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《量化歷史研究》2015年第1期

摘要:布線設(shè)計(jì)作為動(dòng)車組的重要組成部分，輕量化布線設(shè)計(jì)在改善動(dòng)車組的運(yùn)行質(zhì)量和效益有著重要的意義，但由于此部分復(fù)雜且不易直接被測量，往往被忽略。簡要介紹輕量化設(shè)計(jì)的意義，并就動(dòng)車組布線設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)和常用的一些輕量化措施進(jìn)行探討，同時(shí)為后續(xù)動(dòng)車組布線輕量化設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞:動(dòng)車組;布線;輕量化

0引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏也在加快。動(dòng)車組尤其是高速動(dòng)車組作為一種快捷的交通工具之一，同樣也處于高速發(fā)展的階段。其中，輕量化設(shè)計(jì)及制造是軌道交通發(fā)展的一個(gè)重要方向。動(dòng)車組輕量化可以減小列車運(yùn)行的阻力，進(jìn)而減少車輛加減速及運(yùn)行的牽引力，同時(shí)減少制動(dòng)能耗，可以有效地節(jié)能;可以減少運(yùn)行的沖擊載荷，提高車輛運(yùn)行穩(wěn)定性，確保乘坐舒適度;可以減輕軌道載荷，減小鋼軌的磨耗和變形，降低線路建設(shè)和車輛的維護(hù)保養(yǎng)成本。同時(shí)，在減輕噪聲和振動(dòng)環(huán)境保護(hù)方面也有明顯的提升。

1布線輕量化設(shè)計(jì)

動(dòng)車組布線的重量主要包括以下幾個(gè)方面:①電纜重量(主輔控以及信號(hào)通訊電路電纜)。②布線結(jié)構(gòu)件(線槽、支架、線卡、螺栓等)。③布線附件(接線頭、連接器、軟管接頭及軟管等)。④其他輔料(扎帶、線號(hào)、套管、膠帶等輔料)等。

1．1電纜輕量化設(shè)計(jì)

對(duì)于布線專業(yè)，電纜的選擇和設(shè)計(jì)是布線專業(yè)核心的部件，其中電纜的重量在整個(gè)布線重量占據(jù)很大比重，因此可以著重從電纜方面進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。

1．1．1選用輕量化電纜

盡管目前電纜的生產(chǎn)制造采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，但不同的廠家在電纜設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)和材料的配比不完全相同，導(dǎo)致電纜的重量有很大的差別。

1．1．2合理選擇不同電壓等級(jí)

電纜動(dòng)車組車輛上存在不同的電壓等級(jí)的電路，如原邊供電的AC25kV、DC3kV，輔助電路380V、220V，控制電路110V、24V等不同的電壓等級(jí)。對(duì)于電纜，也存在不同電壓等級(jí)的電纜，其重量也有很大的差別。

1．1．3合理選擇護(hù)套電纜

由于電纜的使用環(huán)境不同，同一電壓等級(jí)同截面的電纜，分無護(hù)套電纜和帶護(hù)套電纜。在設(shè)計(jì)過程，無護(hù)套電纜一般用于客室有防護(hù)區(qū)域，帶護(hù)套電纜用于車外無防護(hù)區(qū)域。帶護(hù)套電纜由于增加了護(hù)套層，電纜的重量有很大增加。由于目前動(dòng)車組各項(xiàng)性能的提高，對(duì)于一些車外環(huán)境，如設(shè)備艙都是全密封防護(hù)結(jié)構(gòu)，布置于此的電纜可以考慮采用無護(hù)套電纜。另外對(duì)于部分供電電路，在滿足使用需求的情況下，可以用多根單芯電纜替代成束多芯線，如某輔助電纜需要3×25mm2的電纜，如使用單根多芯電纜，其重量為1150kg/km，使用3根截面積25mm2的電纜，其重量只有735(245×3)kg/km，可以有效地減重。

1．2布線路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

影響電纜總重量除了電纜本身的重量外，另一個(gè)關(guān)鍵因素就是電纜的長度。因此，如何減少布線電纜的長度，也是布線輕量化需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)方向。

1．2．1原理設(shè)計(jì)

優(yōu)化動(dòng)車組上有很多電氣部件，如繼電器、自動(dòng)開關(guān)，各類模塊和主機(jī)，受總體布置影響，可能會(huì)布置到不同的電氣屏柜內(nèi)。但很多電氣部件之間有關(guān)聯(lián)連接，往往會(huì)造成控制線在不同的屏柜之間來回地連接，造成不必要的線纜增加。在進(jìn)行電氣原理設(shè)計(jì)過程中，盡量保證有強(qiáng)關(guān)聯(lián)的部件布置在同一個(gè)屏柜內(nèi)，可以大大節(jié)省電纜的長度，進(jìn)而減輕布線的重量。另外，電源分配可以在每個(gè)屏柜設(shè)置分線區(qū)，確保本屏柜的電源統(tǒng)一分配，盡量避免本屏柜內(nèi)電氣設(shè)備分別單獨(dú)從其他屏柜引電源線，會(huì)大大增加電纜的數(shù)量。

1．2．2布線路徑

優(yōu)化客室布線受內(nèi)裝及通風(fēng)系統(tǒng)影響，在客室左右側(cè)的電纜基本上無法直接布線過去，一般都是在客室端部設(shè)置布線線槽，將電纜布置過去。但對(duì)于某些項(xiàng)目，只有一個(gè)屏柜，布置在客室的一側(cè)，對(duì)于客室另外一側(cè)的電氣設(shè)備接線時(shí)，就需要從一端或者二端繞過去接線。如圖2布線路徑1，可以看到整個(gè)布線路徑有很大的浪費(fèi)。通過與內(nèi)裝和通風(fēng)系統(tǒng)的溝通，在屏柜頂部區(qū)域設(shè)置布線線槽，直接從屏柜區(qū)域頂部布線，優(yōu)化為布線路徑2，可以大大減少布線的長度，從而更好的減輕布線重量。

1．3．1材料選擇

不同的材料，其密度不同，按照單位重量，其中碳鋼和不銹鋼的重量相當(dāng)，鋁板和鋁合金型材件重量相當(dāng)，但不銹鋼和碳鋼的重量約是鋁材的3倍。因此，在強(qiáng)度允許的情況下，優(yōu)先選用鋁材。若鋁材強(qiáng)度不夠，可以適量增加鋁材的厚度，以增加其強(qiáng)度。對(duì)于一些戶外惡劣環(huán)境，可以用鋁材加防銹蝕鍍層處理。同時(shí)選定材料完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，在滿足使用要求的情況下，可以適量開一些工藝減重孔，以減少零部件的重量。

1．3．2優(yōu)化布線結(jié)構(gòu)件

在布線設(shè)計(jì)過程中，出于布線工藝的考慮，往往會(huì)單獨(dú)設(shè)置布線線槽。但實(shí)際線槽安裝的位置有內(nèi)裝和通風(fēng)風(fēng)道的各種梁和安裝結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還容易造成空間的干涉。可以綜合考慮，設(shè)計(jì)一種安裝到車體上的結(jié)構(gòu)件，電纜可以敷設(shè)在結(jié)構(gòu)件上，同時(shí)部分內(nèi)裝(如頂部側(cè)墻板)及風(fēng)道安裝到該結(jié)構(gòu)件上。不僅可以減輕布線的重量，也可以大大減輕整車的重量。另外，對(duì)于鋁合金車體的中空型腔，在條件允許的情況下，可以考慮在型腔內(nèi)布置橡膠布線線槽，相比鋁制線槽或者型材線槽，其重量也有大幅度下降。

2結(jié)語

本文介紹了動(dòng)車組布線輕量化設(shè)計(jì)的一些措施和方法，并在馬其頓動(dòng)車組項(xiàng)目進(jìn)行了部分運(yùn)用。該車輛已于2016年2月8日上線運(yùn)營，截止到2017年10月份，累計(jì)運(yùn)營里程約35萬km，效果良好。同時(shí)，對(duì)于后續(xù)動(dòng)車組布線輕量化設(shè)計(jì)也有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn):

［1］EN50343鐵路應(yīng)用，動(dòng)車組車輛布線規(guī)則［S］．

［2］EN50264鐵路應(yīng)用，鐵路機(jī)車車輛具有特殊耐火性能的電源電纜和控制電纜［S］．

［3］EN50306鐵路應(yīng)用，鐵路機(jī)車車輛具有特殊耐火性能的電纜－薄壁［S］.

作者：李豐收1；薛曉霞2 單位：1．中車株洲電力機(jī)車有限公司，2．株洲聯(lián)誠集團(tuán)控股股份有限公司