铝合金地铁车辆车下电气设备布置及布线

黄大帅

1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266100

2.中车青岛四方川崎车辆技术有限公司 山东 青岛 266100

1 引言

城轨车辆是现代城市的重要交通工具,穿梭于各大城市的地铁车辆每日都未大量乘客提供交通运载寻求,车辆安全的重要性不言而喻。城铁车辆的车下设备主要有牵引设备、制动设备以及信号设备等,这些设备为车辆运行提供着动力,同时为司机及地面工作人员提供着车辆的各项参数信息,以供工作人员对车辆的实时控制[1],对车下电气设备管线设计来说,需要在实现车辆运行设备安装的同时,还要保证设备间的配线合理且尽量简单,同时兼顾车辆整体的均衡及各车设备之间的互换性。本文对铝合金地铁车辆车下设备管线布置设计原则与方法进行了探究。

2 车下设备管线布置原则

在铝合金地铁车辆车下设备布置方案设计过程中,应充分考虑各个不同车型相同设备之间的互换性,安装布置在车辆相对相同的位置,以便于设备安装互换性和走线的简洁性。功能相近的设备临近布置,能够缩短设备之间的连线,简化设备走线路径。设备低压线缆接口靠近一位侧,高压线缆接口靠近二位侧,避免线缆之间的电磁干扰,实现高低压线缆的分侧布置。

同时,整车所有设备布置完成后,其整体重心应尽量贴近车体中心处,以保证车辆整体轴重差最小。每个设备均需要考虑其本身所需的检修维护空间、通风散热空间等[2],在其所要求预留的空间内不允许设置其他部件,充分核实设备与设备之间的间距、设备与车体顶部侧部、设备与车辆限界之间的间距等。

3 电气设备布置及布线方法

3.1 车下设备布置方法

3.1.1 设备互换性 以目前城市轨道车辆常见的一种6编组车辆配置为例,其车辆包括头尾车、受电弓车、中间动车、交叉车。头车与中间车均具有风缸组成及制动控制装置,因此在设备布置时可将风缸组成均安装在各车车下靠近一位端位置,制动控制装置均安装在车下靠近车辆中心线位置,各个车型两个设备的安装座、紧固件、配线等均一致,实现不同车辆之间设备的互换性。

3.1.2 车辆均衡

3.1.2.1 车辆运行方向设备布置 为保证车辆的重量均衡,需充分考虑及校核车下设备的安装位置。因头尾车具有司机室,车体+车内部件重心偏向于一位端,因此车下设备布置时需将车下设备整体重心偏向于二位端,从而实现整车重量的均衡。受电弓车辆在车顶端部安装受电弓,因此车下设备布置时需考虑将车下设备整体重心偏向受电弓对立的另一端,实现整车重量的均衡。

3.1.3.2 车辆宽度方向设备布置 车下设备整体均衡延车辆宽度方向应靠近车体中心,重量较大的设备靠近车辆中心线布置,依次对称布置重量相近的设备,并通过计算确认设备的最终位置。

3.2 车下布线方法

3.2.1 司机室下方走线 司机室操纵台至客室电气柜按照常规项目布线,线缆既要在车内地板与地板布之间狭小的空间走线,车下还将将设置大量的线槽、线管,车下走线不整齐,各个上线口之间走线路径远。司机室下方走线应在满足车辆线缆防护性能的基础上尽量简洁。

车辆主操纵台、副操纵台、客室电气柜、信号柜四个设备下方均提前设置上线口,上线口下方各设置一个分线箱,上线口与分线箱之间设有密封用橡胶垫,通过紧固件将分线箱固定在上线口上。分线箱之间设置圆形线管、扁状线管等,通过线管将各个分线箱连接起来,线缆可通过上线口与分线箱、线管等实现任意两个设备的走线连接。

3.2.2 车辆中部走线 根据地铁车辆设备间电气特性的差异性,将其相对应的配线线缆进行电缆分类为高压线、低压线、交流线三大类别。

正常车辆配线为了消除高低压及交流线缆相互间存在电磁干扰、电磁屏蔽[3],保证影响车辆正常运行安全,将此三类线缆分别间隔单独敷设。

铝合金地铁车辆车下线缆沿车长方向的布线采用车体贯通空腔的配线方式,即配线电缆通过车下线槽进入车体空腔配线口,随后通过沿着车体空腔链接到各个车下电气设备。为了满足车辆配线、施工原则,同时保证电气设备线缆间电磁兼容,将车体贯通空腔进行区域划分,使其低压电缆敷设在车体空腔的一位侧,高压电缆敷设在车体空腔的二位侧,电机交流电缆单独敷设在车体空腔中心附近。

图1 车体空腔走线示意

一位侧空腔布置低压线缆与轴端接地线缆,自车体外侧至车体中心线分别为低压贯通线、信号线、通讯线、控制线、轴端接地线;二位侧布置高压线缆,自车体外侧至车体中心线分别为高压贯通线、受电弓线、轴端接地线、380V交流线、轴端接地线。通过车体空腔一、二位侧分别敷设高低压线缆,既可以消除配线电缆间的电气特性影响,又能保证电气设备、信号设备、制动设备正常运行,确保车辆行驶安全性。

3.2.3 高低压线缆换向走线 一列整编组车辆中,在车辆中部的其中一辆车存在高低压线缆的交叉换向,以保证车辆分别向两个头车方向运行时都与地面的其他设备相匹配。

低压线缆首先自一端车端低压箱通过上线孔进入车体地板空腔,或自设备通过上线孔进入车体地板空腔,线缆至交叉线槽处,从空腔通过上线口进入交叉线槽。在交叉线槽内线缆,低压线缆自一位侧走至二位侧,通过上线孔进入车体地板空腔,通过上线孔进入二端车端低压箱。

高压线缆线缆首先自一端车端高压箱通过上线孔进入车体地板空腔,或自设备通过上线孔进入车体地板空腔,线缆至交叉线槽处,从空腔通过上线口进入交叉线槽。在交叉线槽内线缆,高压线缆自二位侧走至一位侧,通过上线孔进入车体地板空腔,通过上线孔进入二端车端高压箱。

4 总结

车下设备的布置安装与车辆运行安全息息相关,设备布置的均衡可实现整车轮对的受力均匀,有效延缓整车的运行寿命。线缆的布置能够避免高低压线缆的电磁干扰,使车辆能够准确的接收到地面的各种信号,实现整车的实时控制。依据科学合理的设计规范进行车辆设计,才能实现车辆的稳定运行,保证车辆的安全。