系統(tǒng)中往往只包含了車站級(jí)設(shè)備，因此BAS和FAS需要分別進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)算，其備用時(shí)間也可以和FAS一致。乘客資訊系統(tǒng)和自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的備用時(shí)間是根據(jù)平常的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)定的，閘機(jī)備用時(shí)間按完成一次操作計(jì)算。在我國(guó)各地的地鐵建設(shè)中對(duì)信號(hào)系統(tǒng)納入弱電集中UPS供電存在著不同的要求，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)不納入地鐵弱電系統(tǒng)中的集中UPS時(shí)，要想較好的實(shí)現(xiàn)集中UPS的容量大約只需要大約120KVA，而對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)的容量則可以另外進(jìn)行具體計(jì)算。所以通過(guò)對(duì)于我國(guó)地鐵針弱電系統(tǒng)集中UPS設(shè)計(jì)用電的研究過(guò)程之后，能夠更加直觀的了解我國(guó)地鐵在對(duì)弱電系統(tǒng)集中UPS進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的技術(shù)要求和各方面的控制管理，為我國(guó)地鐵事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展做基礎(chǔ)并促進(jìn)我國(guó)科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速提升[5]。

四、針對(duì)于對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS的設(shè)計(jì)方案的分析

通過(guò)對(duì)于地鐵系統(tǒng)UPS的整合以及用電情況進(jìn)行具體分析后，在地鐵弱電系統(tǒng)中合理的運(yùn)用集中UPS進(jìn)行不間斷電力供應(yīng)就成為了一種較為可行的方案，所以通過(guò)對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS的設(shè)計(jì)方案能夠更好地促進(jìn)集中UPS在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的效率。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定多方面考慮，需要從實(shí)際情況出發(fā)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行有針對(duì)性的研究。首先，我們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中必須要做好對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析的工作，其中主要包括對(duì)用電過(guò)程中的位置、用電容量、蓄電池的備用時(shí)間情況等的總和分析，通過(guò)全面的考慮后才能夠使方案順利進(jìn)行，其次，還應(yīng)遵循相應(yīng)的原則性問(wèn)題，其中主要包括對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的備用時(shí)間在配電柜實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)用電有效的分時(shí)切斷。第二由于地鐵弱電系統(tǒng)中的子系統(tǒng)在進(jìn)行工作時(shí)都是相對(duì)比較獨(dú)立的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)合理的運(yùn)用分回路的方式進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)的供電，例如專用通信系統(tǒng)和公用通信系統(tǒng)都采用的是分回路供電。第三，通過(guò)對(duì)供電方式的了解后，針對(duì)于每一個(gè)子系統(tǒng)的供電過(guò)程都用使用每回路三相，在地鐵的整個(gè)系統(tǒng)中，每一個(gè)子系統(tǒng)都需要進(jìn)行二次配電，因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)子系統(tǒng)的二次配電以后更夠保障三相中的負(fù)荷保持平衡。第四，要進(jìn)行對(duì)蓄電池容量的計(jì)算，然后再確定電池和電池柜的數(shù)量。最后，地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS的容量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，所以電池柜的體積相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較大，也正是由于這種原因集中UPS適合單獨(dú)設(shè)置電源室并且提出荷載要求[6]。上述就是對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)集中UPS的設(shè)計(jì)方案需要注意的五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，再通過(guò)相關(guān)技術(shù)的實(shí)施將有效促進(jìn)地鐵事業(yè)的發(fā)展。

此外，我們還應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到信號(hào)系統(tǒng)是不同于其他系統(tǒng)的，它往往具有自身獨(dú)特的發(fā)展特點(diǎn)。因此，當(dāng)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們沒(méi)有必要把信號(hào)系統(tǒng)考慮到整體系統(tǒng)之內(nèi)對(duì)其進(jìn)行研究分析。除信號(hào)系統(tǒng)之外，所有系統(tǒng)的總電容量大約在120KVA左右，研究之后我們就可以將信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合并且使之實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)娜哂?，所以我們?cè)诠ぷ鬟^(guò)程中就可以選擇容量為120KVA的在線式UPS，并且按照一級(jí)負(fù)荷的要求來(lái)進(jìn)行供電。然后在配電的回路的過(guò)程之中采用時(shí)間繼電器來(lái)對(duì)各個(gè)整個(gè)系統(tǒng)的備用時(shí)間來(lái)進(jìn)行分時(shí)切斷。對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行完善以后還用當(dāng)在配電柜預(yù)留備用回路，將設(shè)計(jì)中的全線各站弱電集中UPS納入到控制中心的UPS維護(hù)工作站進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而有效的實(shí)現(xiàn)UPS的遠(yuǎn)程監(jiān)控。除了以上的方案流程外，還應(yīng)當(dāng)注意電容的計(jì)算，保證準(zhǔn)確性，其次，對(duì)電量計(jì)算時(shí)要將所有負(fù)載相加，對(duì)UPS進(jìn)行適當(dāng)折算，通過(guò)這種手段的處理能夠在一定程度上避免電容量過(guò)大而產(chǎn)生效率的降低[7]。

總結(jié)：通過(guò)對(duì)地鐵弱電系統(tǒng)中運(yùn)用的集中UPS的分析了解，能夠在一定程度上對(duì)我國(guó)的地鐵事業(yè)的發(fā)展起著很大的促進(jìn)作用，同時(shí)，通過(guò)對(duì)集中UPS的主要功能了解后，其優(yōu)點(diǎn)有很多，它還可以有效地解決各個(gè)系統(tǒng)之間分設(shè)UPS所產(chǎn)生的運(yùn)用維護(hù)管理的不便，它不僅僅能夠有效地提升運(yùn)用管理效率還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)維護(hù)，這對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)地鐵事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展有著基本保障。我國(guó)以后的地鐵建設(shè)中一定會(huì)以采用弱電集中UPS供電為主要供電方式，這是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是實(shí)現(xiàn)地鐵建設(shè)的主要技術(shù)手段，我相信通過(guò)我國(guó)科研技術(shù)人員的共同努力，在不久的將來(lái)，集中UPS供電將會(huì)取得更為全面的發(fā)展，而我國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展也將會(huì)取得較大的進(jìn)展。

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