鋁合金地鐵車輛車下電氣設備布置及布線

黃大帥

1.中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266100

2.中車青島四方川崎車輛技術有限公司 山東 青島 266100

1 引言

城軌車輛是現代城市的重要交通工具,穿梭于各大城市的地鐵車輛每日都未大量乘客提供交通運載尋求,車輛安全的重要性不言而喻。城鐵車輛的車下設備主要有牽引設備、制動設備以及信號設備等,這些設備為車輛運行提供著動力,同時為司機及地面工作人員提供著車輛的各項參數信息,以供工作人員對車輛的實時控制[1],對車下電氣設備管線設計來說,需要在實現車輛運行設備安裝的同時,還要保證設備間的配線合理且盡量簡單,同時兼顧車輛整體的均衡及各車設備之間的互換性。本文對鋁合金地鐵車輛車下設備管線布置設計原則與方法進行了探究。

2 車下設備管線布置原則

在鋁合金地鐵車輛車下設備布置方案設計過程中,應充分考慮各個不同車型相同設備之間的互換性,安裝布置在車輛相對相同的位置,以便于設備安裝互換性和走線的簡潔性。功能相近的設備臨近布置,能夠縮短設備之間的連線,簡化設備走線路徑。設備低壓線纜接口靠近一位側,高壓線纜接口靠近二位側,避免線纜之間的電磁干擾,實現高低壓線纜的分側布置。

同時,整車所有設備布置完成后,其整體重心應盡量貼近車體中心處,以保證車輛整體軸重差最小。每個設備均需要考慮其本身所需的檢修維護空間、通風散熱空間等[2],在其所要求預留的空間內不允許設置其他部件,充分核實設備與設備之間的間距、設備與車體頂部側部、設備與車輛限界之間的間距等。

3 電氣設備布置及布線方法

3.1 車下設備布置方法

3.1.1 設備互換性 以目前城市軌道車輛常見的一種6編組車輛配置為例,其車輛包括頭尾車、受電弓車、中間動車、交叉車。頭車與中間車均具有風缸組成及制動控制裝置,因此在設備布置時可將風缸組成均安裝在各車車下靠近一位端位置,制動控制裝置均安裝在車下靠近車輛中心線位置,各個車型兩個設備的安裝座、緊固件、配線等均一致,實現不同車輛之間設備的互換性。

3.1.2 車輛均衡

3.1.2.1 車輛運行方向設備布置 為保證車輛的重量均衡,需充分考慮及校核車下設備的安裝位置。因頭尾車具有司機室,車體+車內部件重心偏向于一位端,因此車下設備布置時需將車下設備整體重心偏向于二位端,從而實現整車重量的均衡。受電弓車輛在車頂端部安裝受電弓,因此車下設備布置時需考慮將車下設備整體重心偏向受電弓對立的另一端,實現整車重量的均衡。

3.1.3.2 車輛寬度方向設備布置 車下設備整體均衡延車輛寬度方向應靠近車體中心,重量較大的設備靠近車輛中心線布置,依次對稱布置重量相近的設備,并通過計算確認設備的最終位置。

3.2 車下布線方法

3.2.1 司機室下方走線 司機室操縱臺至客室電氣柜按照常規項目布線,線纜既要在車內地板與地板布之間狹小的空間走線,車下還將將設置大量的線槽、線管,車下走線不整齊,各個上線口之間走線路徑遠。司機室下方走線應在滿足車輛線纜防護性能的基礎上盡量簡潔。

車輛主操縱臺、副操縱臺、客室電氣柜、信號柜四個設備下方均提前設置上線口,上線口下方各設置一個分線箱,上線口與分線箱之間設有密封用橡膠墊,通過緊固件將分線箱固定在上線口上。分線箱之間設置圓形線管、扁狀線管等,通過線管將各個分線箱連接起來,線纜可通過上線口與分線箱、線管等實現任意兩個設備的走線連接。

3.2.2 車輛中部走線 根據地鐵車輛設備間電氣特性的差異性,將其相對應的配線線纜進行電纜分類為高壓線、低壓線、交流線三大類別。

正常車輛配線為了消除高低壓及交流線纜相互間存在電磁干擾、電磁屏蔽[3],保證影響車輛正常運行安全,將此三類線纜分別間隔單獨敷設。

鋁合金地鐵車輛車下線纜沿車長方向的布線采用車體貫通空腔的配線方式,即配線電纜通過車下線槽進入車體空腔配線口,隨后通過沿著車體空腔鏈接到各個車下電氣設備。為了滿足車輛配線、施工原則,同時保證電氣設備線纜間電磁兼容,將車體貫通空腔進行區域劃分,使其低壓電纜敷設在車體空腔的一位側,高壓電纜敷設在車體空腔的二位側,電機交流電纜單獨敷設在車體空腔中心附近。

圖1 車體空腔走線示意

一位側空腔布置低壓線纜與軸端接地線纜,自車體外側至車體中心線分別為低壓貫通線、信號線、通訊線、控制線、軸端接地線;二位側布置高壓線纜,自車體外側至車體中心線分別為高壓貫通線、受電弓線、軸端接地線、380V交流線、軸端接地線。通過車體空腔一、二位側分別敷設高低壓線纜,既可以消除配線電纜間的電氣特性影響,又能保證電氣設備、信號設備、制動設備正常運行,確保車輛行駛安全性。

3.2.3 高低壓線纜換向走線 一列整編組車輛中,在車輛中部的其中一輛車存在高低壓線纜的交叉換向,以保證車輛分別向兩個頭車方向運行時都與地面的其他設備相匹配。

低壓線纜首先自一端車端低壓箱通過上線孔進入車體地板空腔,或自設備通過上線孔進入車體地板空腔,線纜至交叉線槽處,從空腔通過上線口進入交叉線槽。在交叉線槽內線纜,低壓線纜自一位側走至二位側,通過上線孔進入車體地板空腔,通過上線孔進入二端車端低壓箱。

高壓線纜線纜首先自一端車端高壓箱通過上線孔進入車體地板空腔,或自設備通過上線孔進入車體地板空腔,線纜至交叉線槽處,從空腔通過上線口進入交叉線槽。在交叉線槽內線纜,高壓線纜自二位側走至一位側,通過上線孔進入車體地板空腔,通過上線孔進入二端車端高壓箱。

4 總結

車下設備的布置安裝與車輛運行安全息息相關,設備布置的均衡可實現整車輪對的受力均勻,有效延緩整車的運行壽命。線纜的布置能夠避免高低壓線纜的電磁干擾,使車輛能夠準確的接收到地面的各種信號,實現整車的實時控制。依據科學合理的設計規范進行車輛設計,才能實現車輛的穩定運行,保證車輛的安全。