溫佳音

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0 引言

隨著城市軌道交通對(duì)列車(chē)安全性、可靠性以及品質(zhì)性要求的不斷提升，列車(chē)的整車(chē)設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜龐大，作為列車(chē)“神經(jīng)系統(tǒng)”的各種高壓、中壓和低壓電氣系統(tǒng)及接地電路就顯得至關(guān)重要。每輛車(chē)敷設(shè)各種線(xiàn)纜約 8 000 多根，總長(zhǎng)度近 56 000 m；列車(chē)線(xiàn)纜眾多，安裝精度高，部分線(xiàn)纜安裝精度甚至要求達(dá)到 0.5 mm，并且安裝后還要進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)絕緣、耐壓等實(shí)驗(yàn)。因此，如何有效進(jìn)行各種線(xiàn)纜規(guī)范化設(shè)計(jì)是總體設(shè)計(jì)首先要考慮的問(wèn)題。本文基于地鐵列車(chē)布線(xiàn)內(nèi)容和原則，提出線(xiàn)纜線(xiàn)槽可靠性設(shè)計(jì)，確保線(xiàn)纜整體安裝合理可靠，同時(shí)對(duì)列車(chē)底架布線(xiàn)、客室布線(xiàn)和車(chē)輛間跨接布線(xiàn) 3 種布線(xiàn)方式提出方案。

1 列車(chē)布線(xiàn)內(nèi)容和原則

在進(jìn)行地鐵車(chē)輛布線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)國(guó)家電氣設(shè)備線(xiàn)纜布置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)將動(dòng)力線(xiàn)、控制線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)設(shè)計(jì)，并將不同走向線(xiàn)纜進(jìn)行合理分類(lèi)，充分考慮線(xiàn)纜間距，防止電磁干擾，以確保整體系統(tǒng)的可靠性與安全性。

目前，地鐵列車(chē)主要應(yīng)用的編組形式為-A + B +C =C + B + A -（“-、+、=”分別表示全自動(dòng)車(chē)鉤、半永久牽引桿、半自動(dòng)車(chē)鉤），每個(gè)編組由 2 個(gè)相同的單元組成，每個(gè)單元包括 1 個(gè)帶司機(jī)室的拖車(chē)（A 車(chē)）和 2 個(gè)動(dòng)車(chē)（B 車(chē)、C 車(chē)）。布線(xiàn)分為底架布線(xiàn)、客室布線(xiàn)和車(chē)輛間跨接布線(xiàn) 3 種方式。根據(jù)地鐵列車(chē)線(xiàn)纜應(yīng)用的電壓等級(jí)和功率，將其分為 H、A、B、C 4 類(lèi)，分類(lèi)原則如下。

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

（2）A 類(lèi)。交流 380 V、220 V 線(xiàn)纜。

（3）B 類(lèi)。110 V、24 V、12 V 電源線(xiàn)、控制線(xiàn)。

（4）C 類(lèi)。傳感器信號(hào)線(xiàn)、通信線(xiàn)等。

2 列車(chē)布線(xiàn)線(xiàn)槽規(guī)范化設(shè)計(jì)

隨著地鐵列車(chē)布線(xiàn)在各城市軌道交通的不斷發(fā)展與相關(guān)設(shè)計(jì)水平提升，結(jié)合車(chē)輛整體設(shè)計(jì)輕量化與可靠性應(yīng)用要求，地鐵列車(chē)布線(xiàn)的線(xiàn)槽材料宜采用鋁合金型材。為對(duì)底架線(xiàn)束進(jìn)行保護(hù)，對(duì)底架線(xiàn)槽設(shè)計(jì)采用全封閉線(xiàn)槽，中間線(xiàn)槽應(yīng)用鋁合金擠壓型材結(jié)構(gòu)，線(xiàn)槽及線(xiàn)槽蓋板做陽(yáng)極氧化處理，既美觀又可以減少酸堿及潮濕環(huán)境引起的侵蝕（圖 1）。線(xiàn)槽蓋板使中間線(xiàn)槽實(shí)現(xiàn)全封閉，并且對(duì)線(xiàn)束起到防護(hù)作用，過(guò)枕梁線(xiàn)槽采用不銹鋼全封閉線(xiàn)槽。在設(shè)備進(jìn)線(xiàn)口位置，在線(xiàn)槽或線(xiàn)槽蓋板上采用格蘭頭或管接頭進(jìn)行線(xiàn)束敷設(shè)。鋁合金擠壓型材線(xiàn)槽有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）有效提高線(xiàn)槽的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（2）中間線(xiàn)槽按電壓等級(jí)分為高、低壓側(cè)線(xiàn)槽。高、低壓側(cè)線(xiàn)槽槽體分別由 3 個(gè)隔間組成，根據(jù)不同電壓等級(jí)，將不同等級(jí)的線(xiàn)束分別敷設(shè)于不同的線(xiàn)槽隔間內(nèi)，避免了不同電壓等級(jí)之間的電磁干擾問(wèn)題，滿(mǎn)足列車(chē)電磁兼容性（EMC）布線(xiàn)要求。

（3）線(xiàn)槽槽體無(wú)需焊接，一次擠壓形成，避免多次機(jī)械加工形成的棱角毛刺對(duì)電纜的機(jī)械損害。

（4）線(xiàn)槽采用鋁合金材質(zhì)，鏤空結(jié)構(gòu)，具有輕量化、美觀的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 底架線(xiàn)槽圖

2.1 底架線(xiàn)槽安裝

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

圖2 底架線(xiàn)槽安裝示意圖

（2）線(xiàn)槽采用專(zhuān)用支架與車(chē)體 T 型槽固定，不僅能保證線(xiàn)槽安裝的高可靠性，而且做到了底架線(xiàn)槽安裝接口統(tǒng)一，降低了列車(chē)在大修時(shí)底架線(xiàn)槽的拆卸難度（圖 3）。

（3）底架線(xiàn)槽采用全封閉結(jié)構(gòu)，線(xiàn)槽上配置線(xiàn)槽蓋板，設(shè)備出線(xiàn)口位置采用管接頭或格蘭頭的出線(xiàn)方式。中間線(xiàn)槽蓋板上設(shè)計(jì)有特殊的長(zhǎng)圓孔，在不影響線(xiàn)槽強(qiáng)度的情況下，可以避免臟物及碎屑的聚集，便于線(xiàn)槽通風(fēng)和冷凝水的排水，避免線(xiàn)槽積水，并且起到車(chē)體減重的作用（圖 4）。

圖3 底架線(xiàn)槽安裝示意圖

圖4 底架線(xiàn)槽開(kāi)孔示意圖

2.2 底架線(xiàn)槽接地

底架中間線(xiàn)槽各槽體之間通過(guò)普通電纜進(jìn)行接地，線(xiàn)槽兩端采用編織地線(xiàn)進(jìn)行安全接地（圖 5），一、二位端過(guò)枕梁線(xiàn)槽端部均采用編織地線(xiàn)進(jìn)行安全接地（圖6）。線(xiàn)槽的進(jìn)出線(xiàn)按照電磁兼容性能的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用分線(xiàn)束捆扎，個(gè)別特殊要求電纜可采用屏蔽網(wǎng)管或者金屬管進(jìn)行防干擾處理。

圖5 底架中間線(xiàn)槽接地點(diǎn)示意圖

3 列車(chē)布線(xiàn)設(shè)計(jì)方案

3.1 車(chē)輛底架布線(xiàn)設(shè)計(jì)

（1）底架布線(xiàn)。底架布線(xiàn)應(yīng)按照底架線(xiàn)槽任一隔檔內(nèi)布置的所有導(dǎo)線(xiàn)橫截面積之和需小于線(xiàn)槽內(nèi)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(xiàn)槽中電纜的防護(hù)。在設(shè)備進(jìn)線(xiàn)位置及線(xiàn)槽出線(xiàn)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(hù)措施。通過(guò)有效的設(shè)計(jì)使線(xiàn)槽內(nèi)電纜可靠地固定在線(xiàn)槽內(nèi)部，避免在列車(chē)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中因列車(chē)振動(dòng)而造成電纜磨損。

（3）轉(zhuǎn)向架附近采用全封閉線(xiàn)槽，確保列車(chē)正常運(yùn)行時(shí)過(guò)枕梁線(xiàn)槽可以保護(hù)電纜不受振動(dòng)影響而產(chǎn)生磨損（圖 7）。

圖6 過(guò)枕梁線(xiàn)槽接地點(diǎn)示意圖

圖7 過(guò)枕梁線(xiàn)槽安裝示意圖

（4）車(chē)輛底架端部布線(xiàn)。車(chē)輛底架端部布線(xiàn)采用在牽引腹板上開(kāi)孔的形式保證線(xiàn)束避開(kāi)轉(zhuǎn)向架周?chē)ｋU(xiǎn)區(qū)域，避免產(chǎn)生線(xiàn)束在與轉(zhuǎn)向架運(yùn)行過(guò)程中的干涉或磨損等問(wèn)題，同時(shí)，還能增強(qiáng)底架布線(xiàn)的美觀性（圖 8）。

圖8 底架車(chē)輛端部布線(xiàn)示意圖

3.2 車(chē)輛客室布線(xiàn)設(shè)計(jì)

（1）客室線(xiàn)槽同樣采用擠壓式鋁型材結(jié)構(gòu)，線(xiàn)槽的隔檔按照列車(chē) EMC 布線(xiàn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。將客室線(xiàn)槽分為 4 個(gè)隔檔，能夠滿(mǎn)足車(chē)輛上不同電壓等級(jí)導(dǎo)線(xiàn)的敷設(shè)要求（圖 9）。

圖9 客室線(xiàn)槽截面示意圖（單位：cm）

（2）客室線(xiàn)槽采用 T 型螺栓與車(chē)體 T 型槽進(jìn)行安裝，采用模塊化設(shè)計(jì)理念，線(xiàn)槽由鋁型材一次擠壓形成，客室線(xiàn)束預(yù)先敷設(shè)于線(xiàn)槽中，然后將線(xiàn)槽整體吊掛安裝（圖 10）。

圖10 客室線(xiàn)槽安裝示意圖

（3）客室設(shè)備布線(xiàn)采用側(cè)墻上預(yù)留 T 型槽安裝布線(xiàn)支架的方式，不僅保證電纜的充分固定，而且在滿(mǎn)足電纜最小拐彎半徑的條件下，遵循電纜布線(xiàn)路徑最短化，避免了客室布線(xiàn)纏繞交叉一起，并分等級(jí)走線(xiàn)及固定。另外，電纜在客室線(xiàn)槽出線(xiàn)處利用U型膠條、編制網(wǎng)管進(jìn)行保護(hù)。這種設(shè)計(jì)可以保證客室每根電纜都得到充分固定和保護(hù)，不同等級(jí)的線(xiàn)束都分開(kāi)固定，盡可能地避免因布線(xiàn)問(wèn)題影響列車(chē)的運(yùn)營(yíng)（圖 11）。

3.3 車(chē)輛間跨接布線(xiàn)設(shè)計(jì)

車(chē)輛間跨接線(xiàn)主要是用于車(chē)與車(chē)之間的電氣連接，包括兩車(chē)之間的車(chē)端連接器連接以及兩輛車(chē)體間等電勢(shì)接地的連接。結(jié)合傳統(tǒng)跨接線(xiàn)方案優(yōu)點(diǎn)，采用引上線(xiàn)孔處用端部分線(xiàn)箱、端梁上安裝固定支架（用于安裝電纜固定管吊）等新型設(shè)計(jì)（圖 12）。

采用這種跨接線(xiàn)設(shè)計(jì)，主要有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）拆卸方便。列車(chē)在車(chē)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(chē)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的維護(hù)和解編時(shí)間。

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

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)列車(chē)進(jìn)行整體輕量化與可靠性設(shè)計(jì)，列車(chē)布線(xiàn)的線(xiàn)槽材料宜采用鋁合金全封閉線(xiàn)槽，且中間線(xiàn)槽為鋁合金擠壓型材結(jié)構(gòu)。高、低壓側(cè)線(xiàn)槽槽體分別由 3 個(gè)隔間組成，根據(jù)不同電壓等級(jí)將線(xiàn)束分別敷設(shè)于不同的線(xiàn)槽隔間內(nèi)，避免了電磁干擾問(wèn)題，可滿(mǎn)足列車(chē)EMC 布線(xiàn)要求。

（2）底架布線(xiàn)在轉(zhuǎn)向架附近應(yīng)采用全封閉線(xiàn)槽，在車(chē)輛底架端部的布線(xiàn)宜采用在牽引腹板上開(kāi)孔的形式，以保證線(xiàn)束避開(kāi)轉(zhuǎn)向架周?chē)ｋU(xiǎn)區(qū)域?？褪以O(shè)備的布線(xiàn)采用側(cè)墻上預(yù)留T型槽安裝布線(xiàn)支架的方式，在滿(mǎn)足電纜最小拐彎半徑的條件下，遵循電纜布線(xiàn)路徑最短化原則，分等級(jí)走線(xiàn)及固定。車(chē)輛間跨接線(xiàn)設(shè)計(jì)通過(guò)在引上線(xiàn)孔處采用端部分線(xiàn)箱的模式，避免在車(chē)端安裝連接器支架，既方便拆卸，又提高了運(yùn)營(yíng)檢修效率。

[1]GB50157-2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[2]GB50311-2016 合布線(xiàn)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2016.

[3]GB/T34571-2017 軌道交通 機(jī)車(chē)車(chē)輛布線(xiàn)規(guī)則[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[4]王愛(ài)武，蘇紅，胡文斌. 地鐵車(chē)輛電氣布線(xiàn)要點(diǎn)[J].城市軌道交通研究，2012（3）.