HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)研究

孫鳳霞

（中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大同電力機(jī)車(chē)有限責(zé)任公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部，山西 大同037038）

0 引言

電力機(jī)車(chē)布線(xiàn)是指機(jī)車(chē)各個(gè)電氣設(shè)備之間按電路要求用電纜連接起來(lái)所形成的完整系統(tǒng)，能使各個(gè)電氣設(shè)備按邏輯控制，保證機(jī)車(chē)按指令工作。整車(chē)布線(xiàn)作為機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)功能的傳輸載體，在機(jī)車(chē)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中均占據(jù)著舉足輕重的地位，整車(chē)布線(xiàn)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響著機(jī)車(chē)安全性、可靠性，影響著機(jī)車(chē)的質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)機(jī)車(chē)布線(xiàn)是一個(gè)繁瑣而又耗時(shí)的工作，機(jī)車(chē)整車(chē)線(xiàn)纜有成千上萬(wàn)根，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)漏布或布錯(cuò)的可能。

隨著大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)的廣泛應(yīng)用，激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量保證能力和交付能力要求越來(lái)越苛刻，這就使得對(duì)線(xiàn)纜加工和敷設(shè)技術(shù)的要求也越來(lái)越高，因此研究電力機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)具有十分重要的意義，其有利于提高工作效率，生產(chǎn)出高品質(zhì)的機(jī)車(chē)，而這正是機(jī)車(chē)制造行業(yè)不懈追求的目標(biāo)。

1 HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

HXD2系列機(jī)車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用國(guó)際上先進(jìn)的以功能體系為基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)備布置采用中間走廊、兩側(cè)設(shè)備斜對(duì)稱(chēng)的布置方式。整車(chē)布線(xiàn)設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)車(chē)設(shè)備布置及功能進(jìn)行模塊劃分，沿布線(xiàn)路徑通過(guò)布線(xiàn)接口處的對(duì)接來(lái)實(shí)現(xiàn)通訊，遵循從頂向下、模塊化設(shè)計(jì)原則，先布線(xiàn)設(shè)計(jì)，規(guī)定其主、輔、控各線(xiàn)纜的布線(xiàn)路徑，再按功能分隔，設(shè)計(jì)出各個(gè)布線(xiàn)模塊的布線(xiàn)接口。布線(xiàn)路徑如圖1所示。

HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)按模塊劃分主要包括：中央布線(xiàn)、高處布線(xiàn)、司機(jī)室布線(xiàn)、車(chē)下布線(xiàn)、車(chē)體—轉(zhuǎn)向架電氣連接、頂蓋布線(xiàn)、導(dǎo)流罩布線(xiàn)及司機(jī)室頂棚布線(xiàn)。

中央布線(xiàn)是對(duì)主電路與輔助電路相關(guān)電纜布線(xiàn)，主要是指高壓電纜布線(xiàn)，電纜沿著中央線(xiàn)槽到各電器屏柜的下面或各設(shè)備接線(xiàn)處，通過(guò)接線(xiàn)端子排與各個(gè)柜體實(shí)現(xiàn)通訊；高處布線(xiàn)主要體現(xiàn)控制電路相關(guān)電纜，電纜沿高處布線(xiàn)線(xiàn)槽到各電器屏柜上部及頂蓋等各個(gè)布線(xiàn)模塊，通過(guò)連接器與柜體及布線(xiàn)模塊對(duì)接，實(shí)現(xiàn)各個(gè)柜體及布線(xiàn)模塊之間通訊；車(chē)體—轉(zhuǎn)向架電氣連接部分主要體現(xiàn)牽引電機(jī)、回流、接地及速度溫度傳感器相關(guān)電纜；司機(jī)室布線(xiàn)、車(chē)下布線(xiàn)及其他布線(xiàn)主要是對(duì)安裝于司機(jī)室、車(chē)下等位置的電氣設(shè)備進(jìn)行布線(xiàn)連接，電纜沿焊接的扎線(xiàn)板到達(dá)指定的布線(xiàn)位置，通過(guò)連接器與高處布線(xiàn)電纜對(duì)接，盡可能實(shí)現(xiàn)模塊化安裝及模塊化預(yù)布線(xiàn)。

圖" 布線(xiàn)路徑

2 HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 預(yù)布線(xiàn)技術(shù)

機(jī)車(chē)預(yù)布線(xiàn)技術(shù)是機(jī)車(chē)整體設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)工業(yè)化施工工藝設(shè)計(jì)技術(shù)相結(jié)合的一種技術(shù)，根據(jù)設(shè)備的安裝位置將布線(xiàn)電路結(jié)構(gòu)化、模塊化，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)預(yù)布線(xiàn)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝、工裝等各個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，全面考慮。HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)通過(guò)連接器對(duì)插或接線(xiàn)端子排連接的形式與柜體及各個(gè)布線(xiàn)模塊之間通訊，最大化地實(shí)現(xiàn)了機(jī)車(chē)預(yù)布線(xiàn)。

2.1.1 高處預(yù)布線(xiàn)

將高處布線(xiàn)線(xiàn)槽根據(jù)預(yù)布線(xiàn)圖紙擺放在布線(xiàn)工裝上，用連接板把各線(xiàn)槽連接起來(lái)，通過(guò)緊固件對(duì)線(xiàn)槽定位，根據(jù)布線(xiàn)工裝標(biāo)出的柜體及設(shè)備的位置，布線(xiàn)圖紙文件實(shí)現(xiàn)車(chē)下預(yù)布線(xiàn)、屏蔽處理、連接器制作等操作。高處預(yù)布線(xiàn)示意圖如圖2所示。

圖- 高處預(yù)布線(xiàn)示意圖

2.1.2 中央預(yù)布線(xiàn)

中央線(xiàn)槽及端部線(xiàn)槽按中央預(yù)布線(xiàn)圖紙要求擺放在中央預(yù)布線(xiàn)工裝上，線(xiàn)槽上有定位孔，與工裝上的定位銷(xiāo)相匹配，將中央預(yù)布線(xiàn)線(xiàn)槽放置在正確的位置，并用鉚釘將中央線(xiàn)槽兩兩鉚接，根據(jù)中央預(yù)布線(xiàn)圖紙、文件實(shí)現(xiàn)車(chē)下預(yù)布線(xiàn)、接線(xiàn)端子壓接及連接器制作等操作。

中央預(yù)布線(xiàn)圖紙同高處預(yù)布線(xiàn)類(lèi)似，亦是采用CATIA三維軟件制圖，對(duì)各個(gè)線(xiàn)槽、電氣設(shè)備及相關(guān)布線(xiàn)附件準(zhǔn)確定位，便于車(chē)間施工。

2.2 電磁兼容技術(shù)

2.2.1 電力機(jī)車(chē)電磁兼容設(shè)計(jì)的基本原則

（1）電纜分離：不同類(lèi)別的電纜應(yīng)盡可能分離布置。

（2）回流導(dǎo)體：電路中的饋電電纜和回流電纜應(yīng)盡可能靠在一起布置，尤其是在電源電纜發(fā)射干擾和敏感信號(hào)的情況下。

（3）導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的使用：電纜的安裝應(yīng)盡可能靠近車(chē)輛的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)（金屬車(chē)身板、金屬電纜導(dǎo)管、金屬套管等通過(guò)導(dǎo)電方式與車(chē)身連接的部分），最大限度地利用從金屬表面反射的反向電場(chǎng)，以消除電纜產(chǎn)生的電場(chǎng)。

（4）屏蔽與接地：信號(hào)電纜應(yīng)進(jìn)行屏蔽，以提高抗干擾性。屏蔽接地時(shí)，應(yīng)在盡可能大的面積上進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，電纜屏蔽網(wǎng)應(yīng)盡可能頻繁地接地，至少應(yīng)在兩端接地。

2.2.2 電磁兼容在HXD2系列機(jī)車(chē)布線(xiàn)中的應(yīng)用

在HXD2系列機(jī)車(chē)的實(shí)際布線(xiàn)中，嚴(yán)格按照電磁兼容設(shè)計(jì)原則執(zhí)行，整個(gè)布線(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)布線(xiàn)效果好，功能分隔清晰，接地布局合理，電磁兼容效果非常好。

（1）電纜分離布置：不同電壓等級(jí)的線(xiàn)纜在線(xiàn)槽中按規(guī)定分開(kāi)布置，隔開(kāi)一定的距離，需要的地方加金屬屏蔽管防護(hù)，并可靠接地，如：根據(jù)電磁兼容分類(lèi)將布線(xiàn)分為高處布線(xiàn)及中央布線(xiàn)；高處布線(xiàn)中又將控制線(xiàn)及天線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)等分線(xiàn)槽布置；中央布線(xiàn)中有低壓控制電纜經(jīng)過(guò)的路徑都通過(guò)金屬屏蔽管或金屬屏蔽護(hù)套防護(hù)，并與地可靠連接以實(shí)現(xiàn)電磁兼容。

（2）導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的使用：電纜布于布線(xiàn)線(xiàn)槽內(nèi)，布線(xiàn)線(xiàn)槽通過(guò)焊接支架安裝于車(chē)體處；布線(xiàn)線(xiàn)槽采用鋁制線(xiàn)槽，各線(xiàn)槽間用編織線(xiàn)互連，就近多點(diǎn)接地，并涂電接觸油脂。

（3）屏蔽接地及數(shù)據(jù)總線(xiàn)：控制線(xiàn)路同一線(xiàn)束的幾個(gè)屏蔽線(xiàn)通過(guò)橋接方式連接，再接到插頭、插座的相同點(diǎn)位，使屏蔽連續(xù)，并在過(guò)渡端子排或途經(jīng)位置將其屏蔽層通過(guò)接地端子接到大面積的安裝板上，插座外殼就近通過(guò)安裝處的接地座接地。

數(shù)據(jù)總線(xiàn)盡量不打斷，不可避免時(shí)，采用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)連接器過(guò)渡連接，屏蔽層通過(guò)連接器的尾夾進(jìn)行大面積接地，連接設(shè)備端通過(guò)就近接地座接地。

3 先進(jìn)工藝方法的應(yīng)用

在HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)裝配中，應(yīng)用到許多創(chuàng)新、先進(jìn)的工藝方法。如：制作機(jī)車(chē)預(yù)布線(xiàn)工裝，工裝由線(xiàn)槽支架和支撐桌子組成，不同車(chē)型可以通過(guò)調(diào)整相應(yīng)桌子的位置、更換部分桌子／桌面支架／接線(xiàn)板或調(diào)整相應(yīng)的桌面支架、接線(xiàn)板位置等來(lái)滿(mǎn)足預(yù)布線(xiàn)需求；制作主變壓器到主變流柜電纜壓接端子工裝，以調(diào)整電纜兩端接線(xiàn)端子方向，實(shí)現(xiàn)車(chē)下預(yù)布線(xiàn)及壓接端子；制作內(nèi)重聯(lián)61芯連接器緊固線(xiàn)纜用工裝，以保證連接器尾部與線(xiàn)纜密封良好。

先進(jìn)工藝方法的應(yīng)用，滿(mǎn)足了布線(xiàn)設(shè)計(jì)初衷，方便了工人操作，更有效地促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高。

4 以維修為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)

HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)的集中化、模塊化，便于檢修維護(hù)操作。高壓線(xiàn)纜通過(guò)端子排與各柜體之間進(jìn)行布線(xiàn)對(duì)接，線(xiàn)纜基本集中在機(jī)車(chē)中間走廊的下方；控制電纜分布于機(jī)車(chē)兩側(cè)及前端高處線(xiàn)槽中，各個(gè)布線(xiàn)模塊之間及各個(gè)布線(xiàn)模塊與柜體之間的布線(xiàn)接口采用連接器；從車(chē)下到高處布線(xiàn)及各柜體之間連通需要打斷分線(xiàn)的電纜都集中在中央端子排、轉(zhuǎn)向架端子排；機(jī)車(chē)之間互通的線(xiàn)束集中在重聯(lián)端子排。操作人員通過(guò)上述集中布線(xiàn)位置，可進(jìn)行快捷方便的操作，判斷故障點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

HXD2系列機(jī)車(chē)已大量交付于用戶(hù)，在各個(gè)機(jī)務(wù)段擔(dān)任著重載運(yùn)輸牽引任務(wù)，從機(jī)務(wù)段運(yùn)用反饋的信息來(lái)看，整車(chē)布線(xiàn)牢靠，能夠保證各個(gè)電氣設(shè)備按邏輯控制，實(shí)現(xiàn)其控制指令。

HXD2系列機(jī)車(chē)整車(chē)布線(xiàn)體現(xiàn)了合理的結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的技術(shù)及工藝方法。通過(guò)對(duì)HXD2系列機(jī)車(chē)布線(xiàn)進(jìn)一步研究學(xué)習(xí)，可以在后續(xù)機(jī)車(chē)布線(xiàn)上借鑒這些設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，提升國(guó)內(nèi)機(jī)車(chē)布線(xiàn)的設(shè)計(jì)理念，總結(jié)出更合理、更科學(xué)的布線(xiàn)方法。

［1］BS EN50343－2014 鐵路設(shè)備 鐵路車(chē)輛 電纜線(xiàn)路安裝規(guī)則［S］.

［2］張曙光.HXD2型電力機(jī)車(chē)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

［3］張厚.電磁兼容原理［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009.