现代有轨电车系统其他机电系统

1.接触网系统

（1）接触网架设范围 工程接触网架设范围包括正线、正线间的渡线、折返线、停车线、出入段线以及车辆段内电化股道。

（2）主要设计原则

1）接触网系统应满足工程行车最高速度的要求，安全可靠地向车辆供电。

2）接触网的结构型式力求简单、轻型，稳定性好，便于安装。

3）接触网设备及零部件要技术先进、安全可靠、耐腐蚀性好，做到不维修或少维修。关键零件采用强度高、性能好的模锻或精铸金属零件。

4）接触网形式应力求美观，减少对城市景观的影响。

（3）架空接触网悬挂方式比选 城市现代有轨电车工程一般可采用的接触网悬挂方式为带弹性吊索的简单悬挂方式以及简单链型悬挂方式。无论采用何种悬挂方式，导线的配置必须满足载流量要求。简单悬挂方式示意如图11-7所示，链型悬挂方式如图11-8所示。

图11-7 简单悬挂方式示意

1）结构型式及导线配置。简单悬挂由接触线、弹性吊索及腕臂装置构成，结构简单；链型悬挂腕臂装置的构成形式与简单悬挂基本相同，导线配置为承力索+接触线+吊弦，总体结构比简单悬挂方式复杂。

2）受流质量。简单悬挂主要通过安装在悬挂点处的弹性吊索改善受流质量，硬点多，驰度不易控制；链型悬挂通过承力索以及沿线设置的弹性吊弦改善受流质量，悬挂系统的弹性好，受流质量好。

（4）接触网过路口处的解决方案 在路口处架设接触网，车辆无须提供特殊功能。考虑到路口的宽度，可以通过特殊设计接触网悬挂结构或适当减少接触网线材以达到最大限度的优化设计，尽量减少对城市景观性的破坏。工程路口主要有两种形式，分别为十字交叉口和丁字形路口。对于十字交叉口有以下三种方案，如图11-9所示。图11-9a所示为在线路中心直接布置支柱的形式；图11-9b所示为采用两组软横跨的形式；图11-9c所示为采用两组软横跨交叉的形式。对于丁字形交叉口有以下三种方案；图11-9d所示为采用两组软横跨的形式；图11-9e所示为在线路中心直接布置支柱的形式；图11-9f所示为采用三个支柱两组软横跨的形式。

图11-8 链型悬挂方式示意

图11-9 接触网过路口处的解决方案

2.电力监控系统（SCADA）

电力监控系统用于对工程的变电所、牵引网等主要供电设施的运行状态及杂散电流的相关参数进行实时监视、控制、数据采集及处理，实现供电设备的自动化调度管理，以确保牵引供电系统和电力变配电系统安全可靠和经济运行。

（1）系统构成 电力监控系统由电力调度中心主站系统、被控站系统、供电车间复示系统及传输通道构成。

1）电力调度中心主站系统。电力调度中心主站系统设在车辆段综合楼电力调度中心。系统配置主备系统服务器、双并行调度员工作站、系统维护工作站、Web服务器、通信处理设备等网络节点设备及人机接口设备、实时数据及文档管理报表打印机、系统维护打印机、画面拷贝机、UPS电源设备等外围设备，同时具备完善的软件资源。

2）被控站系统。被控站系统为设在变电所内的综合自动化系统。变电所综合自动化系统由变电所管理层设备、面向间隔层的保护测控装置及其他智能设备和站内通信网络三部分组成。系统采用集中管理、分散布置的模式，各下位监控单元安装于各开关柜内，上位监控单元通过变电所内通信网络对其进行监视控制。

3）供电车间复示系统。供电车间复示系统主要设备包括复示工作站、打印机及UPS等，独立构成供电车间复示局域网。主要为了提高设备维护管理水平及工作效率，实现状态修。特殊情况下也可以通过网络管理人员为供电车间工作人员授权接替调度员的权限，对供电设施进行直接调度。

4）传输通道。系统采用通信专业配置的专用光纤数据传输通道，通信方式采用以太网传输方式。

（2）系统控制方式 供电系统采用电力调度中心集中控制、所内控制和设备本体控制三级控制方式。系统主要功能包括：

1）遥控功能：改变运行方式和倒闸操作，包括单控、程序控制、定时控制、自动控制及模拟操作等。

2）遥信功能：对主要电力设备运行状态信号、事故、预告信号等进行实时数据采集，在电力调度中心进行显示、报警、存储及打印等处理。

3）遥测功能：对变电所重要电参数进行实时采集，并在电力调度中心以窗口、曲线、棒图方式动态显示。

4）调度事务管理功能：电力调度中心可以根据从变电所采集的设备运行信息进行分类统计、参数计算及寿命评估等，为调度决策及维护检修提供必要的依据。

5）培训功能。

6）良好的系统维护、修改、扩展功能。

7）系统时钟同步功能。

8）系统容错、自诊断及自恢复功能。

9）全中文功能。

（3）负荷分类及系统供电方式 根据用电设备的重要程度，动力照明负荷划分为三级：

一级负荷有车辆段及停车场内通信、信号、FAS、SCADA、消防设备、应急照明、重要排水泵、变电所用电及接触网报警装置等。

二级负荷有沿线车站照明、车辆段及停车场照明、区间道岔转辙设备、一般给水排水泵及车辆段重要的检修设备等。

三级负荷为除一、二级负荷外的其他负荷。

一级负荷由变电所提供两路电源供电，末端切换。二、三级负荷由双电源变电所或接在环网上的变电所提供一回低压电源供电，距离变电所过远的重要二级负荷提供两回线路供电。区间道岔转辙设备属于重要二级负荷，从附近箱式降压变电所接引一路专用电源，附近车站混合电源作为其备用电源。

（4）动力配电、控制和保护方式 动力配电以放射式和树干式相结合的方式。

沿线低压电缆的敷设采用与牵引供电专业的环网电缆、通信线缆同路径、同敷设方式的原则，进行集约化设计。

动力设备根据需要采用就地控制、自动控制（通过FAS实现）两种方式。

动力设备配电配置过载、短路、漏电等保护。

（5）照明配电、光源选择及控制方式 车辆段及停车场一般房屋设工作照明，重要房间设应急照明。应急照明包括疏散照明、疏散诱导标志灯、备用照明等。净高小于1.8m的电缆通道、电缆夹层设安全电压照明；沿线简易车站，通过站牌灯箱及广告灯箱并结合道路路灯进行照明。

照明配电以放射式为主、树干式为辅。

照明光源以高效节能荧光灯为主，段内高净空场所照明采用发光效率高、显色指数好的金属卤化物灯；车辆段和停车场室外场所采用投光灯塔和路灯照明。

车辆段照明采用集中控制和时控、光控相结合的形式；简易车站照明暂考虑采用时控与光控相结合的方式进行控制；隧道设置检修照明，采用时钟自动控制和现场手动控制相结合的形式。

（6）系统接地及安全保护 车辆段及停车场建筑物考虑防雷接地措施；区间车站雨篷采用防雷接地、强弱电系统接地为一体的共用接地系统。

3.供电车间

在车辆段综合维修基地设置供电车间，负责全线供电设施的运营管理、检修维护和事故抢修以及材料供应等工作，保证供电系统安全可靠和不间断地供电。

（1）主要设计原则

1）供电车间的规模按满足主要供电设备中、小修设计，设备大修由车辆段或外委有关工厂进行。

2）车间的生产房屋按供电设备检修需要建设，并预留远期的发展条件。

3）按满足近期中小修程配备车间的检修试验设备及仪器、仪表。对部分使用率较低的设备（如机械加工设备）与基地内其他专业共用。

4）车间的组织机构尽量简化，根据实际需要配备生产管理人员，生产定员按近期维护检修需要配备。

5）电气设备的检修、检测和试验方式以现场为主，回送车间检修为辅。

6）接触网的维护、检修和检测以接触网检测车检测为主，人工检测为辅。

7）变电检测设备的配备原则：根据供电车间的检修范围配备检修设备，尽量配备智能化、高效率的检测车辆和设备，提高检测水平和工作效率。

8）供电车间其他的附属房屋、生活设施、交通工具、通用设备和岔线由综合维修中心统一考虑。

（2）杂散电流腐蚀防护 杂散电流防护设计按照“以堵为主，以排为辅，堵排结合，加强监测”的原则设计，设置杂散电流防护及检测系统，在无法设置杂散电流收集网的路段，对沿线金属管线进行单独防护。当杂散电流防护与安全接地发生矛盾时，优先考虑安全接地。

1）正线杂散电流防护方案

①确保畅通的牵引回流系统，走行轨之间牢固焊接，接头电阻不大于1m轨的电阻值。

②回流走行轨采用绝缘法安装，杜绝牵引回流流散。(www.xing528.com)

③利用整体道床内部钢筋作为主排流网。

④在各牵引变电所内设置排流柜，当轨道绝缘水平降低时，启动排流柜排流，限制杂散电流的腐蚀，并控制杂散电流向外扩散。

⑤当市政道路改造时，对与现代有轨电车线路邻近的金属管线做加强绝缘防腐，防止杂散电流对金属管线及设备的侵入。

2）车辆段及停车场杂散电流防护方案

①出入段线与正线间以及检修库内外线路间设置钢轨绝缘，同时在此处设置单向导通装置。钢轨绝缘位置应与接触网电分段配合。

②为保证人身安全，检修库及停车库内走行轨须接地，且库内轨道之间根据规模大小设置均流电缆。

③车辆段（停车场）内应根据电化分段情况分别设置回流回路。

④车辆段（停车场）内管道应尽量采用非金属材质，若采用金属材质则应进行加强防腐。进出车辆段（停车场）的金属管道在进出部位设置绝缘法兰。

⑤出入车辆段（停车场）的走行线与正线间、停车库内与库外的钢轨上设置单相导通装置，以限制杂散电流的扩散。

⑥车辆段（停车场）检修库设置钢轨电位限制器。

⑦在车辆段（停车场）牵引变电所内设置杂散电流监测装置，对场段单向导通装置运行状态进行实时监测。

（3）杂散电流监测系统

1）杂散电流监测点设置原则。在车站设置监测点，监测点由传感器和参比电极组成。传感器将采集的模拟信号转换为数字信号，并送至牵引所监测装置进行信息处理，所内监测装置可对传感器实时发布指令进行监测，并将处理信息通过牵引变电所综合自动化装置送至控制中心，进行全线的信息处理。

2）杂散电流监测防护系统构成。杂散电流监测防护系统由参比电极、测量端子、传感器、转接器、监测装置及信息传输通道组成，采用分布式结构框架，如图11-10所示。

4.电视监视系统

（1）概述 电视监视系统是运营管理现代化的配套设备，是监视各变电所及车辆段内情况的辅助通信工具。

电视监视系统应满足以下功能要求：车辆段值班员应能以轮巡方式监视车辆段范围内的摄像机摄取的图像；电力调度中心值班员应能查看各变电所情况。车辆段电视监视中心系统可对车辆段内所有摄像机的图像信号及各牵引变电所摄像机的图像信号进行实时不间断地录像，录像保留时间不小于7d。

（2）系统方案 电视监视系统在视频图像传输方面经历了从模拟视频传输阶段、视频图像选路数字编码传输阶段逐渐向视频图像全编码传输发展。由于电视监视系统节点众多，管理复杂，适宜采用全编码电视监视系统。

（3）系统构成 系统由车辆段电视监视设备和变电所电视监视设备组成。

1）车辆段电视监视设备。车辆段电视监视设备主要由视频主服务器、交换机、监视控制终端、视频编解码器、摄像头和网络录像设备等构成。

在出入段线咽喉区处及车辆段内设置彩色摄像机，完成对出入段线咽喉区及车辆段内的视频图像采集；在综合楼值班员处设置监视控制终端，完成对车辆段内的监控。

2）变电所电视监视设备。变电所电视监视设备主要由摄像机、视频编码器及监视控制终端组成。

图11-10 分布式结构框架

在各牵引变电所内设置低照度彩色摄像机及视频编码器，实现对牵引变电所内的视频图像采集，视频图像经过编码后上传至视频主服务器；在电调中心设置监视控制终端，完成对牵引变电所内的监视。

5.广播系统

（1）概述 广播系统是管理部门向工作人员发布作业命令和通知的重要手段。在灾害状态下，广播系统转换为防灾广播，指挥疏导人员。

（2）系统构成及功能 根据目前广播技术的发展，系统有两种方案比较可行：全数字广播和模拟广播技术。

全数字广播系统的控制设备处理的都是数字信号，经数字功放放大后还原成模拟信号，通过广播电缆传输至扬声器。

传统的模拟广播系统处理的都是模拟语音信号，功率放大器一般采用模拟定压功放。

数字广播采用DSP（数字信号处理）微处理技术，使控制更灵活，结构更简单。采用的数字功放体积小，效率高。数字广播可以实现比模拟广播更高的广播音质；模拟广播技术成熟可靠，且系统造价低于数字广播。

（3）系统构成 广播系统包括广播控制台、广播控制及功放机柜、扬声器等设备。

广播控制台设在车辆段综合楼值班室，供值班员对车辆段进行广播，包括话筒、选路键盘、监听扬声器、音量控制器和语音合成器及其他音源设备等。

广播控制及功放机柜设在车辆段综合楼通信机械室，柜内设有功放机、负载切换装置、前级放大装置及输出检测装置。

扬声器设置在车辆段综合楼、维修中心、列检库、组合车库及洗刷库。车辆段综合楼、维修中心内采用5W吸顶扬声器或挂壁扬声器，其他均采用15W挂壁扬声器。

6.时钟系统

（1）概述 时钟系统为车辆段内的运营指挥、维护管理部门提供统一的时间信息。

（2）系统功能 时钟系统由一级母钟及子钟等设备构成。设置在车辆段的一级母钟接收来自GPS的标准时间信号，产生稳定的标准时间信号，通过RS422接口箱驱动全部子钟显示统一时间。一级母钟在车辆段为其他系统提供统一的时间信号，使现代有轨电车内各机电系统的定时设备与时钟系统同步，从而实现现代有轨电车全线统一的时间标准。

时钟系统应满足以下功能要求：

1）能够接收来自GPS的标准时间信号，本身有高稳晶振，跟踪、同步于GPS标准时间。如GPS故障，本身晶振独立工作，产生和分配精确时间信号，提供给二级母钟和其他需要标准时间的设备。

2）一级母钟应能分路输出，连接车辆段内的子钟。

3）子钟安装于调度大厅、管理办公用房及其他与行车运营有关的处所，提供时间显示。

4）网管监控终端。系统具有集中监控功能，发生故障时能进行声光报警，并在监视器上显示故障原因。

（3）系统构成 系统由一级母钟、GPS接收设备、RS422输出接口箱及子钟构成。车库内的子钟采用大型数显子钟；与行车相关的办公用房内设置小型数显子钟。

7.门禁及周界入侵报警系统

（1）概述 为确保现代有轨电车安全运营，保证受权人员在受控情况下方便地进入车辆段设备和管理区域，防止非授权人员进入限制区域，在车辆段的设备用房及管理用房设置门禁系统，箱式变电所门禁设备由箱式变电所设备供应商统一考虑；周界入侵报警系统实现对车辆段周界、地面的入侵探测功能，有效保障车辆段的安全，实现预防性报警功能。周界入侵报警系统可与车辆段内电视监视系统联动。

（2）系统构成 门禁系统由主控计算机、管理终端、就地控制器、读卡器及各种电磁锁等组成，采用联网式系统。

周界入侵系统主要由红外探测器、报警主机、声光报警装置及监控管理终端等构成。

8.办公自动化系统

（1）概述 系统为车辆段内的工作人员提供办公用网络平台及标准化布线，满足车辆段内运营管理的使用要求，提高现代有轨电车运营系统的办公效率。

（2）系统设置原则

1）由于以太网扩展灵活，因此网络设备可采用“随用随加”的原则，以节省初期投资。

2）在各值班室、办公室、综合维修中心及列车员公寓等处设置信息点。信息点按建筑规模及平面布局设置，终端设备按初期配置。值班室、列车员公寓等独立开间按照每间一个信息点的原则布置；综合维修中心等大区域办公区、会议区按照每20m²一个信息点的原则布置，并可根据实际情况增加信息点。

9.通信电源与防雷及接地系统

通信电源应有集中监控管理功能，能对交流配电屏故障、交流不间断电源（UPS）输出过压/欠压及蓄电池放电电压低等做出告警。

（1）通信电源系统 通信电源系统向本地通信各子系统设备提供不间断、无瞬变地供电；当外供电源故障时，蓄电池能提供主要设备2h的备用电源。

车辆段通信电源系统主要由UPS电源、蓄电池、交流配电屏组成；区间箱式变电所内设置机架式UPS、蓄电池及交流配电屏单元。各通信设备均由通信UPS直接供电，传输设备、程控交换机等通信设备所需的直流电源由各通信设备的整流装置产生。

为实现减少维护人员和无人值守的目标，车辆段、各牵引变电所的通信电源设备必须具有集中监控管理功能，系统应能对通信电源系统设备提供集中监控、维护管理。监控内容包括：交流不间断电源（UPS）输出过压/欠压告警、蓄电池放电电压低、整流器故障、逆变器故障及旁路故障告警等。

（2）防雷及接地系统 防雷及接地系统向本地通信各子系统设备提供工作接地和外壳保护接地，确保系统正常工作和操作者的生命安全。

车辆段综合楼由电力专业提供综合接地体，引至设置于通信机械室内接地盘，接地电阻不大于1欧姆；沿线箱式变电所通信设备接入由电力专业设置的接地体，接地电阻不大于1欧姆。

防雷系统包括数据线防雷器、电源防雷器。在车辆段通信机房内，为各通信系统设置数据线防雷器及电源防雷器。