（大板综合维修段大板电子设备车间试验工区 内蒙古赤峰市大板镇 025150）
摘要：近年来，我国的铁路工程建设的发展迅速，随着高铁的不断建设与开通运营，铁路信号智能电源屏也得到了广泛应用。由于其后端设备，如计算机联锁、列控中心、ＣＴＣ等设备负载的日趋加大，导致电源屏输入、输出功率越来越大，也造成在交流输入端的自动切换系统（ＡＴＳ）、隔离变压器、输出断路器、电缆（线）等处的工作电流急剧增大。从近几年各电务段电源屏使用中发生的故障分析，ＡＴＳ交流接触器、隔离变压器、电缆烧毁的故障有所上升，所以对这些易发热设备实施温度监测和报警势在必行。
关键词：铁路信号；智能电源屏监测系统；分析与应用
引言
我国从20世纪末开始逐渐研究BIM理论和技术，经过十几年的发展，BIM技术在国内得到了广泛的认识，并逐渐应用到各行各业中。
1设计背景
铁路信号智能电源屏，是向铁路信号设备供电的专用电源系统，是铁路信号的“心脏”，对铁路运输安全起着极其重要的作用。信号电源系统由外电网引入两路AC380V电源供电，通过稳压、净化、隔离、变频、整流等技术为信号设备提供稳定、可靠、安全的电源，确保信号设备的正常使用。信号电源屏不是一个孤立的环节，而是信号系统中的一个组成部分，设计方案要综合考虑，才能实现最优设计。为了保证铁路信号设备的供电安全，铁路信号电源设备应考虑以下几个方面：1. 电源屏输出的信号设备专用交、直流电源都要对地绝缘，以免发生接地故障时造成电路错误动作。2. 要考虑到电源屏输出负载类型，尤其是感性负载、容性负载、整流性负载的冲击，阻性负载的满功率工作等。3. 信号设备的电源种类和电压类型等级较多，为降低干扰，各输出回路必须隔离供电，力求在故障问题发生后，能够进一步缩小故障范围，及时止损，避免问题扩大。4. 在这一监测系统设计中，电力电缆供电必须要将电缆芯线的相关电容分布和串电问题考虑在内，最好用扭绞电缆，如果条件允许，最好对电缆进行分开设置。5. 针对监测系统中的两处交流电源设计上，应该要将电源的防雷工作放在重要位置，避免产生雷击故障，做好线路安全接地处理。6. 针对系统信号设备的保安系统设置上，要是需要安装断路器，必须要做好对于断路器的容量以及性能的检测工作，确保断路器能够满足相关动作稳定性和灵敏性的要求。各类铁路信号智能电源屏的监测模块采用了不同的监测技术，主要有：可编程的控制技术、单片机技术、工控机技术等，以确保相关信号监测系统监测的有效性。就本文研究的信号检测系统的主要结构来看，电源屏装置中主要包含监测模块一个，并在各个面屏位置各设置两个监测模块。
2 BIM技术应用于铁路信号中的优势
BIM技术是一种建筑信息仿真模型技术。采用BIM技术在布置信号设备时直观看到模型与线路的关系，避免了设备的侵限问题。在设计的时候可以会同多专业协同设计，及时发现设计过程中的碰撞、遮挡问题。信号设备之间的碰撞也就是专业内部的问题，专业内部的问题主要考虑信号设备之间是否存在重叠、因尺寸问题导致的空间不足等；但专业之间的碰撞问题主要考虑信号设备与其他专业设备之间是否发生碰撞。
2.1设计成果可视化
现有铁路信号工程设计交付成果主要是二维的信号平面布置图和双线图等，在设计初期误差不明显，由于信号设备室内布置比较繁琐、室外电缆敷设强弱电交叉点多，在施工阶段就会发现设计结果误差较多。
BIM技术可以有效地解决传统设计带来的一些问题，有效解决施工中的“交叉、错、漏”等问题，将设计以可视化的三维立体模型呈现给施工人员，既可以保证设计图的美观，施工的时候可以直观地看到模型与线路的位置、角度等之间的关系，避免了设备侵限的问题、优化了设计，又可以通过三维处理把施工完成后的整体效果呈现出来。
2.2布局协调合理化
目前，我国铁路各专业间协调的工作模式还属于传统的模式，专业间的协同设计并没有明确的集成图纸，专业间的协调仍然是在施工设计图纸制作完成之后才开始的。这样施工阶段经常会出现专业之间、系统之间的碰撞和遮挡。比如信号和通信、供电、工务等多专业都可能有碰撞和遮挡。利用BIM技术对施工设计图纸建立三维模型，让各专业来共同协作、判断、发现设计过程中的碰撞、遮挡问题。如果图纸缺乏合理性则可以立即进行修改，保证了最后交付的成果设计合理性和准确性，确保施工安全和顺利进行，减少了设计返工、降低设计成本、节约设计人员工作量和时间，提高设计效率，有效避免了施工工期的延误。
3系统结构及功能
3.1采集层
以电源屏每一个易发热关键点为一个采集点，通过温度传感器，将每个采集点的温度信号转化为数字信号。采集层主要由温度采集模块构成，采用ＮＴＣ负温度系数热敏电阻作为传感器，它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，温度低时，其载流子（电子和孔穴）数目少，电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，电阻值随之降低。ＮＴＣ热敏电阻在室温下的变化范围在１００～１０６Ω。本项目采用ＴＳ系列ＮＴＣ，具有灵敏度高、响应快、电阻值和Ｂ值精度高，一致性良好等优点。模块内置的ＭＣＵ芯片将传感器输出的模拟信号进行Ａ／Ｄ转换，后经“阻值－电压－温度”数据关系得到温度数据，并将数据通过无线方式传送到中继模块。每个采集模块均配置唯一的６４位ＩＤ号，在数据上传的同时，也将对应的ＩＤ号上传。在应用层根据此ＩＤ号与测量点名称进行匹配。软件设计中，温度采样频率为５００ｍｓ，采用滤波算法。由于温度值变化比较缓慢，且为了避免数据量过大，因此各采集点的数据上传方式为主动定时传送及突变传送。
3.2中继传输层
中继传输层具有接收采集点发送的无线信号和数据上传功能，主要由中继模块组成。由于温度采集点分散在电源屏各处，如果采用有线数据传输，会大大增加布线工作量，增加故障点风险，所以本设计采用２．４ＧＨｚ无线通信方式，数据输出模式采用ＲＳ－４８５总线，ＭＯＤＢＵＳ通信协议，保证数据输出接口的通用性和稳定性。中继模块可以配置不同的通信地址，在一个系统中，可采用多个中继模块作为冗余备用。运行时，每个中继模块将各自接收和保存温度采集模块的数据，而应用层的监测单元会根据各中继模块上传数据，进行数据自动补全，完成所有数据的处理，这就避免了单个中继模块无法全部接收到采集模块发送的无线信号的情况。中继模块的工作电源为ＤＣ １２Ｖ，由监测单元直接供电，单个中继模块功耗设计小于２Ｗ。
结语
本文针对当前铁路信号设计、施工、运维三大环节中存在的大量中间工程数据运用不够充分，以及各环节间数据传递关系不明确等问题，提出建立信号设计运维一体化软件平台，并对其架构的总体设计和构建的关键节点、详细的工作步骤和方法进行了研究。此外，对于平台内部紧密耦合的子系统间的数据依赖关系和整个系统与外部环境间的关系进行了梳理。信号设计运维一体化软件平台的辅助设计软件、ＢＩＭ运维成果和列控工程数据管理等功能模块已经运用于商合杭、京雄城际及牡佳客专等重点工程建设项目中，取得了良好的效果。基于此，下一步将针对具体的功能模块做更加详尽的功能需求分析，使信号辅助设计软件和信号信息化运维平台的各项功能紧密贴合现场需求。
参考文献
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[2]杨子河，龙广钱，潘庆球.广州地铁3号线信号子系统冗余改造研究与设计[J].铁道通信信号,2018,(12):95-97.