城軌車輛電氣配線系統設計探討

摘 要：城市軌道交通地鐵車輛中的電氣配線問題是城市軌道交通系統安全運行的可靠保障。文章闡述了地鐵車輛電氣配線系統中電氣設備的配置及布線原則，并分析了電氣配線設計中應注意的幾點問題，具有一定的應用價值。

關鍵詞：地鐵車輛；電氣設備；配置；布線

1 引言

城軌車輛（如地鐵、輕軌、火車等）是交通運輸的重要工具，車輛安全的重要性不言而喻[1]。近年，國內城軌交通事故頻頻發生，特別是電氣線路如高壓對地短路問題引發故障或事故等尤為突出。因此對車輛電氣配線系統設計進行分析和研究具有一定意義，旨在確保電氣系統正常工作，降低事故發生概率，改善城軌交通的安全現狀。

2 電氣設備配置原則

2.1 車下電氣設備配置原則

（1）外形偏大或重量偏大的電氣設備應優先考慮，在配置的過程中應綜合考慮設備功能與重量平衡需求。其余設備則可按照電氣原理與接線順序進行布置和安裝。（2）制動電阻、逆變器等發熱設備，不但要考慮發熱設備本身的通風降溫，而且還應考慮熱量對其他設備可能造成的影響。在實際設備配置中，可以通過將發熱設備置于通風口，同時為設備留有一定空間，避免其他設備與發熱設備距離太近，阻止散熱。設計中還應避免將對熱敏感的設備置于發熱設備周圍，必要時可以考慮安裝隔熱裝置，以降低整個車間的溫度，減慢電線的老化進程以及避免線路老化引起的安全問題。（3）高速斷路器等具有噴弧現象的設備，應考慮將噴弧方向朝向車外，避免噴弧現象發生時，對其他設備運行產生干擾。（4）由于軌道車輛運行時會產生一定的振動現象，故對于車下的電氣設備還應考慮其防震功能。同時，車輛運行時還會產生泥土飛濺現象，故在進行設備配置時，應適當考慮車輪周圍設備的防泥土飛濺措施。（5）基于上述配置方案，設備的檢修與配線方便也是車下設備配置原則中不可忽視的問題。

2.2 車內電氣設備配置原則

（1）高壓配電室應為一、二級耐火等級建筑，低壓配電室的耐火等級不應低于三級。配電室的窗應有防雨雪、防水、防小動物進入的措施。高、低壓配電裝置同在一室時，它們之間的距離應不小于1米。（2）每臺充油電氣設備，如斷路器、電壓互感器等，應裝在兩側有隔板的間隔之內，或防爆間隔之內，總油量超過600公斤時，應安裝在單獨的防爆間內，或采用成套的高、低壓配電裝置。總油量在60公斤以上，如油浸電壓互感器，應有貯油設施或擋油設施。（3）連接母線、電纜、通風管道等穿過墻、樓板及地面留下孔洞，應用耐火材料堵塞，防止充油設備著火后火災擴大。（4）配電室內應配備一定數量的滅火器材。

2.3 車頂電氣設備配置原則

配置于車頂的受電弓與浪涌吸收器是車輛牽引系統的重要設備。受電弓從架空電網上獲得直流1500v電源，浪涌吸收器安裝于受電弓上以防止過電壓。此外，高壓電纜接由于有高電壓大電流的存在，考慮到檢修人員及附近乘客的人身安全以及減少對其他設備的電磁輻射影響，其線路布線安地對于整個電源系統尤為重要，故在設計中應安裝接地開關實現高壓電纜的保護性接地，并應對貫穿車體的高壓電纜采取有效的電磁場屏蔽工藝。

3 電氣設備布線原則

3.1 電線槽布線原則

電線槽布線的主要優點包括：減少可視化線路數量、保護電線、節約空間、操作方便和管理方便等。電線槽布線一般安裝在車下，以下對其設計原則加以分析。

（1）在實際應用中，設計者可以根據設計要求或車輛材質不同，選擇鋁質電線槽或鋼質電線槽。鋁質電線槽比鋼質電線槽輕，屏蔽效果好，但價格更昂貴。（2）由于鋁質電線槽具有較強的平直度，且不易變形，故一般在具有較大空間的前提下使用，且屏蔽功能強；而鋼質電線槽具有易變形性，在使用中具有更強的靈活性，故它可與車下電氣設備共用一個較大空間，安置靈活。（3）為了減少線路之間的耦合現象，在電線槽布線設計時，應該考慮將不同性質、不同受壓線路進行隔離。如將直流與交流線路隔離，將高電壓線路與低電壓線路隔離。如圖1顯示了兩層鋼質電線槽截面圖，可用于隔離交流線路與直流線路等。（4）電線槽的斷面尺寸可由電路中電線數量及電線橫截面積共同決定。（5）在做電線槽設計時，可以考慮對電線槽截面做變形處理，以滿足設備配置空間需求。

3.2 電線管布線原則

與電線槽類似，電線管也包括鋁質電線管和鋼質電線管。由于鋁質電線管具有重量輕，不易變形的優點，同時考慮到減少車廂重量，故大多數城軌車輛都采用鋁質電線管進行布線。鋁質電線管的布線原則：

（1）電線管應盡量緊湊，使其與制動管路之間具有明顯的區域性，增強兩者在功能上和視覺上的區分度，且保證兩者之間最低的線路耦合程度。（2）應合理布置電線管內各電線電纜的空間位置，以增強電線電纜與外部接口線路的可連接性。（3）若管內電線電纜與車下電氣設備連接，則必須考慮分線箱的設置，它為電氣設備和電線管的連接提供通路。電線管與分線箱的實物圖如2所示。

3.3 分線箱布線原則

分線箱作為電氣設備與電線管的接口路線，在設計時應該考慮幾方面要點：

（1）分線箱與其他兩種電線容器一樣，具有鋁質和鋼質，一般采用鋼質分線箱。當設計目標對線路的屏蔽性能要求較高時，采用鋁質分線箱。同時務必考慮分線箱的接地情況。（2）分線箱一般是長方體外形，但可以針對不同的實際情況對其進行局部變形。比如：當分線箱與轉向架、車身橫梁、車鉤等外圍設備產生局部干擾時，需要對分線箱進行局部變寬、變窄、彎曲等變形操作。（3）分線箱的尺寸由電線電纜橫截面積、數量、接口空間、檢修空間等因素決定。（4）位于車鉤和轉向架周圍的分線箱，應保證它與轉向架、車鉤的距離控制在9cm～12cm內。

4 電氣配線設計中應注意的幾點問題

4.1 接地保護。在進行電氣配線設計時，必須考慮電氣設備的接地安全。如在進行電線槽、電線管、分線箱等金屬外殼配置時，必須保證金屬外殼接地良好。匯流箱、配電盤、低壓回路分線箱等電器設備都需考慮接地保護。

4.2 設備及線路隔離。對于距離較近的設備或線路，應考慮其相互之間的信號耦合或干擾，必要時可以采用隔離器對其進行隔離；對于噪聲較大的設備也可使用噪聲隔離器對其進行噪聲隔離，對于高壓回路應保證線路之間的絕緣性能及安全距離，從根源上切除干擾，并保證乘客及檢修人員的人身安全。

4.3 防火保護。防火保護是城鐵車輛系統安全運行的保障，防火保護應以預防為主，線路老化、設備溫度過高、設備使用不當、顧客抽煙點火等都可能引起火災的發生。在運行前，不但需要仔細檢查設備的運行情況，而且還應考慮設計一套完整的自動防火系統。

4.4 耐熱耐寒。在配置制動電阻、逆變器等發熱設備周圍的電氣設備時，需要考慮發熱設備本身及周圍設備的耐熱性。同時，還應考慮車輛在冬季運行時的耐寒功能，以保證電氣設備在不同環境下均能正常工作。

5 結束語

造成城軌車輛運行故障的原因有多種因素，電氣配線系統正常工作是車輛正常運行的保障。在信息社會不斷發展的今天，只有各種信號正確，互不干擾地傳播才能確保城軌交通系統正常高效地運行。

參考文獻

[1]李為為，唐禎敏.地鐵運營事故分析及其對策研究[J].中國安全科學學報，2004（6）.

[2]董力群.軌道車輛電氣配線系統設計要素分析[J].電氣控制，2010（4）.