高速动车组列车电气布线方案优化研究

高速动车组列车电气布线方案优化研究

王振 徐攀峰 孙渤

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省   青岛市  266000

摘要：高速动车组的布线工艺在制造过程中起着重要的作用。布线过程的优化将直接影响到产品的生产效率。在高速动车组列车的设计与施工中，有很多可以优化的方面，包括方案设计、工艺流程、线束走线、线槽布局等，正是通过对其进行优化，才取得了良好的效果。这对于降低成本，优化重量，提高生产效率，提高布线品质都有很大的帮助。本文对高速动车组列车的电气布线方案进行了优化研究。

关键词：高速动车组列车；电气布线方案；优化

1相关概要

中国高速动车组从西门子引进的，到各主机厂对高速动车组进行消化吸收、自主创新，已经走过了十余年的历程。在这段时间里，主机厂要经过很长一段时间的知识与技术积累。主机厂从设计到制造，都在不断地总结经验，以求获得更高的效益，更好的产品质量。在此基础上，本文提出了一种新的解决方案，该方案既能使预设方案更趋合理，又能使产品在生产和加工中更趋合理，从而达到降低产品成本的目的。长期以来，动车组的电气布线设计和生产工艺都有一定的优化空间。

2高速动车组列车电气布线的现状

CCU（车辆中央处理单元）就像一个多单位的“大脑”。负责对重要系统如牵引系统，刹车系统，网络系统，高压系统，辅助系统进行协调。同时，根据线路状况、气象状况及列车自身状况，对各个系统发出运行指示，并对牵引系统、制动系统、网络系统、高压系统及辅助系统的运行状况进行监测。各设备之间的信息交流主要是通过MVB总线与WTB的列车级总线来实现的。

就像列车的控制单元是列车的“大脑”，而通讯和供布线缆则是列车的“血管”，为每台设备提供信号、通讯传输和供电。高铁线路的配线是由列车线路、列车内部线路和列车底部线路组成的。线缆主要是通过车体的线孔在设备之间运行，它依靠金属电气线槽来对线缆表面进行物理保护，并对线缆展开温度控制，同时还可以对信号线电源线进行电磁屏蔽保护。以CRH380B型短编动车组为例，它的整个列车由8个车厢构成，每个车厢内的信号、通讯及动力线缆大约12000条。所以，如何对线槽的形式和结构进行安全地设计，对线槽的材料进行精确的选择，并对信号通信线缆和电力线缆的路由路径进行合理的规划，这些都是设计部门在前期要做好的基础工作。每个工艺文件的制定，工序顺序的安排，生产物料和模具的配置，生产场地的规划，都是非常重要的。

3高速动车组列车电气布线设计方案分析

3.1线槽的设计方案

当前，高速动车组列车车厢（底板）的配线均为铝制导线。按照线缆的电压系统（直流－直流系统和交流AC系统）和电压等级（高压、中压、低压、信号线缆），在一个完整的线槽中可分为四个区域。线槽的大小是根据相同线路中线缆的个数来确定的，它被设置在汽车的车身和车身的侧面。由于线缆在离线槽内安装的大多是大直径和大电流的线缆，所以离线槽、内线槽的强度应首先考虑。

3.2线缆走线路径的设计方案

高速动车组列车的线缆线路有三种，分别为：车顶至车内、车内至车内、车内至车下。从车厢顶部向车厢内延伸的主控与通讯线路，由主闸、车厢顶部弓网等高电压控制元件构成。电缆线路主要是通过在靠近车顶高电压元件的地方，在车顶表面上穿孔来实现的。通过电缆后，再进入车载，沿着线路的内壁或地板的线槽，到达指定的布线区及设备，以电控箱为主。根据线缆的个数及直径，选用适当的封口材料，例如锁边、金属凸缘及接缝管子等，通过线缆后再封口。从车内引出的电缆主要包含了对车内部分电气设备的供电和控制，比如电气控制柜至乘客信息娱乐系统主机、空调电气控制柜及空调机组、车载安全控制系统（ATP）至驾驶员室。大部分的布线路径都是这样的，首先，沿着连接点高度的隔墙，沿着水平和纵向线槽，然后，移动到地板线槽中，接着，在目标设备附近，线槽中出现孔洞的地方，接着，沿着水平和纵向线槽，沿着隔墙，一直到设备连接点等高度。汽车动力装置、动力装置和刹车装置与汽车电气控制柜和空调控制柜之间的动力电缆和通讯控制电缆的主接头。以辅助换流器为例，由于其是全车380VAC总线的电源装置，需将数条直径约240平方米的电缆从下方装置与车载控制器相连。首先，线缆通过底板通道，通过底板通道进入底板通道，再通过底板通道进入底板通道，再通过底板通道，最后到达目的电控箱。举例来说，这个充电装置为整个汽车的110伏直流总线提供动力，而一些150平米的布线则必须从汽车下面的装置连接到汽车的控制室。首先，线缆通过底板通道，通过底板通道进入底板通道，再通过底板通道进入底板通道，再通过底板通道，最后到达目的电控箱。

4高速动车组列车电气布线方案优化研究

4.1车内布线的优化工艺流程

传统的动车组线路布线方法是将地面线槽贴好，再将地面与顶棚的线路回接并在列车内部布线。这两部分的操作者在工作时可能会互相干涉。天花板上的布线只可由一架梯子连接。楼梯下方有影响地面布线人员作业的线槽及线束。另外，梯子还可能破坏布线，造成安全隐患。另外，在高空作业时，人们所用的工具也会发生跌落事故。为此，需适时调整施工流程，先进行顶棚布线，再进行地面线槽的粘接，同时实现立体布线，合理安排人员，以提高工人的工作效率，减少布线时线束的损伤，提升产品的品质与产能。

4.2前期准备

在进行电气布线设计时，要对布线电路及设计的结构有一个全面的了解，并与线束布局的特征象结合，建立布线的机械模型，也就是布线支架、线槽、车身等机械形状的构造。按照设计图进行准确地装配，创造出一个立体的机械布线环境。另外，对于所要求的电子元件，例如不同型号的连接器，插头，终端，以及其他电子元件，也要按照设计图来设定它们的电气外形。EPD模组用来确定电子元件之种类及设定一般3D元件之电性能。这些信息被储存在一个目录中，从而建立了一个仅在使用时才被调用的电子部件库。

4.3主线束到连接器点位电气线束的敷设

目前，大部分电气设计软件仅能完成主线束－电连接器互联布线，既不能体现连接器节点的连接信息，也不能完全展示线束布置路线及空间分布，影响了线路布线效率及后续工程设计的直观性。在此基础上，利用二次开发工具条，对已有的电路进行了预设，并对电路进行了优化。该方法利用XML建立了一个功能模块，并把这些功能模块转化成一个XML格式的文件，该文件可以被程序所识别。采用对电子布线功能进行组合的方式，可以在整机中自动地完成电气布线，从而解决了目前电子布线设计中所面临的难题。同时，将工艺设计与布线设计相结合，对线束敷设路径、空间布局、转弯半径等布局条件进行了有效的验证。

4.4布线铺设

因为线束本身就是一条中空的通道，所以不能进行布线，而且直径只是一个估算，和真实情况有一定的差别。所以，必须把电线安排在电线束的里面。在此基础上，利用二次开发的方法，完成了电子元器件的布线。

4.5报表数据的输出

在布线结束后，按实际要求，将制作好的线束的布线情况，例如：布线的名称，布线的种类，线径，长度等。采用EHF模组进行布线，便于使用者对布线进行整理。建立产品型号文件，输入EHF模组，确定电线的参数。根据所建立的三维模型，使用工程制图模组，输出平面工程图纸，并形成企业标准的图纸构架。

5结语

通过对高速动车组列车电气布线流程的研究，能够在设计阶段及时发现问题，对其进行优化与改善，同时能够得到准确的2D生产数据，为生产提供理论依据。文章对高铁线路的电气布线工艺进行了研究，并对其进行了理论上的探讨，对高铁线路的电气布线工艺进行了初步的探讨。同时，该方法也能节约线束物料，减少工人的劳动强度，减少在实际生产中出现的修改、返工现象，从而提高产品的制作效率。

参考文献：

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[3]文强,董力群,赵婷婷.基于CATIA的动车组电气系统电气布线工艺应用研究[J].铁路技术创新,2014(04):54-57.