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四电集成设计在轨道建设中的作用
摘要：介绍了“四电”系统集成设计的概念、技术、系统组成和系统接口，并分析了“四电”系统集成设计在轨道建设中应用的必要性。 关键词：四电系统集成设计，技术，应用
21世纪初，随着京津城际高速铁路的动工，标志着我国高速铁路建设的开始，而京津城际四电建设采用系统集成工程总承包的建设模式，也掀开了轨道建设四电系统集成的新篇章。
轨道交通的通信、信号、电力牵引（电气化）及电力供电（电力）简称为四电系统。四电系统集成是将这四个专业整合成一个平台进行管理，同时涵盖设计、施工、设备制造、联调联试和运营维护等技术，是对轨道交通有总体把握、指导和管理作用的技术集成。四电各系统间既自成体系，又相互关联，既有硬件接口，又有软件联系，对整体性和系统性的要求很高。为确保技术体系的完整性和各系统间紧密衔接，应按系统工程实施并强化系统集成理念，统一协调监管四电系统集成建设。因此，四电系统集成是为轨道交通四电系统建设形成一个标准先进、统一，系统开放、共享，调试手段先进、有效的技术平台提供方法和动力。通过四电系统集成创新，将各个自动化系统有机地结合起来，实现综合监控管理；提供各系统间业务关联和触发联动，提高对事件的应急处理能力和快速反应，并充分实现资源共享，降低工程造价。相对于分散、独立和复杂的传统技术及管理运作模式而言，集成技术是一种更加宏观、更加简洁
有效的现代化管理方式。
1. 四电系统集成的背景
在高速铁路建设方面，截至2015年底，全国高铁营业里程达1.9万公里，居世界第一。目前，我国是高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。
2. 轨道交通四电系统集成
2.1 轨道交通系统的构成与特征
轨道交通系统中与电有关且直接与行车相关的系统有供电工程和通号工程两个部分，这两个部分又可分为电力牵引供电，电力供电，通信，信号四个系统，即所谓的四电系统，四电系统按系统构成和专业又可分为若干个子系统，详见下图。当然由于历史原因、惯例的不同以及强弱电系统特性上的差异，造成四电系统子系统的划分存在着不对称性及多样性，但不会对四电系统整体结构的表述产生大的影响。[1]
四电系统 信号系统 通信系统 牵引供电系统（电气化） 电力供电系统（电力） 运输调度子系统 列车运行控制子系统 车站联锁子系统 集中监测子系统 通信承载子系统 通信业务子系统 通信支撑子系统 供电子系统 变电子系统 接触网子系统 远程监控子系统 电源子系统 降压/配电子系统 配电线路子系统 终端变电所子系统 低压配电子系统
四电系统的构成
2.2 四电系统接口关系
轨道交通工程投资大，影响广，所涉及的专业涵盖土建工程，强弱电系统，车辆系统三大领域，对于四电系统而言，无论是总体性还是专业性接口需用全面完整的文字图表描述所涉及的各专业系统间的关联关系，并具体体现到相关专业的具体设计中。
以下两图为四电系统内、外部接口主要关系总图：
牵 电接触网系统接触网支柱接触网远程控制接触网远程开关传输节点SCADA远程控制单元电 力环境SCADA 电力SCADA传输节点安全监控SCADA远程控制单元牵引供电传输节点车站10KV配电所外电接入与开关柜沿线电力箱变传输节点SCADA远程控制单元10KV电源引入开关柜传输节点视频监控牵引供电区域安全监控SCADA远程控制单元环境监控环境SCADA--中心组件时钟接口交换机电力SCADA--中心组件时钟接口交换机接触网导线联锁控制控制电源环境监控本地工作站控制电源环境监控本地工作站控制电源变压器变压器SCADA远程控制单元中压开关柜10KV贯通电线系统低压开关柜低压开关柜牵引变电所低压配电盘220KV/50HZ低压配电盘信 号信号电子机柜通 信供电（从计算机联锁）环境监控交换机继电器接口诊断模块信号计算机联锁接口室内仅在中间站联络总线交换机区域控制计算机信号本地操作中间站与端站运转站诊断与控制通信供电/GPS传输系统光纤电缆系统通信业主铁路局供电/中央通信UPS负责UPS联锁总线传输节点网络管理移动业务交换中心诊断服务与诊断联锁与接口组件应答器接口供电UPS电话网络视频监控联络总线区域控制计算机接口部件输入/输出模块2防灾检测BTCSIM卡管理联锁接口联锁计算机联锁信号机ZPW2000供电列控中心环境监控通用操作模块2列控中心接口列控中心输入/输出模块ZPW接口道岔操作模块通用通讯模块诊断显示环境监控电力SCADACTC组件 信号供电/UPS前端处理器1前端处理器2通信1,2管理员运营通信与通信核心设备室业主铁路局供电/中央通信UPS负责UPSGSM-R集中设施视频服务器GSM-R基站基站控制器传输节点ZPW 2000供电UPS转换器室外轨道电路转辙机下压装置接口带有信号灯的停车牌电子模块有源应答器无源应答器供应商诊断诊断铁道时钟接口GPS时钟接收通信网络管理设施/调度系统/自动小交换机/视频供电/UPS电力SCADA远程控制单元环境监控交换机时钟接口中央时钟信号环境监控交换机通信服务与诊断四电系统内部接口总图
土 建路基工程路基地段接触网支柱基础、拉线基础路基地段接触网支柱布置房 建接触网吊柱预埋件牵电电力电缆槽牵电电力电缆过轨预埋通信信号（光）电缆过轨预埋和手孔综合调度动车维修基地综合维修基地接触网接地与车站构筑物接地配合客服系统征地接触网雨棚、高架候车室底部预留、预埋变电所亭定员信号集装箱基础信号转辙机基础通信信号（光）电缆槽通信信号与路基预留接口信号专业对轨下接地钢筋与钢轨间距离防撞墙信号设备安装预留四电系统与路基预留接口综合接地贯通地线与接地端子埋设通信信号（光）电缆槽（含车站）通信信号对综合接地端子埋设通信专业各子系统的管线、槽道需求GSM-R系统基站位置表和占地需求GSM-R铁塔基础通信工点场坪位置四电工点场坪位置及道路桥梁工程桥上接触网支柱预留桥梁预留基础（法兰盘尺寸、螺栓布置及荷载）供电线（电缆）架设对桥梁的要求（含桥面系）牵引供电系统（电气化）电力供电系统（电力）综合接地沟槽管线埋设新建跨线建筑物预埋综合接地维修定员四电用房面积,承载,预留管沟,消防,防雷及装修接触网吊柱预埋件预留锚段关节通信信号电缆过轨预埋和上下桥预留孔洞四 电 系 统信号系统通信系统站台通信信号（光）电缆槽防撞墙信号设备安装预留雨棚设计电缆过轨预埋综合接地沟槽管线埋设综合接地端子预留新建跨线建筑物预埋上跨桥、下穿桥、既有桥的匹配电缆上桥综合接地—接地极、接地钢筋、端子预留站 场站场接触网支柱布置图预留锚段关节通信信号电缆槽通信信号对综合接地端子埋设电缆过轨预埋隧道工程接触网及电力槽道预留接触网吊柱预埋件接触网对隧道洞门的下锚预留锚段关节四电维修工点的股道综合接地通信信号（光）电缆槽光电缆过轨预埋隧道内设备洞室设置轨 道 工 程信号设施在无砟轨道上的预留安放位置（含道岔区）胶接绝缘节头数量及位置道岔轨道电路传输长度对无砟轨道的要求动 车 组弓网匹配环保防灾防灾检测系统外部通信GSM-R清频既有系统外部电源电网公司隧道GSM-R系统同轴漏泄电缆架设方式通信对综合接地端子埋设综合接地沟槽管线埋设隧道综合预留（含综合洞室）电力的沟槽管线预留照明综合接地—接地极、接地钢筋、端子预留ATP设备安装电磁兼容GSM-R设备安装声屏障其他电力公司既有线动车组四电系统与外部各系统接口总图
四电集成设计在轨道交通建设中的作用（初稿） - 图文
