一、对TRE供电系统论述
1. 对地铁供电系统及其效率分析
在地铁信号与通信系统中，地铁供电系统扮演着至关重要的角色，其设计和运行方式直接决定了整个地铁系统的稳定性和可靠性。具体来说，地铁的供电架构采用了多级电源供应模式，涵盖了从市电到地铁线路的全过程。这一过程包括市电通过主变电站转换至所需电压级别，再通过牵引和降压变电站，最终将电能分配到各个信号电源屏，确保信号系统的不间断运行。地铁供电系统的设计充分考虑了冗余性和备份方案，如双环网供电和多级分段供电，以保障在部分设备出现故障时，系统仍能维持基本的运行需求，从而极大地提高了整个地铁系统的供电可靠性和安全性。
2. 对信号电源屏系统及其工作模式分析
信号电源屏系统是地铁信号系统中的一个关键环节，它负责将供电系统传来的电能转换和分配给轨旁无线设备。这一系统通常采用不间断电源（UPS）方案，保障在主电源出现问题时，信号系统仍能正常工作。信号电源屏内部配置了一系列的设备，包括切换单元、稳压装置、UPS（包括整流器、逆变器等）、蓄电池组和隔离变压器等，以确保电能质量和供电的连续性。在正常情况下，电源通过双路输入，通过智能切换装置保障电源的稳定输出。在遇到特定故障时，系统能自动切换至备用电源或蓄电池组，确保TRE的持续供电，展现了系统设计的高度灵活性和可靠性。
3. TRE及其电缆布置分析
TRE及其电缆布置是实现车地无线通信的物理基础，对于整个CBTC系统的稳定运行具有举足轻重的作用。在布置上，TRE通过精心设计的电缆网络与信号电源屏相连，保证了电能的有效分配。这些电缆通常按照一定的规划在轨道旁边以链式结构进行布置，每段电缆连接若干个无线设备，形成了一张覆盖整个地铁线路的电源网络。考虑到系统的可靠性和冗余性，通常会采用双电缆系统，即红网和蓝网，分别布置于不同的位置，以此来减少单一故障点对系统的影响。这种设计不仅增强了系统的稳定性，也为地铁信号系统的高效运行提供了坚实的基础。
二、TRE供电系统可靠性分析
1. 地铁供电系统可靠性分析
在深入探讨地铁供电系统的稳定性时，我们首先需理解该系统的独特构造及其操作模式。地铁供电系统的设计采纳了多级冗余策略，确保了在单一设备故障情形下的供电连续性。例如，地铁线路上的供电分区，通过110 kV/35 kV的主变电站以及35 kV的双环网结构来实现集中供电，这种设置既保障了电力的稳定输送也提升了系统应对故障的能力。
系统内各级设备和分段开关的冗余部署极大地降低了单点故障引发全面故障的风险。尽管关键设备的冗余性不意味着完全无故障的运行，但通过设备间的互备和交叉冗余设计，即使部分设备失效，也能通过其他路径或备用设备快速恢复供电，从而保证信号系统的正常运行。这种设计哲学确保了地铁供电系统在多种故障情景下仍能保持高度的稳定性和可靠性。
2. 信号电源屏系统可靠性分析
信号电源屏系统是地铁信号系统不可或缺的一部分，其主要职责是确保信号设备得到稳定、可靠的电源供应。该系统通过采用UPS（不间断电源）方案，增加了系统对电源中断的抵御能力，从而提升了整体的可靠性。在电源屏设计中，通过切换单元、稳压器，以及UPS等关键组件的合理布局，实现了对电源质量的有效控制，并确保在主电源失效时能够通过蓄电池组维持短暂的电源输出。
然而，尽管系统采用了多项措施以增强其鲁棒性，电源屏系统的一个潜在薄弱环节在于切换单元、稳压器或UPS的单一故障可能不会直接导致系统失电，但若配合设备对故障的双重损坏，就可能引发供电中断。因此，为了进一步提高系统的可靠性，建议考虑引入双UPS系统，以并联输出设计，增强关键节点的冗余性，减少因关键组件故障而引起的供电中断风险。通过这种方式，信号电源屏系统能够在更广泛的故障情景下维持正常运作，为地铁信号系统提供稳定可靠的电源支持。
3. TRE及其电缆布置可靠性分析
针对轨旁无线设备（TRE）及其电缆布置的可靠性分析揭示了系统设计中的高度冗余性。通过精心设计的电缆布置策略，每个TRE都接入了双路供电网络，确保了即便一条供电路径发生故障，另一条仍能保持设备运行，从而保障了地铁信号系统的稳定性和可靠性。TRE的电缆布置考虑了故障模式及其对系统影响的最小化，如单点故障不会导致全面的通信中断。然而，双点故障虽然概率低，但其对无线覆盖的影响需要通过进一步的设计优化来缓解。整体而言，TRE及其电缆布置的冗余设计和故障应对策略显著提升了地铁信号系统的可靠性。
三、故障树分析法（FTA）应用
1. FTA分析法概述
故障树分析法（FTA）是一种高效的系统可靠性分析工具，主要用于识别导致系统关键故障的各种可能原因。通过构建故障树，分析师可以系统地评估故障模式及其对系统性能的影响，进而识别和量化系统中的潜在弱点。该方法以图形的方式展示故障与事件之间的逻辑关系，使得复杂系统的故障分析变得直观和系统化。FTA的应用有助于改进设计、增强系统可靠性，并为制定维护策略提供科学依据。
2. 地铁供电系统FTA分析
针对地铁供电系统，FTA分析重点关注了电源故障及其对系统供电能力的影响。通过构建故障树，明确了从市电供应、主变电站运行到各级配电网络的供电路径。在这一过程中，分析识别了多个潜在的故障点，包括市电中断、主变电站故障以及配电网络的中断等。然而，由于系统设计了高度的冗余性和多重备份方案，如双环网结构和备用电源系统，因此系统整体的供电可靠性极高，单点故障导致的供电中断风险极低。
3. 信号电源屏系统FTA分析
对于信号电源屏系统，FTA分析聚焦于电源屏故障及其对信号系统供电稳定性的影响。分析发现，虽然电源屏系统采用了单UPS方案，但其内部的组成部分，如整流器、逆变器、稳压器等，若发生故障，可能会对TRE的供电稳定性造成威胁。分析通过故障树展示了故障传播路径，并评估了备用电源系统和蓄电池组提供紧急供电的能力。FTA还指出了单UPS系统的潜在风险，建议采用双UPS系统以提高供电可靠性。
4. TRE及其电缆布置FTA分析
在TRE及其电缆布置的FTA分析中，重点考察了电缆故障、接入点（AP）故障及其对无线通信覆盖的影响。故障树揭示了电缆布置的冗余性如何减少单点故障对整体系统性能的影响。尽管电缆故障和AP失效可能导致局部通信中断，但由于设计时考虑了足够的冗余和备份AP，因此可以保持系统的连续运行。FTA分析强调了在电缆布置和AP配置方面采取的预防措施，如距离设置和备份机制，确保了高度的系统可靠性。
四、结语
地铁信号系统的供电可靠性受多个因素影响，包括供电系统的冗余设计、信号电源屏的配置以及TRE及其电缆的布置方式。FTA应用结果表明，虽然现有设计已经具备较高的可靠性，但仍存在改进空间，特别是在信号电源屏系统的双UPS配置上。针对TRE电缆布置的分析强调了冗余路径的重要性，以确保无线通信覆盖的连续性。综上所述，通过优化供电系统设计和增加关键组件的冗余性，可以进一步提高地铁信号系统的整体可靠性，从而保障地铁运营的安全性和效率。
参考文献：
[1] 陈昌围.地铁交通信号安全与可靠性探讨[J].技术与市场,2020,27(04):89-90.
[2] 叶晓伟.地铁供电系统可靠性和安全性相关思考与分析[J].电子世界,2021(09):54-55.
