浅谈铁路信号电源屏UPS的选配方案宋福顺（吉林铁道职业技术学院，吉林吉林132001）随着我国铁路跨入“高速时代”，UPS的运用也随之日益普遍。

铁路信号系统对信号电源系统的要求为：客运专线车站及中继站信号电源应按照双套大容量UPS备用方式配备电源，UPS容量负荷按照除转辙机外的所有用电量计算，有维护人员值守车站UPS供电时间不应小于30分钟，无人维护人员值守车站UPS供电时间不应小于2小时。

目前，市场上的UPS品牌众多，功能不一，选择适合铁路信号系统的UPS具有重要的意义。

选择的UPS设备应符合《关于规范铁路专用设备产品准入管理的若干规定》的要求，同时应充分考虑现场的需求及UPS系统的性能参数与特点。

应遵循如下原则：安全第一原则。

铁路行车要求铁路信号设备在发生障碍、错误、失效的情况下，应具有导致减轻以至避免损失的功能，以确保行车安全，这一要求被称为铁路信号故障-安全原则。

UPS作为铁路信号电源的防护设备，必须在铁路信号供电电源故障时，保障供电的可靠性；同时UPS故障时应能保证铁路信号的核心设备，如CTC、列控中心的供电安全。

技术先进原则：UPS方案要采用代表国际UPS新技术的设备，要达到或接近有关国际标准。

经济合理原则：UPS方案要根据当地实际情况，以满足现场需求为目标，保证UPS在各种工作状况下，对信号负荷的可靠、稳定、安全供电，不得一味求高求全。

在满足需求的条件下，选择性价比高的设备。

数据准确原则：弄清信号负荷的有关技术数据。

对重要的信号设备，需要通过做试验来掌握准确数据资料。

在上述原则的前提下，尽量选择信誉好的企业进行合作，以确保设备质量。

从技术角度应做到现场需求因素与UPS系统特性的相适应。

UPS的选择与配置方案如下：1确定UPS的容量选择UPS最关键的一步是根据所连接设备的容量确定UPS的容量（功率）。

在确定UPS容量时，需要考虑以下两个因素：（1）各车站信号负荷数据需准确；信号负荷的工作特性要清楚；例如：ZYJ7型电液转辙机的工作电流及启动电流，25Hz分频器的工作条件等。

（2）当负荷侧发生过载或短路时，UPS保护动作应有选择性。

选择电源设备容量一般是以额定电压与额定电流为计算依据，如果以此来计算UPS容量则会使容量选得偏低，有可能造成UPS因过载或操作过电压而引起频繁跳转旁路由市电供电，由于市电电源未经过稳压过程而可能因冲击电流太大造成跳闸断电，使信号负荷失电，不能正常工作。

比如：三相电液转辙机启动电流是额定电流的4耀5倍，25Hz分频器空载投入时的启动电流可达额定电流10倍以上。

所以，确定UPS容量时，除了考虑信号负荷平均功率以外，还要考虑非线性负荷的峰值电流及持续时间对电源的影响。

当然，对25Hz分频器这类感性负载还需采取其他措施来减弱对UPS的冲击。

考虑到铁路信号负载的特性，以及UPS设备本身的功率因数，UPS工作在其输出有功功率的70%工作为最佳。

设铁路信号系统的负载容量为，输出功率因数为Pf，那么UPS额定容量的计算按下式所示：S=P/70%/P f计算后，按其UPS的规格，向上取整便可以确定UPS的输出容量。

另外还应考虑到网络系统将来扩容的可能，在选择UPS系统的容量时，应留有不定的余量。

2根据规定的供电时间，选择合适容量的蓄电池蓄电池的容量除了考虑上述因素，还要根据蓄电池的放电特性曲线，满足延迟规定时间不间断供电的要求来确定电池容量。

3确定所需UPS的类型根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形确定是选择双变换式、互动式、后备式的UPS结构，以及正弦波、方波等输出信号类型。

双变换式UPS，一般采用在线式结构，它的输出稳定度、瞬间响应能力比另外两种强，对非线性负载及感性负载的适应能力也较强。

铁路信号系统要求采用双变换式UPS。

如果要使用发电机配短延时UPS，推荐用在线式UPS，因为普通发电机的电压及频率的稳定性较差，用互动式及后备式可能导致工作不正常。

某些品牌的UPS（在线式）不能带发电机，会转旁路供电，购买时要了解清楚。

4根据铁路信号系统的可靠性要求，选择适合的UPS配置方式UPS的主要有三种配置方式，即单台UPS、并联UPS，冗余UPS。

为确保行车安全，铁路信号系统，尤其是高速铁路信号系统，多采用冗余UPS，提高铁路信号供电系统的可靠性和稳定性。

5UPS系统电源保护解决方案根据铁路信号系统的实际需求，常用UPS电源保护解决方案有以下三种。

集中式保护———整个网络系统用一台大容量UPS集中供电。

这种方式的优点是可靠性较高。

缺点是需要专门布线、专人管理、安装维护费用较高、系统不易扩容。

一旦UPS发生故障，将影响整个系统的正常运行。

分布式保护———将网络系统分成几个部分,（划分的原则可以是以机器的物理位置就近原则，也可以以重要性为原则），对各部分分别用小容量UPS进行分布式保护。

这种保护方式的优点是布线简单、系统易于扩容、安装维护简单、费用低、一般不需要专人管理，电源故障容易隔离、外理。

一台UPS出现故障，不会导致整个系统的运行受到影响，更重要的是可以避免PC机等终端设备起动时的冲击电流对有服务器的影响。

综合式保护———对UPS涉及到的系统，如计算机网络系统、机房空调系统及安全系统进行全方位保护。

6UPS的抗干扰能力铁路信号系统周围存在着接触网和各类无线通信设备，来自电网的高频电磁干扰将严重干扰铁路信号系统的安生运行，可能造成数据丢失、出错、传输率下降等问题，尤其是对于传输网络中有高端服务器、光盘库、磁盘阵列等设备时影响更加突出。

雷击、闪电及电网上的高能浪涌严重威胁UPS系统和铁路信号系统的安全，如无相应的保护措施，将造成UPS系统及计算机网络硬件和软件的损坏。

所以在选择UPS时，应选择具有高抗干扰能力的UPS，UPS的相关指标要符合国家和国际的安全标准以及铁路的行业标准。

7UPS应有智能化功能UPS系统中大多选用密封式免维护铅酸蓄电池。

蓄电池价格较贵，成本约占整个UPS系统总成本的1/4~1/5。

对长延时(后备供电时间为8小时）配置，蓄电池的成本甚至超过UPS主机的成本。

蓄电池的设计寿命大多为3~5年，而其实际使用寿命与电池的使用环境和条件密切相关，所以对电池的管理至关重要。

一台好的UPS应具备智能化的电池管理功能，具有在线检测电池及防止电池过充电、过放电的功能。

同时UPS系统应具有智能化电源监控管理功能。

UPS通过RS232串口与计算机连接，结合智能化电源监控软件实现对UPS系统的智能化管理和监控。

也可通过SNMP适配器连接到网络上，使UPS成为网络中的一个独立节点。

用户可通过SNMP适配器，通过系统网管软件或IE浏览器，实现UPS的远程网络监控与管理。

8易操作性和易维护性应选用易于操作、易于维护、方便维修的UPS品牌。

现在市场上许多品牌的UPS均采用LCD(液晶显示屏），将UPS的运行状态及各种参数显示在LCD上。

与传统的LED指示方式相比较，LCD显示方摘要：不间断供电系统又称不间断电源或不停电电源，英文缩写为UPS（Unintrruptable PowerSystem）,是一种现代化电源设备。

铁路电源屏上广泛的应用该设备，现场对如何选择合适的UPS没有明确提出，文章主要对铁路信号电源屏的如何选择配置合适的UPS做出简单的谈论，希望对现场有一定的帮助。

关键词：UPS；电源屏；选配55--引言广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broad-cast，ADS-B)是基于全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）进行定位的航空器运行监视技术，是国际民航组织（I-CAO）推荐的新监视技术。

基于1090ES的ADS-B数据链技术被ICAO和我国民航确定为应用于商业航空运输的监视技术。

它基于S模式数据链，能够提供的最大数据带宽为1M Bits/s，可提供航空器的航班号、ICAO地址码、位置、高度、速度、航向、飞行意图等相关丰富的信息。

ADS-B监视信息的更新频率是雷达的4-5倍，成本却是雷达系统的十分之一。

由于其自身的诸多优势，ADS-B越来越受到多方的关注与应用。

本文主要围绕基于1090ES数据链技术的ADS-B接收系统的信号解码开展研究。

1消息编码简介ADS-B消息包括4个前导脉冲和112比特消息序列[1]。

前五个比特为DF域，在1090Mhz ES中为固定值17；Bit6到Bit8在1090ES中为CA域；Bit9到Bit32总共24Bit位为设备唯一地址码(AA域)；Bit33到Bit88总共56Bit位为报文信息（ME域）；最后24Bit为校验域（PI域）。

ADS-B消息数据块格式采用脉冲位置调制（PPM）编码，如图1所示：图1ADS-B消息传输波形ADS-Bμs。

以第一个脉冲为参考脉冲，其余脉冲与参考脉冲间隔分别为1.0、3.0和4.5μs。

2方案设计所设计的ADS-B接收机信号处理单元主要由模数转换电路和FPGA处理器组成。

ADS-B信号经过ADC电路10Mbps采样，送入FPGA中。

其采样信号在FPGA中经过一系列的数字信号处理，得到所需要的ADS-B信息数据。

系统的框图设计如图2所示。

FPGA模块是ADS-B接收机信号处理单元的核心控制部分。

本文选用了ALTERA公司的EP2C5Q208C8的FPGA芯片作为模块的主芯片。

它具有144个引脚,其中102个I/O通信口，4608个逻辑单元，288个LAB，完全能够满足ADS-B信息处理的要求。

FPGA模块部分电路图ADC转换电路采用ADI公司的12位芯片AD9233为核心，转换速率可以到达130Mps。

在保证采样精度的前提下，该电路能够满足ADS-B信号采样的要求。

其AD转换电路如图4所示。

3软件设计FPGA的程序设计包括ADC采样、报头识别、参考功率计算、功率一致性检测、CRC校验、UART发送等部分，其软件流程图如图5所示。

3.1报头识别判断报头的条件：4脉冲出现时间分别为0μs、1μs、3.5μs、4.5μs，且这4个位置至少有2个上升沿，考虑到容错需要，可以超前或者延后一个采样点[2]。

所设计的Verilog程序设计如下：Ale<=((Ale_1+Ale_2+Ale_3+Ale_4)>1):1?0;//至少两个上升沿判断Vpp<=((Vpp_1+Vpp_2+Vpp_3+Vpp_4)>2)?1:0;//有效脉冲判断基于FPGA的ADS-B接收机信号处理单元设计张召悦高春燕徐晓旭（中国民航大学空中交通管理学院，天津300300）摘要：研究了基于1090ES数据链技术的广播式自动相关监视设备（ADS-B）的信号格式和解码流程；给出了FPGA信息提取的实现方案。