轨道交通布线中应力的影响分析

轨道交通布线中应力的影响分析
发布时间：2022-08-16T06:21:34.729Z 来源：《科学与技术》2022年4月第7期作者：卞伟伦窦一涵[导读] 在轨道交通布线过程中，由于布线路径的限制
卞伟伦窦一涵
中车南京浦镇车辆有限公司江苏南京 210030
摘要：在轨道交通布线过程中，由于布线路径的限制，电缆或波纹管等在布线过程中弯曲产生应力。

为避免弯曲应力对于线束本身及布线可靠性的影响，国标、铁标、欧标等标准中都分别对弯曲半径进行了要求。

在实际生产过程中由于线束成束，不同电缆硬度不同等因素，在达到弯曲半径要求的同时，弯曲半径依旧对布线的可靠性存在着影响。

在本文中以实际生产过程中产生的问题，分析应力对于布线的影响，以及在布线过程中消除应力影响的方法。

关键词：应力变形弯曲半径布线可靠
一、应力对于电缆的影响
在轨道交通布线中，应力对电缆的性能产生的影响，主要体现为电缆在受到拉力时承受法向应力，以及电缆在弯曲过程中受到切应力。

硬件分为两大部分：模拟部分电路设计和数字部分电路设计。

1、电缆中的法向应力的影响
电缆在受到法向应力时，主要表现为电缆拉伸，由线芯及绝缘层受力，根据《EN50264-1：铁路应用- 具有特殊防火性能的铁路车辆电力和控制电缆》第 1 部分：一般要求中的要求，电缆的绝缘料的试验要求中规定电缆绝缘层不同材料的抗张强度的实验数值（如表1所示）：
表2 硬圆铜线的抗拉强度
为保证绝缘层及线芯的性能，绝缘层与线芯受到的法向应力不得大于表中的应力。

在实际布线过程中，需注意过度拉扯线束，造成绝缘层与线芯受损。

由于车辆运行时电缆应力的测量较为困难以及轨道车辆的安全系数，为了保证线缆的状态，布线完成后需保证电缆无受力紧绷状态。

除电缆拉伸外，电缆吊挂时电缆的重力使电缆受到拉伸应力。

为了保证应力在允许范围内，根据GB/T 34571-2017中标准，电力电缆、多芯电缆和电缆线束安装时，电缆水平敷设时安装间距不大于300mm，电缆垂直敷设时安装间距不大于500mm；低压电源用单芯电缆单独安装时，电缆水平或垂直敷设时两固定附件之间的安装间距不大于150mm，终端接触点与第一个附件之间安装间距不大于150mm。

GB/T 34571-2017中标准为了保证电缆能够承受应力，规定对于用于连接机车车辆内部不同位置中的各个电气部件的单独敷设的单芯电缆，或者并排敷设的电缆，应具有至少 1.0 mm2的标称导线横截面积。

车辆至车辆或车辆至转向架的活动电缆布线，应特别小心地选择最小横截面积，以便获得必要的机械强度。

2、电缆中的切应力的影响：
电缆在弯曲过程中受到切应力，为了控制切应力的大小，保证电缆性能，在布线过程中需根据铁标、国标、欧标中的规定，对于电缆的弯曲半径进行控制，以保证线束不会受到过大的切应力，对电缆性能造成影响。

轨道交通常用标准的弯曲半径要求如表3所示：
三、应力对于线束的影响
1、如图2所示，该结构为电机三转六连接器，由于模块化的需要，该部位连接器为制作完成状态，需要将连接器安装到连接器支架上。

连接器九根大线的应力作用下，需要非常大的向上推力才能将连接器推到安装支架位置，仅靠人力无法直接完成，使用液压升降车将连接器顶到支架处时，由于应力过大，无法调节支架位置放置螺栓。

问题分析:无法在现有应力大小的条件下完成布线安装，需要减少线束应力。

解决方案:现场拆除线束两边线槽盖板，将两边线束成束的扎带去除，逐根调节线束的弧度，通过增加弯曲半径，减小成束直径的方法来降低线束应力，完成安装。

图1 图2 图3
2、如图2所示，波纹管成束捆扎后，应力过大，导致扎线盖板变形。

当波纹管成束后，应力过大，将波纹管向盖板翻边上捆扎时，支架翻版变形。

问题分析：在盖板强度不变的情况下，为保证盖板完好不变形，需减少波纹管成束后的应力。

解决方案：现场拆除盖板末端处的一根扎带，增加弯曲半径，调整第二根扎带仅固定两根波纹管，其他波纹管在固定后的两根波纹管上完成捆扎。

通过增加弯曲半径，减小成束直径的方法来降低线束应力，完成安装。

3.如图3所示，电气柜上部进线由于各方向来线较多，造成线束汇合捆扎后，线束直径过大，线束应力过大，支架上卡式吸盘在应力作用下损坏。

问题分析：线束过多，无布线路径，造成线束成束直径过大。

解决方案：现场在图3红色位置增加布线支架，将司机室方向进线与客室方向进线单独走线。

将司机室方向进线与客室方向进线均分成两束在支架两排支架孔处使用卡式吸盘及扎带固定，进一步减少线束直径。

四、总结
线束布线在轨道交通中有着非常重要的作用，布线的状态影响着车辆的运行安全，需要合理控制应力的大小，以保证线束布线的状态。

轨道交通布线中应检查电缆是否紧绷，受到过大法向应力；检查电缆的弯曲半径是否符合标准，控制切应力的大小；线束成束时不宜过粗，防止造成线束应力过大。

参考文献：
[1] GB T 3953-2009 电工圆铜线国家标准化管理委员会
[2] EN50264-1铁路应用- 具有特殊防火性能的铁路车辆电力和控制电缆欧洲标准
[3] EN 50343-2014 机车车辆布线规则铁路应用 – 机车车辆 – 布线规则欧洲标准
[4] GBT 34571-2017 轨道交通机车车辆布线规则国家标准化管理委员会
[5] TB T 1759-2016_铁道客车配线布线规则国家铁路局。