关于城轨车辆底架模块化布线设计的分析

赵红奎　时蒙　陈佳琦

摘  要：城轨车辆的牵引辅助设备、制动设备及轮轨监控车载设备大都安装于车辆底架，各系统设备需通过线缆实现电气连接，因此，底架布线是城轨车辆设计及制造过程中尤为重要的组成部分。近年来，模块化设计及组装工艺理念越来越受各轨道车辆公司重视。文章以实现底架模块化布线工艺为目的，对城轨车辆底架模块化布线设计进行分析。

关键词：城轨车辆;底架;模块化;布线

1.概述

本文以实现底架模块化布线工艺为目的，对城轨车辆底架模块化布线设计进行分析。城轨车辆底架模块化布线工艺是指在底架布线施工过程中，把底架各个系统设备及线缆拆分成独立的模块，然后把这些独立模块组装到车辆底架的一种工艺方法，可有效降低施工难度，提高工作效率。而底架布线模块化设计就是为实现模块化工艺而提出的一种设计理念。

底架模块化布线设计分为以下2个部分：

（1）底架线槽、车端分线箱模块化设计。线槽、分线箱是线缆敷设所需的载体，模块化设计的线槽、分线箱是模块化布线实施的前提。

（2）底架布线模块化设计。依据底架设备电气接口位置，合理设计线槽出线口及布线路径，实现各个独立模块的布线。

2.底架模块化布线设计

2.1.底架线槽、车端分线箱模块化设计

底架线槽的主要作用是为了承載敷设于底架的线缆，同时对线缆起到保护作用，考虑到EMC要求，底架线槽通常会设置多个单独的隔间，将不同电压等级的线缆或有特殊防护要求的线缆敷设在独立的隔间，可有效降低电磁干扰。

图1为南京某项目底架线槽，底架线槽线槽隔间如图2中所示。

底架线槽作为底架模块化布线的主干，在设计过程中应充分利用有效空间，合理布置底架线槽，避免与其他系统干涉。线缆主要从该线槽布线，线槽中线缆如果需要接到电气设备上，则可在设备附近的线槽上选择合适位置设置出线口，用于线缆穿出线槽。

车端分线箱的主要作用在于实现线缆分线及汇线、线缆引上至车内、承载端部连接器安装。首先确定分线箱材质，根据车体结构、车端安装空间、车体上引上孔位置等信息确定分线箱基本框架尺寸;通过筛选线线清单及线缆ETB，确定分线箱进线孔尺寸及数量，并留足够的余量;查看连接器安装信息，确定连接器安装面开孔尺寸。车端分线箱需保证良好的密封性，分线箱与车体安装面、分线箱下盖板与箱体间均需采用密封胶条。

2.2.底架布线模块化设计

底架的主要特点是环境相对恶劣，温度变化范围较大，且容易受到车辆外部雨水、油污的侵袭，受到铁路上石块等外物的击打，还有空气中盐雾的腐蚀。因此，底架布线需要采取特殊的防护措施。例如，对接线用连接器、分线盒设计的防水防尘等级应做到IP66以上。另外需要注意底架线缆、接线设备不应安装得离轨面过近，以防侵限受到轨旁障碍物刮蹭。底架线缆需用线槽、线管等进行机械防护，线槽线管应有防腐蚀措施，安装紧固件应用抗腐蚀能力较强的不锈钢材质等。

底架线槽中线缆的敷设应遵循EN50343中EMC相关要求，线缆敷设应采用下图中给出的至少三个 EMC 线缆种类对所有线缆进行分类。

如果可能，则不同种类的线缆应单独敷设。线缆或线缆束之间所需要的距离在理论上取决于功率、频率成分、平行敷设的长度以及辐射抗扰度。为了实用的目的，在空气中不同种类的线缆之间的最小距离应按照图5进行选择。

当有必要对不同种类的线缆进行交叉时，在可能之处应垂直地进行交叉。

单独敷设每一种线缆，并且在可能之处应按照图5 的最小距离保持隔离。在属于不同 EMC 种类的相互垂直的线缆处于交叉的情况下，图5规定的最小距离可不适用。如果不能在不同种类的线缆之间获得最小距离（特别是有关种类 A 和 C 之间的距离），则应通过金属护套、金属覆盖层或金属外壳来对线缆进行隔离，并且需要将金属护套、金属盖层或金属外壳电气连接到车体结构上，实现有效接地。

底架模块化布线设计简单来说就是主干线槽布线+支路布线线，模块结构清晰明了。底架线槽作为底架模块化布线的主干，在设计过程中应充分利用有效空间，合理布置底架线槽，避免与其他系统干涉。线缆主要从该线槽布线，线槽中线缆如果需要接到电气设备上，则可在设备附近的线槽上选择合适位置设置出线口，用于线缆穿出线槽。对穿出线槽的布线，可以设置布线支架或固定卡等结构进行布线。

3.底架模块化布线设计的优势

（1）模块化布线设计提升了设计的通用性。

（2）简化总装电气装配过程，各电气模块同时进行，从而缩短总体的电气装配时间。

（3）提高电气产品布线质量，减少因人工操作差异产生的布线不美观及差错。

（4）采用地面电气布线准备工艺，使总装现场整洁化、工艺有序化，便于管理。布线工作在地面台面进行，降低了电气装配工作的劳动强度。

（5）电气模块化产品未安装上车前，可在车下进行变更，降低了变更的工作难度。

4.结束语

底架模块化布线设计通过对底架线缆敷设合理的模块化划分，可以将线路设计化繁为简，使车辆的布线变得简单，能最大程度地实现车辆电气布线地面准备、组装和集成，大大提升了生产效率和设计通用性，也为后期车辆维修提供了诸多便利。就目前而言，模块化设计还是受诸多因素影响。例如：底架整体线槽体积较大，安装时需要借助特定的安装工具;另外，车体结构的差异性及安装空间的局限性都是制约模块化布线设计的因素。继续提高底架布线的模块化程度，仍然是未来底架布线设计的重要工作之一。

参考文献：

[1]EN 50343-2014 机车车辆布线规则[S].

[2]姚远，刘正，闫莉.城轨车辆电气布线模块化组装工艺[J].科技创新与应用.2015（17）