地鐵列車線纜布線規范化設計探討

溫佳音

（鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081）

0 引言

隨著城市軌道交通對列車安全性、可靠性以及品質性要求的不斷提升，列車的整車設計變得更加復雜龐大，作為列車“神經系統”的各種高壓、中壓和低壓電氣系統及接地電路就顯得至關重要。每輛車敷設各種線纜約 8 000 多根，總長度近 56 000 m；列車線纜眾多，安裝精度高，部分線纜安裝精度甚至要求達到 0.5 mm，并且安裝后還要進行專項絕緣、耐壓等實驗。因此，如何有效進行各種線纜規范化設計是總體設計首先要考慮的問題。本文基于地鐵列車布線內容和原則，提出線纜線槽可靠性設計，確保線纜整體安裝合理可靠，同時對列車底架布線、客室布線和車輛間跨接布線 3 種布線方式提出方案。

1 列車布線內容和原則

在進行地鐵車輛布線設計時，根據國家電氣設備線纜布置相關標準的設計要求，應將動力線、控制線、信號線分開走線設計，并將不同走向線纜進行合理分類，充分考慮線纜間距，防止電磁干擾，以確保整體系統的可靠性與安全性。

目前，地鐵列車主要應用的編組形式為-A + B +C =C + B + A -（“-、+、=”分別表示全自動車鉤、半永久牽引桿、半自動車鉤），每個編組由 2 個相同的單元組成，每個單元包括 1 個帶司機室的拖車（A 車）和 2 個動車（B 車、C 車）。布線分為底架布線、客室布線和車輛間跨接布線 3 種方式。根據地鐵列車線纜應用的電壓等級和功率，將其分為 H、A、B、C 4 類，分類原則如下。

（1）H 類。主電路電源線及其回流地線（指 1 500 V電源線，包括牽引電機電源線）。

（2）A 類。交流 380 V、220 V 線纜。

（3）B 類。110 V、24 V、12 V 電源線、控制線。

（4）C 類。傳感器信號線、通信線等。

2 列車布線線槽規范化設計

隨著地鐵列車布線在各城市軌道交通的不斷發展與相關設計水平提升，結合車輛整體設計輕量化與可靠性應用要求，地鐵列車布線的線槽材料宜采用鋁合金型材。為對底架線束進行保護，對底架線槽設計采用全封閉線槽，中間線槽應用鋁合金擠壓型材結構，線槽及線槽蓋板做陽極氧化處理，既美觀又可以減少酸堿及潮濕環境引起的侵蝕（圖 1）。線槽蓋板使中間線槽實現全封閉，并且對線束起到防護作用，過枕梁線槽采用不銹鋼全封閉線槽。在設備進線口位置，在線槽或線槽蓋板上采用格蘭頭或管接頭進行線束敷設。鋁合金擠壓型材線槽有以下優點。

（1）有效提高線槽的結構強度。

（2）中間線槽按電壓等級分為高、低壓側線槽。高、低壓側線槽槽體分別由 3 個隔間組成，根據不同電壓等級，將不同等級的線束分別敷設于不同的線槽隔間內，避免了不同電壓等級之間的電磁干擾問題，滿足列車電磁兼容性（EMC）布線要求。

（3）線槽槽體無需焊接，一次擠壓形成，避免多次機械加工形成的棱角毛刺對電纜的機械損害。

（4）線槽采用鋁合金材質，鏤空結構，具有輕量化、美觀的優點。

圖1 底架線槽圖

2.1 底架線槽安裝

（1）由于底架線槽較長，中間線槽可采用 3 段組成，線槽與線槽連接處采用過渡件連接，最終整體吊掛在車體 T 型槽上，線槽安裝點間距為 1 m（圖 2）。

圖2 底架線槽安裝示意圖

（2）線槽采用專用支架與車體 T 型槽固定，不僅能保證線槽安裝的高可靠性，而且做到了底架線槽安裝接口統一，降低了列車在大修時底架線槽的拆卸難度（圖 3）。

（3）底架線槽采用全封閉結構，線槽上配置線槽蓋板，設備出線口位置采用管接頭或格蘭頭的出線方式。中間線槽蓋板上設計有特殊的長圓孔，在不影響線槽強度的情況下，可以避免臟物及碎屑的聚集，便于線槽通風和冷凝水的排水，避免線槽積水，并且起到車體減重的作用（圖 4）。

圖3 底架線槽安裝示意圖

圖4 底架線槽開孔示意圖

2.2 底架線槽接地

底架中間線槽各槽體之間通過普通電纜進行接地，線槽兩端采用編織地線進行安全接地（圖 5），一、二位端過枕梁線槽端部均采用編織地線進行安全接地（圖6）。線槽的進出線按照電磁兼容性能的要求進行設計，采用分線束捆扎，個別特殊要求電纜可采用屏蔽網管或者金屬管進行防干擾處理。

圖5 底架中間線槽接地點示意圖

3 列車布線設計方案

3.1 車輛底架布線設計

（1）底架布線。底架布線應按照底架線槽任一隔檔內布置的所有導線橫截面積之和需小于線槽內檔橫截面積 70% 的原則，電纜之間留有合適的空間，保證電纜的有效散熱。

（2）底架線槽中電纜的防護。在設備進線位置及線槽出線口處，采用尼龍軟管、金屬軟管、金屬管、電纜接頭及軟管接頭等電纜保護措施。通過有效的設計使線槽內電纜可靠地固定在線槽內部，避免在列車運營過程中因列車振動而造成電纜磨損。

（3）轉向架附近采用全封閉線槽，確保列車正常運行時過枕梁線槽可以保護電纜不受振動影響而產生磨損（圖 7）。

圖6 過枕梁線槽接地點示意圖

圖7 過枕梁線槽安裝示意圖

（4）車輛底架端部布線。車輛底架端部布線采用在牽引腹板上開孔的形式保證線束避開轉向架周圍危險區域，避免產生線束在與轉向架運行過程中的干涉或磨損等問題，同時，還能增強底架布線的美觀性（圖 8）。

圖8 底架車輛端部布線示意圖

3.2 車輛客室布線設計

（1）客室線槽同樣采用擠壓式鋁型材結構，線槽的隔檔按照列車 EMC 布線要求進行設計。將客室線槽分為 4 個隔檔，能夠滿足車輛上不同電壓等級導線的敷設要求（圖 9）。

圖9 客室線槽截面示意圖（單位：cm）

（2）客室線槽采用 T 型螺栓與車體 T 型槽進行安裝，采用模塊化設計理念，線槽由鋁型材一次擠壓形成，客室線束預先敷設于線槽中，然后將線槽整體吊掛安裝（圖 10）。

圖10 客室線槽安裝示意圖

（3）客室設備布線采用側墻上預留 T 型槽安裝布線支架的方式，不僅保證電纜的充分固定，而且在滿足電纜最小拐彎半徑的條件下，遵循電纜布線路徑最短化，避免了客室布線纏繞交叉一起，并分等級走線及固定。另外，電纜在客室線槽出線處利用U型膠條、編制網管進行保護。這種設計可以保證客室每根電纜都得到充分固定和保護，不同等級的線束都分開固定，盡可能地避免因布線問題影響列車的運營（圖 11）。

3.3 車輛間跨接布線設計

車輛間跨接線主要是用于車與車之間的電氣連接，包括兩車之間的車端連接器連接以及兩輛車體間等電勢接地的連接。結合傳統跨接線方案優點，采用引上線孔處用端部分線箱、端梁上安裝固定支架（用于安裝電纜固定管吊）等新型設計（圖 12）。

采用這種跨接線設計，主要有如下優點。

（1）拆卸方便。列車在車輛段只需連接器及連接器的固定夾塊即可完成解編工作，大大減少了列車在運營過程中的維護和解編時間。

（2）美觀性好。車端不再需要安裝很大的連接器支架，車端連接器采用端箱子結構，增加了車端連接部分的美觀性。

4 結論

（1）通過對列車進行整體輕量化與可靠性設計，列車布線的線槽材料宜采用鋁合金全封閉線槽，且中間線槽為鋁合金擠壓型材結構。高、低壓側線槽槽體分別由 3 個隔間組成，根據不同電壓等級將線束分別敷設于不同的線槽隔間內，避免了電磁干擾問題，可滿足列車EMC 布線要求。

（2）底架布線在轉向架附近應采用全封閉線槽，在車輛底架端部的布線宜采用在牽引腹板上開孔的形式，以保證線束避開轉向架周圍危險區域。客室設備的布線采用側墻上預留T型槽安裝布線支架的方式，在滿足電纜最小拐彎半徑的條件下，遵循電纜布線路徑最短化原則，分等級走線及固定。車輛間跨接線設計通過在引上線孔處采用端部分線箱的模式，避免在車端安裝連接器支架，既方便拆卸，又提高了運營檢修效率。

[1]GB50157-2013 地鐵設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2013.

[2]GB50311-2016 合布線系統工程設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2016.

[3]GB/T34571-2017 軌道交通 機車車輛布線規則[S]. 北京：中國標準出版社，2017.

[4]王愛武，蘇紅，胡文斌. 地鐵車輛電氣布線要點[J].城市軌道交通研究，2012（3）.