轨道交通信号电源设备维护的可靠性提升路径

一、引言

轨道交通在现代城市交通体系中占据着至关重要的地位，其高效、安全的运行离不开稳定可靠的信号电源设备。信号电源作为信号系统的“心脏”，为信号设备提供持续、稳定的电力供应，一旦出现故障，将可能导致列车晚点、停运等严重后果，影响城市交通秩序和公众出行。相关数据显示，在影响轨道交通正常行车的故障中，超过 90% 是由单点设备故障导致，而电源设备故障是唯一平均延误超过 20 分钟的故障，一旦电源设备无法正常工作，很可能造成一小时以上的严重延误 [1]。因此提升轨道交通信号电源设备维护的可靠性具有极其重要的现实意义。

二、轨道交通信号电源设备维护现状分析

2.1 设备故障类型及占比

轨道交通信号电源设备运行中，蓄电池故障与高频开关电源故障最为常见。行业统计数据显示，蓄电池故障约占总故障的 35% ，其核心风险源于单路交流供电设计缺陷。当市电异常时，蓄电池易因容量衰减、充放电管理失效出现供电中断，引发通信站通信障碍；内部极板硫化、短路等问题还可能导致电池爆裂、火灾等严重事故。高频开关电源故障占比约20% ，多由电路板插件松动、功率模块老化等原因引发，故障表现为主干网设备光端机失压，直接造成电信网中断，严重威胁行车安全。

2.2 现有维护模式的局限性

当前主流维护模式包括定期检修与事后检修。定期检修以固定周期开展设备检查，由于缺乏运行状态动态评估，常出现非必要维护，据估算约 30%-40% 的检修资源消耗在无故障设备上。事后检修则依赖故障发生后的被动响应，无法预判潜在风险，导致设备平均停机时间超过 30 分钟。两种模式均难以满足轨道交通对信号电源高可靠性、高时效性的运维需求，亟需向智能化、主动化维护转型。

三、提升轨道交通信号电源设备维护可靠性的路径

（一）优化维护策略，实现主动运维

通过构建动态监测与智能分析体系，将传统被动维护模式升级为主动式预防性维护。在设备关键节点部署高精度传感器，实时采集电压、电流、温度等 20 余项核心参数，结合大数据分析与机器学习算法，建立设备健康度评估模型。当预测到部件故障概率超过阈值时，系统自动生成维护工单，提前更换潜在故障部件。同时依据设备类型、使用年限及运行环境，制定差异化维护计划，将设备维护划分为日常巡检、月度专项、季度深度和年度全面四个层级，明确各阶段维护内容与责任分工，使维护资源分配效率提升 40% 以上 [2]。例如针对处于潮湿环境的地下车站信号电源设备，将日常巡检频率从每周一次增加到每周两次，及时发现并处理因环境因素导致的线路腐蚀等潜在问题，使该区域设备故障率降低 28% 。

（二）引入先进技术，强化设备性能

依托智能健康管理系统实现设备全生命周期管控，该系统集成实时监控、故障诊断、寿命预测等功能模块，通过数字孪生技术构建信号电源三维仿真模型，精准模拟设备运行状态。在某城市地铁应用中，系统故障预警准确率达 92% ，平均故障修复时间缩短至 15 分钟。同时推广新型高可靠性电源设备，如中电华星 CD110S300-12 轨道交通专用电源，其超宽电压输入范围（66-160V）适配复杂供电环境，五重安全保护机制使故障响应速度提升 4 倍，AI 动态负载调节技术降低能耗 25% ，从硬件层面筑牢可靠性根基。此外部分城市轨道交通还引入了区块链技术，对信号电源设备的运行数据进行加密存储和共享，确保数据的真实性和完整性，为设备的故障诊断和性能优化提供更可靠的数据支持，进一步提升设备运行的稳定性。

（三）深化人员培训，夯实人力基础

建立“理论 + 实操 + 考核”三位一体培训体系，定期邀请行业专家与设备厂商技术骨干开展专业授课，系统讲解信号电源工作原理、新型设备操作规范及故障诊断技术。通过搭建模拟运维平台，组织维护人员进行高频开关电源模块更换、蓄电池容量检测等实操演练，使常见故障处理能力提升 35% 。同步强化安全意识教育，编制《信号电源安全运维手册》，开展月度安全案例研讨与季度安全技能考核，将安全操作规范执行率纳入绩效考核，考核结果与晋升、奖金直接挂钩，形成长效安全管理机制。

（四）完善备件管理，保障维修时效

构建科学化备件管理体系，基于设备故障历史数据与 MTBF（平均故障间隔时间）分析，运用 ABC 分类法对备件实施分级管控。对蓄电池组、高频开关模块等 A 类关键备件，采用动态库存模型，确保安全库存满足

15 天应急需求；B 类一般备件按季度需求预测进行储备；C 类低值易耗品则建立供应商快速响应通道。引入物联网技术实现备件全流程追溯，通过RFID 标签管理备件出入库、领用、维修等环节，配合智能仓储系统实现备件定位精度达 99% ，使故障维修备件供应时效提升 60% ，有效降低设备停机风险[3]。

四、案例分析

以深圳地铁 4 号线为例，该线路在 2020-2021 年期间，由于采用传统维护模式，信号电源设备故障频发。统计显示，在未采取可靠性提升措施前，信号电源设备平均每月故障次数达到 5 次，故障平均修复时间长达 2小时，严重影响了列车的正常运行。为改善这一状况，深圳地铁 4 号线自2022 年起采取了一系列提升可靠性的措施：优化维护策略，推行预防性维护，制定科学的维护计划；采用先进技术手段，引入智能健康管理系统，选用新型电源设备；加强人员培训，提高维护人员的专业技能和安全意识；建立完善的备件管理体系，优化备件库存，管控备件质量。经过一年的实施，该线路信号电源设备的可靠性得到显著提升。平均每月故障次数降至1 次，设备故障平均修复时间从原来的 2 小时缩短至 30 分钟，维护人员对常见故障的诊断准确率从 60% 提升至 85% ，备件库存成本降低了 20% 。具体数据对比如下表格所示：

深圳地铁 4 号线通过上述一系列措施，大大提高了信号电源设备维护的可靠性，保障了轨道交通的安全、高效运行，也为其他城市轨道交通线路提供了可借鉴的经验。

五、结论

综上所述，提升轨道交通信号电源设备维护的可靠性是保障轨道交通正常运行的关键。通过优化维护策略，推行预防性维护和制定科学维护计划；采用先进技术手段，应用智能健康管理系统和选用新型电源设备；加强人员培训，提高专业技能和安全意识；建立完善的备件管理体系，优化备件库存和管控备件质量等一系列措施，可以有效降低信号电源设备的故障发生率，缩短故障修复时间，提高设备维护的可靠性。在未来的轨道交通发展中，应持续关注信号电源设备维护技术的创新和改进，不断提升信号电源设备的可靠性，为城市轨道交通的安全、高效运行提供坚实保障。

参考文献：

[1]杨菁 , 刘伊敏 , 张烨宇 . 城市轨道交通信号电源系统的特点与发展趋势 [J]. 电池 ,2024,54(02):295-296.

[2]王颖 , 李新 , 冯前进 , 等 . 城市轨道交通信号 UPS 电源系统优化配置方案 [J]. 铁路通信信号工程技术 ,2022,19(08):62-67+96.

[3]刘吉业 . 一种铁路信号电源系统设备调试负载的设计 [J]. 铁路通信信号工程技术 ,2022,19(03):111-114+120.