動車組布線輕量化設計及分析范文

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《量化歷史研究》2015年第1期

摘要:布線設計作為動車組的重要組成部分，輕量化布線設計在改善動車組的運行質量和效益有著重要的意義，但由于此部分復雜且不易直接被測量，往往被忽略。簡要介紹輕量化設計的意義，并就動車組布線設計中如何進行輕量化設計和常用的一些輕量化措施進行探討，同時為后續動車組布線輕量化設計提供參考。

關鍵詞:動車組;布線;輕量化

0引言

隨著我國經濟的高速發展，人們的生活節奏也在加快。動車組尤其是高速動車組作為一種快捷的交通工具之一，同樣也處于高速發展的階段。其中，輕量化設計及制造是軌道交通發展的一個重要方向。動車組輕量化可以減小列車運行的阻力，進而減少車輛加減速及運行的牽引力，同時減少制動能耗，可以有效地節能;可以減少運行的沖擊載荷，提高車輛運行穩定性，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，降低線路建設和車輛的維護保養成本。同時，在減輕噪聲和振動環境保護方面也有明顯的提升。

1布線輕量化設計

動車組布線的重量主要包括以下幾個方面:①電纜重量(主輔控以及信號通訊電路電纜)。②布線結構件(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、套管、膠帶等輔料)等。

1．1電纜輕量化設計

對于布線專業，電纜的選擇和設計是布線專業核心的部件，其中電纜的重量在整個布線重量占據很大比重，因此可以著重從電纜方面進行輕量化設計。

1．1．1選用輕量化電纜

盡管目前電纜的生產制造采用相同的標準，但不同的廠家在電纜設計的細節和材料的配比不完全相同，導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

電纜動車組車輛上存在不同的電壓等級的電路，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。對于電纜，也存在不同電壓等級的電纜，其重量也有很大的差別。

1．1．3合理選擇護套電纜

由于電纜的使用環境不同，同一電壓等級同截面的電纜，分無護套電纜和帶護套電纜。在設計過程，無護套電纜一般用于客室有防護區域，帶護套電纜用于車外無防護區域。帶護套電纜由于增加了護套層，電纜的重量有很大增加。由于目前動車組各項性能的提高，對于一些車外環境，如設備艙都是全密封防護結構，布置于此的電纜可以考慮采用無護套電纜。另外對于部分供電電路，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布線路徑優化設計

影響電纜總重量除了電纜本身的重量外，另一個關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考慮的一個方向。

1．2．1原理設計

優化動車組上有很多電氣部件，如繼電器、自動開關，各類模塊和主機，受總體布置影響，可能會布置到不同的電氣屏柜內。但很多電氣部件之間有關聯連接，往往會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。在進行電氣原理設計過程中，盡量保證有強關聯的部件布置在同一個屏柜內，可以大大節省電纜的長度，進而減輕布線的重量。另外，電源分配可以在每個屏柜設置分線區，確保本屏柜的電源統一分配，盡量避免本屏柜內電氣設備分別單獨從其他屏柜引電源線，會大大增加電纜的數量。

1．2．2布線路徑

優化客室布線受內裝及通風系統影響，在客室左右側的電纜基本上無法直接布線過去，一般都是在客室端部設置布線線槽，將電纜布置過去。但對于某些項目，只有一個屏柜，布置在客室的一側，對于客室另外一側的電氣設備接線時，就需要從一端或者二端繞過去接線。如圖2布線路徑1，可以看到整個布線路徑有很大的浪費。通過與內裝和通風系統的溝通，在屏柜頂部區域設置布線線槽，直接從屏柜區域頂部布線，優化為布線路徑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，鋁板和鋁合金型材件重量相當，但不銹鋼和碳鋼的重量約是鋁材的3倍。因此，在強度允許的情況下，優先選用鋁材。若鋁材強度不夠，可以適量增加鋁材的厚度，以增加其強度。對于一些戶外惡劣環境，可以用鋁材加防銹蝕鍍層處理。同時選定材料完成結構設計后，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優化布線結構件

在布線設計過程中，出于布線工藝的考慮，往往會單獨設置布線線槽。但實際線槽安裝的位置有內裝和通風風道的各種梁和安裝結構，不僅結構復雜，還容易造成空間的干涉。可以綜合考慮，設計一種安裝到車體上的結構件，電纜可以敷設在結構件上，同時部分內裝(如頂部側墻板)及風道安裝到該結構件上。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結語

本文介紹了動車組布線輕量化設計的一些措施和方法，并在馬其頓動車組項目進行了部分運用。該車輛已于2016年2月8日上線運營，截止到2017年10月份，累計運營里程約35萬km，效果良好。同時，對于后續動車組布線輕量化設計也有一定的參考意義。

參考文獻:

［1］EN50343鐵路應用，動車組車輛布線規則［S］．

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

［3］EN50306鐵路應用，鐵路機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．中車株洲電力機車有限公司，2．株洲聯誠集團控股股份有限公司