地铁车辆电器柜工艺设计

地铁车辆电器柜工艺设计

张海林

南京苏铁经济技术发展有限公司

摘要：随着城市化发展，我国交通行业开始面临新的发展机遇，以地铁车辆电器柜工艺设计为例，该项工作科学开展，在提升设计水平同时，还能满足地铁发展的现代化需求，为广大人民群众出行提供便利。基于此，本文主要对地铁车辆相关概念进行阐述，分析地铁车辆电气柜的工艺设计，有望对部分人员提供帮助和参考。

关键词：地铁；车辆；电器柜；工艺设计

前言：现阶段，地铁车辆电器柜设计过程中，不仅要承载相应的电气设备，还要承载对应电缆，并且数量较多，面对地铁车辆电气功能的逐渐增加，电器柜设计难度也开始加大，包括“盘状设备”、“机箱”以及“电气连接部件”等，这类设备在安装过程中，都要进行集中进行。电器柜在这过程中，扮演着重要角色，既能发挥配电盘作用，又能成为大体积设备“安装载体”。由于目前柜体框架空间有限，利用率不高，对线束排布会产生不良影响。那么，想要确保带电器柜设计更加科学合理，提升其美观性和实用性，就要将地铁车辆电器柜工艺设计作为当前工作重点。

1.地铁车辆相关概述

对于地铁车辆，在运营过程中，通常情况下会使用“固定编组”的电动列车组，其拥有自身特点，不仅制定和牵引性能良好，运行还较为快速和安全。对于旅客服务设施来说，优势较大，能够增强乘客体验感，使其感受到便捷和舒适。现代社会发展中，地铁车辆会应用到很多新技术、设备以及材料。包括设备“故障诊断”、“运行监测”以及“车载ATC信号”等，这些功能可以从各个方面，将地铁车辆的功能体现出来，为交通管理工作创造良好条件。另外，地铁车辆一般是“成列运行”，通常有六辆或者四辆编成一列，特殊情况下，也会存在八辆编成的一列，每列中，能够结合车辆“特性”以及“性能”进行分组，每组车辆之间相邻，能够实现单独运行，每辆车基本由“两组”构成[1]。

2.机械结构设计

2.1设计电器柜基本结构

一般来说，在设计柜体过程中，应遵循模块化这一发展思路，这样有利于维护与安装，对布放线束具有很大帮助。在柜体框架中，存在模数孔，设计时就要对设备安装的实际方法进行考虑，同时，还要结合设备所占空间，对基本“尺寸链”以及“尺寸”进行合理设计，保障尺寸系列“定性尺寸”和“通用标准”相适应，另外，还应对系列安装互换性加以重点考虑。当前，地铁车辆电器柜都是以“铝合金”为结构材料，对于电器柜本身机械结构，重点包括“焊接框架”和“相关的装配组件”，对于焊接框架来说，作为电器柜设计方案的重要基础，很难被取代。设计焊接框架时，应划分出对应的功能区域，比如，“接触器和继电器”、“机箱类设备”、“断路器和按钮”等安装区域。对于焊接骨架，还能分为“内部二次框架”和“外框架”，对于后者，设计主要作用就是实现总体支撑，而对于前者，不仅能够对机箱类设备提供安装和支撑作用，还能留存相应空间，为“进线”以及“后期维护操作”提供便利。内部二次框架还是各个支架和面板安装固定的“结构基础”，其中，在下方位置存在内部面板，这一面板有着很大的安装面范围，一定程度上能够实现“双面电气”安装，将盘状设备安装在反面，将接触器以及继电器安装在正面，对于柜体两面，都具备开门结构，能够将电器柜应用空间加以拓宽[2]。

2.2分析电器柜结构的可靠性

设计电器柜工艺时，不能忽视焊接框架可靠性，对于框架零件间的“焊接设计”，应符合相应的要求和规范，将电器柜根据实际标准进行配重后，也要通过相应试验，满足轨道交通实际要求。以“电器柜振动试验”为例，在这过程中，应对其中存在的机构失效进行重点关注，该项工作影响着电器柜设计的进度和质量，无论是材料和设计因素，还是加工工艺等因素，不同程度都会对电器柜机械结构产生影响，使其出现失效问题。结合以往失效位置以及工作经验可知，电器柜机械机构中，往往会存在“裂纹”或者“断裂”，这类现象最容易出现的位置就是“柜中零件”拐角处，比如，焊缝区域、应力集中以及荷载过大等区域，虽说设计机械结构时，会面临失效问题，但是，站在工艺与设计角度，为了避免后期设计出现问题，我们要格外关注以下几点内容：（1）对于断裂，或者裂纹，通常出现频率最高的位置就是应力集中点、拐角以及同时存在焊缝等位置[3]。（2）零件间焊接接头，经常会受热产生不良影响，零件疲劳性能差位置 ，一般在焊缝重点或者起点，设计工作人员在具体设计过程中，要科学考虑，防止此类位置荷载过多，产生的不良现象。（3）设计过程中，面临经常容易失效的那些部件，制作时，应合理选择金属材料，尽量选择强度较高的，最具代表性的就是不锈钢。而铝合金面临高温情况，机械性能会出现下降，对于容易失效部位，合理选择连接方式，尽量不用焊接，而采用铆接或者螺栓连接方式。（4）还用控制和管理好焊接工艺。电器柜骨架位置，焊接过程中，应确保焊缝处于均匀状态，并且不会出现“气孔”、“夹渣”以及“裂缝”等问题，同时，还要将毛刺以及残渣等进行清除。对于框架中的梁焊接应重视严密性，尽量避免出现“应力角”。除此之外，还要确保全部焊缝“焊肉饱满”，不会存在段焊和夹渣等问题，面对外露焊缝，完成焊接工作后，应及时将其磨平。

3.电气排布

3.1电气布线设计应遵循的原则

  地铁车辆电气布线工作中，要重视以下设计原则：（1）实现均匀分配。对于分布重量，应均匀配置，对于相同单元，车辆负重要保持一致，这样有利于车辆的制动和牵引，提升车辆自身稳定性。（2）重视经济性。具体布线时，应合理规划设计空间，通过“平直布线”方式，这样能够避免“有迂回”情况，通过模块化形式，提升工作效率，降低成本。（3）关注安全性和可靠性。地铁车辆本身能够分散动力，具体进行电气布线时，应对乘客安全进行有效分析，适当增加相应的防护策略。（4）实现空间最大化。电气布线设备，应结合车辆和电器柜等实际空间情况，促进“线管”、“线槽”以及“电缆”的合理布置，防止各类问题的出现，给电气布线产生负面影响，促进地铁车辆电器柜工艺设计更加科学合理，为各项工作有序开展创造良好条件[4]。

3.2电气排布设计

电气排布遇到的困难就是要在电器柜内布放电缆，电气排布设计不科学，经常会存在以下缺陷，重点表现为没有固定主线束区域，经常会造成柜内布线面临错综复杂情况，哪一实现线束的“横平竖直”。通常情况下，对于线束拐弯位置，由于主线束季节过于粗壮，这时候，承受应力就会变大，不利于提升设计的美观性。经过主线束汇入至不同设备区域线束，还会遇到挤压和打结等情况，这类现象的出现，都会导致整个柜内“布线”和“设备”排布面临不协调问题，某种程度上降低了空间使用效率，使得美观性、散热性以及维护性变差，这就要求在设计工作中，考虑此类问题。

最佳的设计方式，就是利用“电器柜”暴露面积较大的侧面，将其作为主线束的布放重点区域，在布置过程中，应合理选择结构，通过“窗框式”排布方式。在这一区域内，面对不同塑料线槽安装，主要形式是，结合焊接骨架“横梁”、“立柱”以及“支架”，采用“横横平竖直”方式进行布置，进而形成对应的窗框结构。在这过程中，对于各类“长条形端子排”，应垂直安装在“主线束空隙”中，只有这样，才能保障“端子排”和“主线束”间的分线更加简洁。而腰部横梁一般在窗框结构中心区域，在主线束区域中，横向分线排布非常重要，截面一般设计很宽，因此，能够在其之上，水平设计2个“塑料线槽”，并且在柜体上下位置，连接器板面，和“主线束”头尾实现密切连接，确保走线更加顺畅。安装连接器板面过程中，主要是以“垂直向外”方式进行，这样能进一步将连接器安装的“维护性”加以增强。

通常来说，对于整个主线束区域，它并不是独立隔绝，而是用于布放主线束。其他各类设备区域，与其存在一定联系，尤其是汇线路径，非常巧妙。主要是因为“主线束区域”结构布置是利用“窗框式排布”的方法，这类布线结构能够辐射到不同设备区域中，具有很强的覆盖性。结合这一优势，设计主线束过程中，可以接近“前门板”区域位置，把垂直走向主线束进行有效分离，分成若干个“水平平行”细线束，从而整齐汇入“前门板”区域中的每个塑料线槽中，对于按钮和开关，以及断路器区域，进线也是如此。针对内部面板，以及窗框结构，两者相衔接的区域，对于内部面板，应在水平位置设置相应的“塑料线槽”，实现和主线束区域的直接连接，连接对象为母线槽，在布置方向属于垂直进行，这样能够获得良好的分线效果。在柜体内，机箱设备安装区域中，“主线束”和“上下部连接器”间，汇线路径较为良好，在一定程度上可以确保柜体内，线束布置实现“主次分明”，达到美观且整齐的效果。

结语：综上所述，为了提升地铁车辆电器柜工艺设计水平，相关人员就要重视电器柜设计的重要性，将其作为地铁车辆电器机械设计的缩影，结合现实发展情况，综合考虑各个方面影响因素，对设计中面临的难点进行重点把握，强化地铁车辆电器柜工艺设计质量和效果，为我国轨道交通发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1] 张荣国, 冯凯. 全自动驾驶模式下地铁车辆基地运用库工艺设计研究[J]. 铁道标准设计, 2019,(10):5-6.

[2] 高明, 司媛, 范骏波. 诺伊达地铁车辆制动系统模块化工艺设计[J]. 轨道交通装备与技术, 2020(2):4-5.

[3] 徐鹏. 浅析地铁车辆段物业开发模式及对工艺设计的影响[J]. 哈尔滨铁道科技, 2017(2):4-5.

[4] 杨苑斐. 浅谈上海地铁15号线车辆涂装设计及工艺实施[J]. 现代涂料与涂装, 2020, 23(7):3-4.