關于地鐵車輛布線的研究

摘 要：隨著我國城鄉一體化的快速推進，大批城市群已經崛起或正在形成，大量的人口涌向城市，并且伴隨著私家車的日益普及，給城市公共交通系統帶來了巨大的挑戰，以軌道交通為骨干，建設占地省、能耗低、容量大、效率高的城市快速交通網絡已成為一種戰略選擇。在國家倡導低碳經濟的趨勢下，由于軌道交通運輸的安全、可靠、綠色、環保、節能等方面的優勢，城市軌道交通在我國呈現快速發展的勢頭，路網規模迅速擴大，產品技術不斷升級，系統集成度大幅提高，軌道交通運營方式向網絡化、自動化方向發展，這對軌道交通的安全性、可靠性提出了更高、更苛刻的要求，而地鐵車輛在軌道交通系統中承擔著重要的安全運輸職責，所以保證地鐵車輛的安全性和可靠性、易維護性成為地鐵車輛制造過程中研究的重要課題。本文主要針對地鐵車輛電氣系統中布線的工藝方法進行優化，以保證車輛電氣系統的安全性和可靠性。

關鍵詞：地鐵；車輛布線；研究

地鐵車輛電氣系統主要包括牽引控制系統、制動控制系統、車門控制系統、客室溫度控制系統、照明控制系統、乘客信息控制系統、列車通信控制系統、車載信號控制系統、火災報警控制系統等，車輛電氣系統的配線按照電壓等級分為主電路（DC750V或DC1500V）、交流電路（AC380V、AC220V）、低壓電路（DC110V、DC24V）、接地電路，在進行車輛電氣系統設計時，要遵循相關國家標準設計車輛電氣設備布置圖，根據車輛電氣設備布置進行線纜布置的設計，在設計時應將動力線、控制線、信號線分開走線設計，并將不同設備走向的電纜進行編號分類，要充分考慮線束間距，防止線束間距太近引起的電磁干擾，以保證電氣系統的可靠性和安全性。車輛的管線布置應符合本身電氣設備單元定位的要求，因此城軌車輛的機電設備及電氣管線的布置不盡相同，但一般應兼顧以下原則：

（1）重量分配均勻

同一單元中，各車輛重量盡量接近，這有利于牽引力和制動力的發揮和得到良好的列車運行平穩性；同一車輛中，一般采用對稱布置，使載荷分布均勻，以避免偏載。

（2）安裝和維修方便

設備盡可能成模塊組裝，安裝簡便，可操作性強。在車輛運用過程中經常接觸的設備，應布置留有足夠的維護空間，如：車輛的主電路、輔助電路、控制電路和信號電路應有可靠的保護，并且設有故障信號顯示和故障設備的切除裝置。

（3）安全可靠

由于城軌車輛多為動力分散型車輛，因此設備及管線的布置要以乘客的人身安全為量度，要有足夠的防護措施：

a.車輛設計、制造過程中所選用的材料、部件的防火、耐火及防煙、防毒要求應符合BS6853-Ib級標準或同等的相應國際標準的相應等級。電纜賣方要提供系統選用材料達到BS6853-Ib級標準相應防火要求的經認證的、有權威的獨立性機構的實驗證明。

b.車輛上使用的所有電線、電纜的額定工作溫度不低于125℃，均采用無鹵低煙阻燃或無鹵低煙耐火電纜，并符合BS6853的Ib級標準。

c.電纜束布置要遠離發熱設備，高壓電器設備及線路應充分進行絕緣處理。

d.設備安裝牢固，應能承受一定的沖擊力，并有足夠的隔振防松措施等等。

（4）經濟性

設備布置時，充分利用車輛空間，電纜的布置應盡可能平直，少迂回，盡可能模塊化作業，以減少施工時間并節約材料。

（5）車內空間最大化

設備及管線的布置總原則是給車輛提供足夠大的承載空間和舒適的乘坐環境，車內設備的布置應不影響乘客的視覺角度，并最大化減少噪音，特別是帶司機室的車輛要有一個安全操縱列車的工作環境，有合適的作業空間，方便操作，易于觀察儀器、儀表信號，并遠離噪音源。

城軌車輛的電纜安裝主要包括管線槽安裝、線號打印、電纜下線、電纜布線、接線、線纜校對、絕緣耐壓等工序，每一工序的施工質量都關乎著列車的安全運營，而電纜布線的好壞直接影響著車輛電纜30年的使用壽命，為此對管線槽安裝及電纜布線施工進行系統的工藝優化，從而達到優質的施工質量。

1 線管、線槽的施工

線管、線槽的作用通常包括保護線纜、防干擾、防火防潮、防酸堿等，所以在初期設計時必須綜合考慮這些因素。線管、線槽是敷設電纜的通道，因而管線槽的走向決定了線纜的走向，在設計時管線槽應盡可能走直線，這樣在施工過程中既可以節約管線槽及線纜長度，更重要是短的鏈路帶來的信號干擾和衰減也小，這樣即可以改善設備的工作環境，也可提高設備的運行性能指標。線纜的鋪設要符合設計圖紙的要求，管路的設計安裝也要參考ANSI/TIA/EIA-569-A、ISO/IEC11801和EN50173等標準。

1.1 管線槽系統敷設總體技術要求

1.1.1 在安裝前應檢查線槽表面平整狀態，線槽表面如有突起、棱角、毛刺等應打磨圓滑，以防止電線受到損害。線槽接口應平整，接縫處緊密平直，槽蓋裝上后應平整、無翹腳，出線口的位置準確。線管出線口邊緣要進行倒圓角處理，不得有尖角、毛刺，線管安裝前應進行清洗作業，以清除線管內部的油污、雜質等異物。所有線槽邊緣、線管孔口、管路連接處都要加絕緣套或用絕緣物包扎加以保護。各線管安裝后均應可靠接地。

1.1.2 管線槽固定應牢固、可靠、平順、不錯位、間距均勻。穿線鋁管伸出骨架或托架未固定部分，不允許超過300mm，線管用配管管卡固定后不出現扭曲、松動現象，不允許有明顯的臺階現象。管線槽安裝的累積誤差根據平面布置情況設定誤差積累部位為端部。

1.1.3 施工中必須做到管線槽系統的“橫平豎直”，線管應盡量減少彎曲，盡可能走直線，轉彎時要成90°，每根線管中彎曲小于90°的角不應超過1處，分線時應安裝分線盒，以方便接線及后序維護保養。

1.1.4 管線槽安裝過程中與車體接觸部位粘貼隔音墊，以減少摩擦、消除噪聲。

1.1.5 固定管線槽所用的緊固件在使用前需使用清洗劑清洗，之后涂打螺紋鎖固膠并施加相應的扭力值進行鎖固，不允許漏裝緊固件。

1.2 管線槽安裝過程中注意事項

1.2.1 管線槽設計時還要考慮易施工和維護，特殊部位采用防火阻燃的波紋管，車下所有電纜進出口部位都必須采取防水處理。

1.2.2 管線槽安裝完成后，一般不能再隨便改變其位置，因此在設計時就應考慮使管槽系統具有一定靈活性，多采用模塊化設計，采用比較有前瞻性的預留設計（如預留備用管線槽、洞孔、空間），以適應未來若干年后的發展和變化。

2 城軌車輛布線的施工

城軌車輛的布線施工是將前工序已經依據車輛設備布置及電纜類型預組好的線束敷設在車輛管線槽上進行防護固定，并將不同設備走向的電纜進行分線固定，以便于接線工序的準確施工。

2.1 城軌車輛布線總體技術要求

2.1.1 施工前檢查及防護

在電纜敷設前應首先檢查施工所用圖紙、配線表為最新版本，然后依據工藝配線表及配線圖對不同設備走向電纜的型號、線號、配線數量、配線尺寸及電纜束位置標簽等進行校對，確保所敷設電纜符合圖紙要求；已預組好的電纜束電纜整齊、平順，電纜敷設位置標記準確，電纜束綁扎良好，易于電纜的搬運及敷設；同時檢查電纜兩端所帶的線號、標簽表面干凈、字跡清楚，電纜不得出現纏繞、劃傷、扭擰、破裂等異常損害現象，電纜表面嚴禁粘附水分、油脂等有損性能的臟污，對于發現的不良狀況要及時進行清理或更換。

在電纜敷設前對走線位置周圍尖角部位、鋒利位置及容易夾線的縫隙等進行防護，以防止此類部位對線纜造成的損傷，在布線過程中經過線槽結合點位置的電纜要包扎防護材料進行防護。

施工前對于線管等密封性的走線部位應使用高壓壓縮空氣進行吹掃或使用比管徑稍大的棉紗用白布帶綁好后從線管的一段穿入從另一端將棉紗拉出，如此反復操作2～3次，以進一步對線管內部進行清掃，防止管路中金屬屑料等尖銳物質對電纜的損傷。

2.1.2 布線施工

依據車輛布線施工圖紙按順序進行電纜的敷設，并按照電纜束兩端標明功能和位置的標簽及電纜束上敷設位置標記點進行電纜的敷設，各線纜束敷設間距要符合設計要求，高壓供電電纜與低壓控制電纜隔離間距在0.1m以上，高壓供電電纜與信號控制電纜隔離間距在0.2m以上，低壓控制電纜與信號控制電纜隔離間距在0.1m以上，連接到濾波電抗器的兩根進線和兩根出線之間要保持至少70mm的距離，在不同種類電纜的最小間距無法達到設計要求的情況下，電纜應用金屬線管、金屬板或整體屏蔽等進行隔離。電線電纜的敷設應合理排列匯集，不得以交叉時采用90度垂直相交。

電纜敷設時應自然放置，保證電纜平直，不得產生扭絞、打圈、纏繞等現象，電纜不應溢出線槽，在沒有保護的情況下不得對電纜強行拉扯，以防止電纜受力損傷。同一根電纜的兩接線端之間不允許剪接或焊接，并嚴格按照車輛接地、電磁兼容性等有關要求進行操作。

除設計圖紙特殊規定外，電纜敷設應嚴格按照不同電壓等級和線纜使用性能（動力線、控制線、信號線）分線槽、線管敷設，如額定電壓等于或小于110V的導線應放在單獨的線管、線槽、導線束或線盒內，通信和信號線與動力線不能敷設在同一線管或線槽內，高壓和低壓線、交流電源線和直流電源線不能敷設在同一線管或線槽內。

電纜出入線槽、線管及穿過金屬隔板的孔、口時，須安裝連接器，保證進出線口光滑，以防止對電纜的磨損。車內配線應避盡量開緊固件、骨架主面，防止安裝墻板和擰緊固件時損傷導線，所有過梁、墻板、間壁等設施的配線須進行穿管（尼龍軟管、屏蔽金屬管、黃蠟管）保護，封閉線槽的端部必須有封口材料進行封閉。

電纜進入車內及設備箱處應進行防水處理。導線進入車內部位密封措施齊全（如采用符合密封等級要求的管接頭、熱縮管熱縮等措施），達到整車對氣密性的要求，以防止塵埃、油水等進入車內；所有通向設備體的電纜進口端和出口端應為密封的，以防止油、水、塵埃等物質的侵入；設備箱體的引出線，要做成下垂彎以防止雨水進入設備，相鄰引出線下垂高度一致。

除設計圖紙規定外，穿入線管、線槽的電纜，外徑面積之和不應超過線管、線槽內橫截面積的70%（一根電線或電纜的可以例外），另外特殊位置由于受空間限制可以例外。

城軌車輛在開始設計時應根據電氣設備的布置預留足夠數量的備用電纜，備用電纜的長度應達到設備的最遠接線位置，使用熱縮管對備用電纜兩端進行絕緣處理，然后用尼龍扎帶綁扎起來；另外，要使用特殊顏色的熱縮套管打印線號作為備用電纜的線號，并將電纜的線號放置在明顯的位置上。

電纜敷設時應留有冗余，在管線槽轉彎處應按照最大轉彎半徑進行電纜的敷設，在線纜兩端綁扎到設備接線端后仍要留有300～500mm左右的接線余量，有特殊要求的應按設計要求預留電纜長度。

三相交流電電纜在布線時必須絞合在一起走線，從VVVF到制動電阻之間的電纜應兩兩對絞，并盡量將高壓線輸入線和回流線捆綁在一起進行配線，以消除高壓電纜間的寄生電容的，從而最大化的減小電磁干擾。配線時應使導線遠離發熱器件，禁止在濾波電抗器和制動電阻的上部配線，在其周圍的配線要至少離開300mm以上的距離。

各配電柜、接線箱布線時應嚴格按照電氣配線圖進行敷設，柜內薄壁棱邊位置使用活用護線套進行護線，配電柜中設置綁線架，配線時須將不同設備走向的電纜按照線纜端色標進行分束整理（如圖一所示不同線纜端部的色標代表了不同設備的線纜走向），并穿尼龍編織套管或電纜護套后進行防護綁扎，配電柜進出電纜應成捆、束，不允許電纜交錯散亂。

電纜整體敷設應橫平豎直，電纜之間應成梳狀走向，電纜折彎自然，外型美觀，各部位電纜防護良好，不應存在抗磨電纜絕緣層的現象。

2.1.3 電纜綁扎固定

電纜敷設到位后應及時對電纜進行綁扎固定，電纜的固定一般采用尼龍扎帶，在扎帶扎緊電纜部位應先采用自卷型電纜護套對電纜進行防護然后再用扎帶進行扎緊，這樣既可以分散扎帶扎緊電纜后的局部受力，也可以起到保護電纜的作用。

電纜在線槽進出口部位、電纜拐彎處、分岔處及線槽其他區段，線管進出口部位均應包扎防護材料后用扎帶進行固定，扎帶固定間距最長不超過300mm，電纜固定間距應均勻，扎帶鎖緊處沒有對電纜造成明顯壓痕，導線綁扎固定應緊固整齊牢固、折彎弧度自然、橫平豎直、外型美觀。

在對電纜進行固定的場合下，不得在電纜的外部施加壓力，線夾受到壓縮或電纜外型因為壓縮而變形，其電纜外徑的變形率應該在5%以下。

在使用線卡固定電纜時，要把電纜確實放入線卡上下固定板的切口部位，當出現電纜的外徑與線卡的孔徑有差別時，應在電纜上套熱縮套管進行粗細調整，當線卡的孔徑較小時，適當的對線卡進行修整加工，防止線卡將電纜的外皮夾住，造成電纜絕緣層的損傷。線卡應當能夠完全將電纜無損固定，線卡上下半孔的位置一定要對齊，不得錯開安裝，之后擰緊固定螺栓，使上下夾板之間沒有間隙。

在綁扎電纜時，電纜的彎曲半徑應符合相應規定，當電纜直徑或線束外徑小于20mm時，彎曲半徑應不小于電纜外徑或線束外徑的3倍；當電纜直徑或線束外徑大于20mm時，彎曲半徑應不小于電纜外徑或線束外徑的5倍。

2.1.4 線纜敷設后防護

電纜敷設到位并綁扎完成后，為了防止其他工序施工對電纜造成損傷，應及時對電纜進行防護，對于車輛臨空敷設的電纜應按線束整齊后順勢盤整并捆扎，用白布帶就近將線束懸掛起來，懸掛點要安全可靠，以防止電纜的重量對其他設備件造成損傷，線束懸掛高度距離地面應不小于1米，并檢查線束晃動過程中不與周圍的設施相抗磨；所有到電氣柜、操縱臺等不能懸掛的線束，在布線完成后，按線束整齊后順勢盤整并捆扎，用帆布將線束包裹蓋上加以防護，并上面貼上“禁止踩踏”等醒目字樣的標示，以防止人員踩踏或異物跌落到線束內。

電纜敷設接近尾聲時應對線纜穿入穿出車體部位進行密封性封堵，以防止灰塵、雨水等進入車輛內部，在封堵過程中除了按照設計封堵的部分之外，還應該用防火材料對電纜鋪設過程中工藝相對較差的部位進行遮蓋，以提高電纜鋪設的整體美觀性。

3 結束語

城軌車輛的布線施工是一個整體性的工程，施工質量的好壞直接影響著車輛電氣系統的整體性能，布線施工過程中的每個細微環節都會對電纜的電氣性能、整體接地性能、串擾、衰減、損耗等技術指標造成很大的影響，進而導致各設備的功能出現異常或造成設備損壞，或者由于電纜敷設方式的不合理造成電纜絕緣層的加速老化，導致電纜使用壽命的大幅降低，因此遵循一個科學規范的布線施工工藝是保證車輛電氣系統穩定的重要環節。

參考文獻

[1]曾青中，韓增盛.城市軌道交通車輛[M].西南交通大學出版社.