溫佳音

（鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081）

0 引言

隨著城市軌道交通對(duì)列車安全性、可靠性以及品質(zhì)性要求的不斷提升，列車的整車設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜龐大，作為列車“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。每輛車敷設(shè)各種線纜約 8 000 多根，總長(zhǎng)度近 56 000 m；列車線纜眾多，安裝精度高，部分線纜安裝精度甚至要求達(dá)到 0.5 mm，并且安裝后還要進(jìn)行專項(xiàng)絕緣、耐壓等實(shí)驗(yàn)。因此，如何有效進(jìn)行各種線纜規(guī)范化設(shè)計(jì)是總體設(shè)計(jì)首先要考慮的問題。本文基于地鐵列車布線內(nèi)容和原則，提出線纜線槽可靠性設(shè)計(jì)，確保線纜整體安裝合理可靠，同時(shí)對(duì)列車底架布線、客室布線和車輛間跨接布線 3 種布線方式提出方案。

1 列車布線內(nèi)容和原則

在進(jìn)行地鐵車輛布線設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)國(guó)家電氣設(shè)備線纜布置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)將動(dòng)力線、控制線、信號(hào)線分開走線設(shè)計(jì)，并將不同走向線纜進(jìn)行合理分類，充分考慮線纜間距，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)車鉤、半永久牽引桿、半自動(dòng)車鉤），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（A 車）和 2 個(gè)動(dòng)車（B 車、C 車）。布線分為底架布線、客室布線和車輛間跨接布線 3 種方式。根據(jù)地鐵列車線纜應(yīng)用的電壓等級(jí)和功率，將其分為 H、A、B、C 4 類，分類原則如下。

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

（2）A 類。交流 380 V、220 V 線纜。

（3）B 類。110 V、24 V、12 V 電源線、控制線。

（4）C 類。傳感器信號(hào)線、通信線等。

2 列車布線線槽規(guī)范化設(shè)計(jì)

隨著地鐵列車布線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)合車輛整體設(shè)計(jì)輕量化與可靠性應(yīng)用要求，地鐵列車布線的線槽材料宜采用鋁合金型材。為對(duì)底架線束進(jìn)行保護(hù)，對(duì)底架線槽設(shè)計(jì)采用全封閉線槽，中間線槽應(yīng)用鋁合金擠壓型材結(jié)構(gòu)，線槽及線槽蓋板做陽(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）。線槽蓋板使中間線槽實(shí)現(xiàn)全封閉，并且對(duì)線束起到防護(hù)作用，過枕梁線槽采用不銹鋼全封閉線槽。在設(shè)備進(jìn)線口位置，在線槽或線槽蓋板上采用格蘭頭或管接頭進(jìn)行線束敷設(shè)。鋁合金擠壓型材線槽有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）有效提高線槽的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

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

（3）線槽槽體無(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 底架線槽圖

2.1 底架線槽安裝

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

圖2 底架線槽安裝示意圖

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

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

圖3 底架線槽安裝示意圖

圖4 底架線槽開孔示意圖

2.2 底架線槽接地

底架中間線槽各槽體之間通過普通電纜進(jìn)行接地，線槽兩端采用編織地線進(jìn)行安全接地（圖 5），一、二位端過枕梁線槽端部均采用編織地線進(jìn)行安全接地（圖6）。線槽的進(jìn)出線按照電磁兼容性能的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用分線束捆扎，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 底架中間線槽接地點(diǎn)示意圖

3 列車布線設(shè)計(jì)方案

3.1 車輛底架布線設(shè)計(jì)

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

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

圖6 過枕梁線槽接地點(diǎn)示意圖

圖7 過枕梁線槽安裝示意圖

（4）車輛底架端部布線。車輛底架端部布線采用在牽引腹板上開孔的形式保證線束避開轉(zhuǎn)向架周圍危險(xiǎn)區(qū)域，避免產(chǎn)生線束在與轉(zhuǎn)向架運(yùn)行過程中的干涉或磨損等問題，同時(shí)，還能增強(qiáng)底架布線的美觀性（圖 8）。

圖8 底架車輛端部布線示意圖

3.2 車輛客室布線設(shè)計(jì)

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

圖9 客室線槽截面示意圖（單位：cm）

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

圖10 客室線槽安裝示意圖

（3）客室設(shè)備布線采用側(cè)墻上預(yù)留 T 型槽安裝布線支架的方式，不僅保證電纜的充分固定，而且在滿足電纜最小拐彎半徑的條件下，遵循電纜布線路徑最短化，避免了客室布線纏繞交叉一起，并分等級(jí)走線及固定。另外，電纜在客室線槽出線處利用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)的線束都分開固定，盡可能地避免因布線問題影響列車的運(yùn)營(yíng)（圖 11）。

3.3 車輛間跨接布線設(shè)計(jì)

車輛間跨接線主要是用于車與車之間的電氣連接，包括兩車之間的車端連接器連接以及兩輛車體間等電勢(shì)接地的連接。結(jié)合傳統(tǒng)跨接線方案優(yōu)點(diǎn)，采用引上線孔處用端部分線箱、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）。

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

（1）拆卸方便。列車在車輛段只需連接器及連接器的固定夾塊即可完成解編工作，大大減少了列車在運(yùn)營(yíng)過程中的維護(hù)和解編時(shí)間。

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

4 結(jié)論

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

（2）底架布線在轉(zhuǎn)向架附近應(yīng)采用全封閉線槽，在車輛底架端部的布線宜采用在牽引腹板上開孔的形式，以保證線束避開轉(zhuǎn)向架周圍危險(xiǎn)區(qū)域?？褪以O(shè)備的布線采用側(cè)墻上預(yù)留T型槽安裝布線支架的方式，在滿足電纜最小拐彎半徑的條件下，遵循電纜布線路徑最短化原則，分等級(jí)走線及固定。車輛間跨接線設(shè)計(jì)通過在引上線孔處采用端部分線箱的模式，避免在車端安裝連接器支架，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)車車輛布線規(guī)則[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

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