地铁列车线缆布线规范化设计探讨

温佳音

（铁科院（北京）工程咨询有限公司，北京 100081）

0 引言

随着城市轨道交通对列车安全性、可靠性以及品质性要求的不断提升，列车的整车设计变得更加复杂庞大，作为列车“神经系统”的各种高压、中压和低压电气系统及接地电路就显得至关重要。每辆车敷设各种线缆约 8 000 多根，总长度近 56 000 m；列车线缆众多，安装精度高，部分线缆安装精度甚至要求达到 0.5 mm，并且安装后还要进行专项绝缘、耐压等实验。因此，如何有效进行各种线缆规范化设计是总体设计首先要考虑的问题。本文基于地铁列车布线内容和原则，提出线缆线槽可靠性设计，确保线缆整体安装合理可靠，同时对列车底架布线、客室布线和车辆间跨接布线 3 种布线方式提出方案。

1 列车布线内容和原则

在进行地铁车辆布线设计时，根据国家电气设备线缆布置相关标准的设计要求，应将动力线、控制线、信号线分开走线设计，并将不同走向线缆进行合理分类，充分考虑线缆间距，防止电磁干扰，以确保整体系统的可靠性与安全性。

目前，地铁列车主要应用的编组形式为-A + B +C =C + B + A -（“-、+、=”分别表示全自动车钩、半永久牵引杆、半自动车钩），每个编组由 2 个相同的单元组成，每个单元包括 1 个带司机室的拖车（A 车）和 2 个动车（B 车、C 车）。布线分为底架布线、客室布线和车辆间跨接布线 3 种方式。根据地铁列车线缆应用的电压等级和功率，将其分为 H、A、B、C 4 类，分类原则如下。

（1）H 类。主电路电源线及其回流地线（指 1 500 V电源线，包括牵引电机电源线）。

（2）A 类。交流 380 V、220 V 线缆。

（3）B 类。110 V、24 V、12 V 电源线、控制线。

（4）C 类。传感器信号线、通信线等。

2 列车布线线槽规范化设计

随着地铁列车布线在各城市轨道交通的不断发展与相关设计水平提升，结合车辆整体设计轻量化与可靠性应用要求，地铁列车布线的线槽材料宜采用铝合金型材。为对底架线束进行保护，对底架线槽设计采用全封闭线槽，中间线槽应用铝合金挤压型材结构，线槽及线槽盖板做阳极氧化处理，既美观又可以减少酸碱及潮湿环境引起的侵蚀（图 1）。线槽盖板使中间线槽实现全封闭，并且对线束起到防护作用，过枕梁线槽采用不锈钢全封闭线槽。在设备进线口位置，在线槽或线槽盖板上采用格兰头或管接头进行线束敷设。铝合金挤压型材线槽有以下优点。

（1）有效提高线槽的结构强度。

（2）中间线槽按电压等级分为高、低压侧线槽。高、低压侧线槽槽体分别由 3 个隔间组成，根据不同电压等级，将不同等级的线束分别敷设于不同的线槽隔间内，避免了不同电压等级之间的电磁干扰问题，满足列车电磁兼容性（EMC）布线要求。

（3）线槽槽体无需焊接，一次挤压形成，避免多次机械加工形成的棱角毛刺对电缆的机械损害。

（4）线槽采用铝合金材质，镂空结构，具有轻量化、美观的优点。

图1 底架线槽图

2.1 底架线槽安装

（1）由于底架线槽较长，中间线槽可采用 3 段组成，线槽与线槽连接处采用过渡件连接，最终整体吊挂在车体 T 型槽上，线槽安装点间距为 1 m（图 2）。

图2 底架线槽安装示意图

（2）线槽采用专用支架与车体 T 型槽固定，不仅能保证线槽安装的高可靠性，而且做到了底架线槽安装接口统一，降低了列车在大修时底架线槽的拆卸难度（图 3）。

（3）底架线槽采用全封闭结构，线槽上配置线槽盖板，设备出线口位置采用管接头或格兰头的出线方式。中间线槽盖板上设计有特殊的长圆孔，在不影响线槽强度的情况下，可以避免脏物及碎屑的聚集，便于线槽通风和冷凝水的排水，避免线槽积水，并且起到车体减重的作用（图 4）。

图3 底架线槽安装示意图

图4 底架线槽开孔示意图

2.2 底架线槽接地

底架中间线槽各槽体之间通过普通电缆进行接地，线槽两端采用编织地线进行安全接地（图 5），一、二位端过枕梁线槽端部均采用编织地线进行安全接地（图6）。线槽的进出线按照电磁兼容性能的要求进行设计，采用分线束捆扎，个别特殊要求电缆可采用屏蔽网管或者金属管进行防干扰处理。

图5 底架中间线槽接地点示意图

3 列车布线设计方案

3.1 车辆底架布线设计

（1）底架布线。底架布线应按照底架线槽任一隔档内布置的所有导线横截面积之和需小于线槽内档横截面积 70% 的原则，电缆之间留有合适的空间，保证电缆的有效散热。

（2）底架线槽中电缆的防护。在设备进线位置及线槽出线口处，采用尼龙软管、金属软管、金属管、电缆接头及软管接头等电缆保护措施。通过有效的设计使线槽内电缆可靠地固定在线槽内部，避免在列车运营过程中因列车振动而造成电缆磨损。

（3）转向架附近采用全封闭线槽，确保列车正常运行时过枕梁线槽可以保护电缆不受振动影响而产生磨损（图 7）。

图6 过枕梁线槽接地点示意图

图7 过枕梁线槽安装示意图

（4）车辆底架端部布线。车辆底架端部布线采用在牵引腹板上开孔的形式保证线束避开转向架周围危险区域，避免产生线束在与转向架运行过程中的干涉或磨损等问题，同时，还能增强底架布线的美观性（图 8）。

图8 底架车辆端部布线示意图

3.2 车辆客室布线设计

（1）客室线槽同样采用挤压式铝型材结构，线槽的隔档按照列车 EMC 布线要求进行设计。将客室线槽分为 4 个隔档，能够满足车辆上不同电压等级导线的敷设要求（图 9）。

图9 客室线槽截面示意图（单位：cm）

（2）客室线槽采用 T 型螺栓与车体 T 型槽进行安装，采用模块化设计理念，线槽由铝型材一次挤压形成，客室线束预先敷设于线槽中，然后将线槽整体吊挂安装（图 10）。

图10 客室线槽安装示意图

（3）客室设备布线采用侧墙上预留 T 型槽安装布线支架的方式，不仅保证电缆的充分固定，而且在满足电缆最小拐弯半径的条件下，遵循电缆布线路径最短化，避免了客室布线缠绕交叉一起，并分等级走线及固定。另外，电缆在客室线槽出线处利用U型胶条、编制网管进行保护。这种设计可以保证客室每根电缆都得到充分固定和保护，不同等级的线束都分开固定，尽可能地避免因布线问题影响列车的运营（图 11）。

3.3 车辆间跨接布线设计

车辆间跨接线主要是用于车与车之间的电气连接，包括两车之间的车端连接器连接以及两辆车体间等电势接地的连接。结合传统跨接线方案优点，采用引上线孔处用端部分线箱、端梁上安装固定支架（用于安装电缆固定管吊）等新型设计（图 12）。

采用这种跨接线设计，主要有如下优点。

（1）拆卸方便。列车在车辆段只需连接器及连接器的固定夹块即可完成解编工作，大大减少了列车在运营过程中的维护和解编时间。

（2）美观性好。车端不再需要安装很大的连接器支架，车端连接器采用端箱子结构，增加了车端连接部分的美观性。

4 结论

（1）通过对列车进行整体轻量化与可靠性设计，列车布线的线槽材料宜采用铝合金全封闭线槽，且中间线槽为铝合金挤压型材结构。高、低压侧线槽槽体分别由 3 个隔间组成，根据不同电压等级将线束分别敷设于不同的线槽隔间内，避免了电磁干扰问题，可满足列车EMC 布线要求。

（2）底架布线在转向架附近应采用全封闭线槽，在车辆底架端部的布线宜采用在牵引腹板上开孔的形式，以保证线束避开转向架周围危险区域。客室设备的布线采用侧墙上预留T型槽安装布线支架的方式，在满足电缆最小拐弯半径的条件下，遵循电缆布线路径最短化原则，分等级走线及固定。车辆间跨接线设计通过在引上线孔处采用端部分线箱的模式，避免在车端安装连接器支架，既方便拆卸，又提高了运营检修效率。

[1]GB50157-2013 地铁设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2013.

[2]GB50311-2016 合布线系统工程设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2016.

[3]GB/T34571-2017 轨道交通 机车车辆布线规则[S]. 北京：中国标准出版社，2017.

[4]王爱武，苏红，胡文斌. 地铁车辆电气布线要点[J].城市轨道交通研究，2012（3）.