13、铁路领域UPS架构与联锁验证工具的研究与改进

铁路领域UPS架构与联锁验证工具的研究与改进

在铁路领域，可靠的电源供应和安全的信号系统至关重要。本文将探讨两种不同的不间断电源（UPS）架构——UPSSR和UPSCR的可靠性分析，以及联锁验证工具SafeCap的工业应用与改进。

1. UPS架构可靠性研究

1.1 负载增加时的平均无故障时间（MTBF）研究

在这项研究中，直流负载L从40kW增加到140kW，缩放因子r设置为17。研究结果分别针对正常运行模式（N模式）和临界运行模式（C模式）进行了记录。
- UPSSR架构 ：在UPSSR中，唯一的主单元承担所有负载，无论负载值如何变化，配置保持不变。因此，UPSSR的MTBF在负载L变化时保持恒定。
- UPSCR架构 ：随着负载L的增加，根据公式（4），UPSCR中的主单元数量n也会增加。由于可故障的主单元数量增多，而热备用单元数量m保持不变，因此UPSCR的改进平均无故障时间（IMT BF）和MTBF会随着负载L的增加而降低。有趣的是，随着负载L的增加，IMT BF的值从大于0（此时UPSCR的MTBF大于UPSSR的MTBF）变为小于0（此时UPSCR的MTBF小于UPSSR的MTBF）。
- 模式对比 ：图5b和5d显示，在C模式下，UPSCR和UPSSR的MTBF分别约为N模式下对应MTBF的一半和三分之一。图5a和5c显示，C模式下的IMT BF约为N模式下对应值的1.8倍。这是因为在C模式下，整流器组件不工作，从而分别使UPSSR和UPSCR中可故障的单元数量减少2和n + m。