城规车辆电气系统可靠性设计分析

城规车辆电气系统可靠性设计分析

孙斐凡1张磊2

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省  青岛市 266111

摘要：随着现代社会经济的可持续性发展，我国在城轨建设开发上的力度也在逐渐增强，而本文在观点分析上，结合当前城规车辆电气系统设计机制构建的现状出发，引入可靠性理论，并提出立足可靠性为核心实现对应城规车辆电气系统设计机制的构建。以期更好地提升我国城轨交通事业的可持续性发展。

关键词：城轨车辆；电气系统；可靠性；优化设计

1 引言

在城市轨道交通车辆电气配线系统的设计中，既要考虑到整车结构、施工、维护等方面的问题，又要通过机械、电气等专业人员的密切合作，使其布线系统更合理地进行设计，进而提升其整体设计的可靠性。期间对于电力系统的有效优化控制，还需要切实确保电气控制系统的选型、选用应与现场总体规划相一致，并使其整体结构满足工艺要求，进而为后续的建设施工提供可靠性的保障。

2 关于可靠性理论的解读

根据GB3187/T-1982的定义，在可靠性定义方面，它是指在特定的时间和限制条件下，能够完成相关的功能。本文所述的条款和功能，因各产品的品质不同，因此，有关条款也会有所不同。城轨电力系统的设计可靠性，主要是针对城轨的电力系统的应用功能和使用情况，满足相关的规范。城轨的电力系统是一个复杂的结构。在城轨的电力系统设计中包含了大量的部件，其可以按照特定的结构实现组装，以保证城轨的电力系统设计。期间为保证城市交通车辆的电力系统设计具有良好的实用价值，对城市交通车辆的电力系统的设计进行可靠性评估是十分必要的。

3 城规车辆电气系统可靠性设计

3.1 电气设备总体配置

城市轨道交通的总体结构相似，需要根据列车的编组情况进行合理的设计。期间首先需要h根据电力系统的功能，画出电路图，而后将其分解为几个单元或几个模块，并对电气系统部件进行设计；再根据电路的基本原理，将其实现有机连接，并标注出进、出线的方向和装置的参数，而后设计好电缆的布置方式、安装形式，最后标注管道、桥架、沟槽的走向和指标。

3.1.1 电气设备总体布置

在城市轨道车辆的总体电气布局中，充分考虑列车的车体特性，将其划分为不同的区间。并按其功能、结构和对整车的影响，将电气设备布置于车辆下方，其中开关，插座等设备，应置于便于操作的地方。

3.1.2 电气设备总体规划

⑴根据系统的配置要求，充分考虑到城轨的特性，将其划分为不同的区域。⑵按照电气装置的布置，对车辆内部的布线进行合理的布设。例如配电箱，电源连接器等。⑶布线的线路。按照电气设计规范及施工需要，合理设置沟槽、管线、桥架、支架等，并尽量避开电缆线路损坏的部位。⑷由于电线接头是易损件，在满足使用要求的情况下，在设计时要注意维护方便、替换等方面的问题。

3.1.3 电气总体配线

根据国家标准和行业法规，城市轨道交通的电力分配存在着不同的电压等级，需要对各个电压等级的电缆、线槽的配置进行合理的设计和布局。在对电气系统的整体布线进行设计时，应从布线的可操作性、防护性、密闭性、抗干扰性、维修维护性以及便于模块化施工等方面进行综合考虑。同时，在设计图纸中对布线的基本信息进行准确、清楚和规范。

3.2 电气设备在车体各位置的配置

3.2.1 电气设备车下配置

⑴电气装置的外型或重量大时，应将其置于车体下部，不但其安装施工操作方便，便于维修保养，同时与之配套的电缆布置也十分方便，对车辆的重量平衡及操作性能都十分有利。⑵电气系统发热率高，应考虑在车辆的下部安装，如制动、整流器、逆变器等。通常将其置于通风位置，并留出一定的散热空间以及尽量避开对热敏感的设备，以防止电缆过早老化而引发其它安全问题。⑶为了更好地延长车辆的使用寿命，提高其工作效率，在车辆下安装的电气系统要采取防震、防砂石等措施，防止车辆下的电气系统装置损坏，并对车辆及其有关的设备进行合理的设计、布局，以便便于车辆及有关设备的检修和保养。

3.2.2 电气设备车内配置

车辆的室内通常设有配电间和广播，视频设备，开关，按钮，插座等电气设备。配电房的耐火等级、防护措施以及设备间距等均要按照有关的国家或工业技术标准进行合理的合理的设计，如电气设备安装过程中预留的孔洞应采用满足要求的耐火材料，以避免火情的蔓延，同时还应按消防要求配备与之配套的消防器材。

3.3 电气设备配线设计

3.3.1 电缆线槽配线设计

在电力线路系统中，可以采用线槽的方式进行电气系统保护，以此达到节省空间，提高安装管理便利性的效果。在城市轨道交通中，缆线槽通常设置在车身的下部，这样既能对车身下部的线缆起到防护作用，又能方便地对车身下部的电气系统和连接电缆进行维修。在城市轨道交通中，常见的金属线槽有钢结构和铝线槽，它们都有各自的优点和不足之处，铝线槽质量轻，屏蔽效果好，寿命长，价格高，而钢线槽则是相反的。如果需要更高的屏蔽级别的电缆，可以考虑使用铝线，而需要与城轨下面的设备共享空间，并且可以考虑使用钢电缆。同时，为减少耦合现象，提高线缆的抗干扰能力，需要针对线缆的通交/直流、高压、低压等特性，采用槽内隔离，并按线缆截面和线缆数目选用适当的线槽，而后结合实际情况进行合理的设计。

3.3.2 电线管配线设计

在城市轨道交通车辆的设计中，铝电缆管因其质量轻、不易变形等优点而广泛应用，并能有效地减轻车体的重量，有利于高速运行，节省能源。在采用铝线管时，需要尽可能地使其排列紧密，增强与制动线的区别，减少它们之间的耦合；在需要的时候，应确保设备的结构合理，加强设备的连接性，并在必要的地方安装电缆盒。

3.3.3 分线箱配线设计

分线箱的使用要视现场的实际情况而定。通常，采用钢结构的分线箱，对屏蔽要求较高的部分，采用铝制的分线箱；对转向架、横梁、车钩等部位的局部干扰要充分考虑；在进行分线箱的设计时，也要考虑到电缆的横截和电缆的数目。

3.4 电气设备模块化配线

电气模块是集电缆、槽、管、电气连接、各种保护于一身的电气布线。用最小的分支节点实现最可靠、最快捷、最方便的线路连接，它可以充分地反应线路的连接信息、保护措施以及电气装置的密封性，实现电缆的一体化，改善电缆的运行和可维护性。电子配线可使配线组件的地上和作业同时进行，仅需要将单个配线组件全部装配好，然后进行装配，使整车的制造效率大幅提高。而且，模块化配线可以大大减少线路更换和维修工作，从而保障电力配线的施工质量以及城轨的安全稳定性。

4 结束语

总而言之，随着科学技术的发展和电力系统的不断更新，城市轨道交通的电力系统将会得到更加快速的发展。将可靠性设计理念融入到轨道交通电力系统设计过程中将能够更好地替代传统的设计方法，运用现代化的配线设计方式，促进城市轨道交通创新发展。同时，可靠性设计在电力系统中的运用，还将使得电气布线系统更加简洁，安装操作更加简便，维修保养费用也会大幅度下降，从而促进城市轨道交通的迅速发展，进而促进城市经济的稳定发展。

参考文献

[1]段明华.城轨车辆电气配线系统设计分析[J].景德镇学院学报,2020,35(06):15-18.

[2]郭婉露,彭新平,刘世杰,付金,刘欢.广州新线蓄电池电力工程车电气系统设计[J].电力机车与城轨车辆,2018,41(03):45-48.

[3]徐作华.城轨车辆外部照明系统电气安装实训装置的研究与应用[J].科技资讯,2016,14(01):34-35.DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.01.034.