浅谈大连地铁5号线电器柜设计

浅谈大连地铁 5号线电器柜设计

张哲 冯再科 魏笑

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘 要 本文主要介绍大连地铁5号线电器柜的设计方案，参考系列化标准地铁电器柜的设计思路，优化设计后电器柜布置更加科学合理，为不锈钢地铁车辆模块化、标准化、高效化提供设计方向。

关键词 城轨车辆 模块化 电器柜 电气元件

1. 前言

电器柜作为城市轨道交通车辆的重要组成部分，是地铁车辆控制系统的核心部件，其重要性不言而喻。电器柜内的电器元件是组成地铁车辆控制系统的基本元件，具有电能转换及控制、保护车辆等作用，其设计的好坏直接影响电气元件的可操作性、检修的便利性，进而影响整个地铁车辆的整体性能。因此，电器柜设计的优劣与地铁车辆的电气性能密切相关。

大连地铁5号线的电器柜的优化设计过程中，参考了系列化标准地铁电器柜的设计布局，主要对柜内设备布置、线缆布置、重载连接器排布等做了系统性分析和研究。

2. 模块化设计

电器柜的设计主要包括两方面的内容：首先是柜体设计，其中包括尺寸的确定、骨架的刚度、强度设计、柜体的外观造型、色彩及人机工程学理论的应用等方面的内容；其次是电器柜的内部设计，其中包括安装面的确定、电器元件的安装布置、柜内走线及出线设计、通风散热，以及其他一些辅助设计。

电器柜内部的模块化设计思路如下：首先是电器元件模块化、系列化，包括柜内安装的自动脱扣、硅整流元件、管电阻组件等电器元件的模块化设计；其次是电器柜柜体结构的模块化，包括电器柜的框架设计、电器元件的安装板布局设计、柜内走线及出线等设计。

3. 结构设计

大连地铁5号线的电器柜采用模块化结构，主框架通过焊接连接，器件安装板通过紧固件安装在主框架上，各安装板可以在主框架上根据要求灵活调整。电器柜骨架材料统一为铝合金材料，实现了柜体骨架的轻量化。电器柜体骨架表面进行喷涂处理。电器柜所有紧固件采用不锈钢制作。

为了在满足车辆轻量化要求的前提下，使电器柜的结构更加稳定、坚固，通过以下方式提高电器柜的强度：

1. 电器柜顶部与车辆车体钢结构的安装接口支架采用不锈钢材质；

2. 适当增大结构件的板材厚度，同时对结构易产生应力集中的部位加强筋。

3. 调整柜内较重设备的安装位置。设计改进的方法很多，实际运用时在满足强度要求和设计要求的前提下，需要考虑工艺性和经济性要求，尽量采用工艺简单、成本低廉的设计方案。

大连地铁5号线客室控制柜骨架三维示意如图1所示。

图1 大连地铁5号线客室控制柜骨架三维示意

4. 组装与布线设计

   1. 组装设计

MP车客室控制柜二维图如图２ 所示。

图２方案需的器件按由上到下顺序组装见如表１ 所示。

表１ 组装方案

1. 2. 布线设计

根据电气原理图与整车布线接口要求进行MP车客室控制柜的布线设计。电器柜布线应满足GB T 34571-2017《轨道交通 机车车辆布线规则》的相关规定，导线两端应有线号标记，接线端子排上应有端子排标识及端子标记条。

电器柜布线应尽量埋在线槽中。根据运行工况下的最大电流值和厂家提供的导线电流值，选择合适的线径；根据城轨车辆运行工况下的最大电压值，选择导线的电压。

电器柜电缆的接线头根据电器设备的端头形式和导线截面积来决定和选择。

电器柜内部设备经核实后，统一选择2.5mm²的黄绿色的线缆作为设备接地电缆。

1. 3. 安装设计

Tc车客室控制柜、MP/M车客室控制柜采用相同外形及接口尺寸。柜体主框架高度1900mm（不含顶部安装座），宽度530mm，深度420mm。顶部安装孔中心线距柜体底部2020mm。底部设置4个安装孔，间距为360×390mm；顶部设置2个安装孔，电器柜统一采用M10×35的螺栓与车体进行连接。柜体顶部靠近车体侧左右两侧各设置一个M8的接地点，电器柜尺寸如图3所示。

图3 MP车客室控制柜接口尺寸。

5. 结语

城轨车辆形式较多，每个项目电器柜因设备的安装数量、接口、用户需求书要求等原因存在差异。笔者基于系列化标准地铁平台，对电器柜采用模块化设计，增强了电器柜的可靠性维护性，简化了电器柜的组装工艺，提高了电器柜的组装效率，降低了生产经营成本，提升了产品的质量。

参考文献：

1. 黄学君，杨相健．电力机车屏柜结构设计[J]．机车电传动.2009，（4）

2. 张树勋，黄学君，丁伟民．电力机车新型电器屏柜设计分析[J]．电力机车与城轨车辆，2008，(6)．

3. 赵爽.城轨车辆Tc车继电器柜的设计[J]．技术与市场，2016，23(5)．

4. TB 1508-2016，机车电气屏柜技术条件[s].

5. GB T 34571-2017 机车电气设备布线规则［s］．