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轨道交通行业UPS电源一体化解决方案适用场景：地铁/城际铁路/有轨电车/单轨；覆盖 OCC/车控室、车站/区间、车辆段/停车场、通信/信号机房、AFC/PIS/BAS/PSD 等关键系统。1. 行业痛点与设计目标痛点负载等级多样：信号、通信、AFC、PIS、P···

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轨道交通行业UPS电源一体化解决方案

适用场景：地铁/城际铁路/有轨电车/单轨；覆盖 OCC/车控室、车站/区间、车辆段/停车场、通信/信号机房、AFC/PIS/BAS/PSD 等关键系统。

1. 行业痛点与设计目标

痛点

负载等级多样：信号、通信、AFC、PIS、PSD、门禁、消防、票务清分等对后备时间与可靠性诉求不同。
电磁环境复杂：牵引回流、谐波、浪涌、地电位差、轨道电流泄漏，易造成 UPS 干扰与误动作。
站点数量多、分布广：海量 UPS 需统一监控、远程运维与寿命预测。
空间/散热受限：设备间面积小、上/下送风混用、通道维护空间受限。

目标

零中断：关键系统实现 A/B 双路、N+1/2N 冗余，满足 RAMS 指标（Availability ≥ 99.999%）
全生命周期安全：满足 EN50126/50128/50129（RAMS 体系）、EN50121（电磁兼容）、IEC 62040（UPS）等相关要求思路。
统一监控：SCADA/ISCS 接入，分层分域管理，支持边缘自治与中心汇聚。
可维护性：模块化、前维护、可热插拔，MTTR ≤ 30 min。
可持续：高效率（≥96% 在线双变换，≥99% 省电模式），LFP 电池可选，节省机房空间与冷却负荷。

2. 典型负载画像与后备时间分级

负载域	典型设备	可靠性/冗余	目标后备时间（参考）
信号系统	CBTC、联锁、ATP/ATS、轨旁ZC/CI	2N 或 N+1，双母线	2–4 h（视线路策划）
通信系统	传输、专线电话、调度、时钟	N+1，双路输入	2 h
AFC	闸机、票务终端、清分服务器	N+1	1–2 h
PIS/广播/钟	显示控制器、功放、服务器	N+1	1 h
BAS/门禁/安防	门禁、监控、门控、SCADA 前端	N 或 N+1	1–2 h
PSD	屏蔽门控制柜、PLC	N+1，瞬态容错	1 h
OCC/数据中心	IT 服务器、存储、虚拟化	2N（A/B）	15–30 min + 柴油发电

注：以上为工程策划常见值，实际以招标/专标需求为准。

3. 电源体系与拓扑建议

3.1 站厅/站台/区间机房

供电链路：市电双路 → 站内双母线（A/B）→ ATS/STS → UPS（在线双变换）→ 配电列头（PDU/DB）→ 终端负载。
冗余建议：

信号/通信：两套 UPS 分别挂 A/B 母线，关键设备双电源经 STS 切换。
一般控制负载：一套 N+1 模块化 UPS + 机架式配电冗余支路。

旁路：机械维护旁路 + 电子旁路（静态旁路），旁路电源应同源并设置相序/电压联锁。
接地/等电位：UPS-PE 与站内综合接地网可靠连接；直流屏、轨回流、弱电屏蔽分区接地，避免环流。

3.2 车辆段/停车场

重点保障调度通信、视频、AFC 清分中心、ISCS 服务器等，拓扑与站点类似，但容量更大、后备时间更长（2–4 h）。

3.3 OCC/中心机房

2N 双路方案：两套独立 UPS 系统，分别供 A/B 列头，IT 设备双电源输入，机柜内部署 ATS/STS。
微模块/行级供电：支持机柜级配电与分支监测，计量到插座位，便于 PUE/能效管理。

3.4 轨旁设备/信号楼

环境更恶劣：温度、粉尘、振动、盐雾；UPS 选型需关注 宽温、涂覆防护、EMC 增强、IP 等级；电池建议 LFP 壁挂/机架式，带低温加热策略。

4. UPS 选型要点

拓扑：在线双变换（VFI），支持高效率 ECO/ESS 省电模式（可按负载特性启用）。
容量与扩展：3–20 kVA 机架式用于站点与通信；30–200 kVA 柜式用于车辆段；≥300 kVA 用于 OCC/数据中心。模块化机型支持逐级扩容与 N+1。
输入特性：宽输入电压/频率，输入功率因数 ≥ 0.99，THDi ≤ 3–5%。
输出特性：PF=1，过载能力 110%/10 min、125%/1 min，短时支撑电机类冲击（如 PSD 驱动控制）。
并机与双母线：支持 1+1 冗余并机，或两套独立系统经 STS 为负载提供 A/B 双路。
电池：VRLA 与 LFP 可选，支持 BMS/电芯级均衡、SOH 评估、温补充电；温度 20–25°C 环境寿命最佳。
防护与可靠性：符合轨交 EMC（参考 EN50121-4 思路），防盐雾/防尘网，关键 PCB 三防涂覆，涡轮风道冗余风扇。
维保：前维护、热插拔功率模块/旁路模块、智能备件；支持自检与远程固件升级。

5. 电池后备时间计算（工程通用法）

估算公式（以直流侧计算）：
$C_{Ah} = rac{P_{load} imes t}{eta_{UPS} imes V_{dc} imes DOD} imes K_{temp} imes K_{aging}$
参数说明：

$P_{load}$ ：UPS 承载有效功率（kW）
$t$ ：后备时间（h）
$eta_{UPS}$ ：整机效率（0.9–0.96）
$V_{dc}$ ：电池总端电压（如 240V/384V/432V 等）
$DOD$ ：放电深度（VRLA 常取 0.8，LFP 可 0.8–0.9）
$K_{temp}$ ：温度修正（<20°C 需放大）
$K_{aging}$ ：寿命裕量 1.2–1.3

选型实践：

信号 3 kW、后备 4 h、384 V 直流、效率 0.93、DOD 0.8、老化系数 1.25、温修 1.1：
$C_{Ah}≈ rac{3×4}{0.93×384×0.8}×1.25×1.1≈0.058$ → 选 60 Ah 级别电池串并组合。

实际应结合厂家电池曲线、倍率温度曲线与端电压下限校核。

6. 配电、旁路、接地与防护

配电：

输入侧：双电源切换（ATS）与上级保护选择性配合；
输出侧：列头配电（PDU）分路短路/漏电保护，重要负载单独支路；
机柜内建议安装支路智能监测（电流/开关状态/温度）。

旁路：

电子静态旁路（快速切换，防过载/过温保护）；
机械维护旁路（四/五位切换，带互锁）。

接地/等电位：综合接地网，确保 UPS、PDU、机柜、屏蔽、桥架等统一等电位，严禁形成环形接地回路。
浪涌与谐波：

站内总配配 SPD（B/C 级）、UPS 前后级 SPD（C/D 级）；
牵引系统谐波背景大时，输入侧宜配 有源滤波/无源滤波 或 12 脉冲整流/IGBT 整流方案。

7. 监控与网络集成（含“多台 UPS 一机监控”）

7.1 协议与接口

SNMP/HTTPs（网管/ISCS/网络分区）
Modbus-RTU/485、Modbus-TCP（BAS/ISCS）
干接点（通断告警）
北向接口：对接 ISCS/SCADA、第三方告警平台；
南向接入：多机 UPS 通过 工业以太网或 485 总线 汇聚到本地监控主机。

7.2 多台 UPS，一台电脑本地监控

方案 A（以太网汇聚）：

每台 UPS 选配 SNMP/以太网卡 → 接入交换机 → 监控上位机（NMS/厂商监控软件）。
优点：带宽高、拓扑清晰、隔离安全易做；
注意：生产/管理网分区，VLAN 划分，白名单与 ACL；

方案 B（RS‑485 总线）：

多台 UPS 的 485 接口并联成总线（手拉手拓扑），遵循 120Ω 端接、电气隔离、分支不宜过长；
转 485‑USB/485‑以太网网关 接入监控电脑；
轮询 Modbus‑RTU 寄存器，单总线建议 ≤ 32 节点（或按驱动能力/网关能力扩展）。

边缘网关：站点部署工控网关，负责协议转换、缓存与断点续传，中心侧统一展示与告警闭环。

7.3 监控内容

主机：输入/整流/逆变/旁路状态、负载率、温度、风扇、故障码；
电池：电压、电流、SOH/SOC、温度、内阻、单体差异、均衡/告警；
环境：机柜温湿度、门磁、水浸；
运维：寿命预测、容量测试、自动报表、告警闭环（派单/维修/归档）。

8. EMC 与环境适应性

参考 EN50121‑4 思路：辐射/传导发射与抗扰度；
宽温设计：‑10~40°C（标准），轨旁/区间可选 ‑20~50°C 加热/增冷方案；
防护：IP20（机房）、IP30/54（轨旁箱体）；
抗震/减振：满足当地地震设防烈度；
防盐雾/防尘：三防涂覆、滤网与正压送风（可选）。

9. 安装与空间

机架式：1–3 kVA/5–10 kVA，深度 500–800 mm，前维护；
塔式/柜式：20–200 kVA 模块化，前后维护通道≥1.2 m；
电池：机架抽屉/壁挂/独立电池柜，留出检修通道与防火分隔；
线缆：输入/旁路/输出分开敷设；弱电通讯与强电≥30 cm 间距或金属隔离。

10. 调试与试验

FAT：功能、老化、EMC 见证；
SAT：上电、空载/带载、切换、后备、告警联动；
系统联调：与 ISCS/信号/通信/PSD/BAS 等跨专业联动，验证故障工况。

11. FMEA

失效	影响	预防/缓解
单整流模块故障	直流母线跌落	N+1 冗余，在线热插拔，告警切换旁路
风扇失效过温	降额/停机	冗余风扇+温控曲线+预测性维护
电池组单体衰退	后备缩短	BMS 分体监测、定期容量测试、更换策略
SNMP 通信中断	告警丢失	双网口/冗余链路/离线缓存

12. 维保与备件

年度巡检：环境/清洁/接线复紧/日志；
半年：电池内阻抽测、均衡维护；
2–3 年：风扇/滤网更换；
3–5 年：VRLA 组更换（LFP 6–10 年）；
备件包：功率模块×1、控制板×1、风扇组件×若干、传感器×若干、通讯卡×1。

13. 样例配置与预算

13.1 站点通信/信号合用机房

负载：6 kW，功率因数 0.95，后备 2 h；
方案：10 kVA 机架式 UPS（N+1 模块化）+ 384 V 50 Ah LFP 电池；
配电：输入/旁路双切、输出 12 路；
监控：SNMP+Modbus，485 汇聚；
机柜：42U 深 1000 mm，前后门温控；
预算：设备×1 套 + 安装辅材（项目化评估）。

13.2 OCC 机房

负载：2×150 kW IT，后备 15–30 min；
方案：2N 架构，每路 200 kVA 模块化 UPS（10×20 kVA 模块）+ 铅酸短时电池；
配电：A/B 母线列头，机柜级 ATS；
监控：上接 DCIM/ISCS，支路计量；
预算：按容量与冗余系数核算。

14. 招标与合规要点

拓扑：VFI 在线双变换，效率门槛；
冗余：并机/模块化 N+1；
EMC/安规：提供第三方型式试验；
监控：SNMPv3、Modbus、干接点、REST（如需）；
电池：安全认证、BMS、消防联动与防爆（轨旁箱体）；
售后：本地 4/8 小时响应，关键部件备件库覆盖；
文件：图纸、单线图、SOP、FAT/SAT 报告、竣工资料。

15. 交付文档与输出物

单线图/系统图（站点/段场/OCC）
设备清单（UPS/电池/配电/监控/机柜/辅材）
施工组织与方法（桥架、接地、线缆、标签）
调试脚本与测试用例
运维手册与应急预案

16. 结语

本方案从轨道交通多场景、多等级负载出发，给出“站点—段场—中心”的分层供电与监控架构，强调 A/B 双路与 N+1 冗余的工程落地，配合可视化监控与预测性维护，帮助业主实现 高可用、易运维、低能耗、全生命周期可控 的 UPS 供电体系。若提供具体线路里程、站点数量、系统分区与后备时间指标，可在 3–5 个工作日内输出 定制容量表、BOM 预算与单线图 以便招采与实施。