铁路客车电气模块化设计技术应用研究

文章编号:100227602(2008)1120013205

铁路客车电气模块化设计技术应用研究

汤恒舟

(南车南京浦镇车辆有限公司客车设计部,江苏南京210031)

摘　要:阐述了铁路客车电气模块化设计的意义和设计原则,介绍了设计内容和应用情况。

关键词:铁路客车;电气;模块化;设计;应用

中图分类号:U270.38+1 文献标识码:B

随着我国铁路旅客列车朝着高速化、智能化和舒适化方向发展,车辆电气系统运行的安全性和可靠性显得越来越重要。车辆电气布线质量是确保车辆电气系统安全运行的关键环节,运用模块化、集成化设计技术是提高车辆电气布线质量的有效手段。

1　国内外现状

1.1　国内现状

我国新造铁路客车电气装置的布线包括布线规格、布线长度、线缆切割、剥线、接线端子压接、电气连接、绝缘耐压试验等。长期以来,车辆电气布线均是现车进行布放,即电气布线的线槽线管、布线配线、电气设备安装均采用人工散装方式,施工工作主要在车辆上现场实施完成。布线主要工艺流程:现车安装线槽线管→现车人工散装布线→现车设备安装和电气连

收稿日期:2008206220

作者简介:汤恒舟(19682),男,高级工程师。接。

这种布线方法存在的问题有:(1)布线不规范,质量难以保证;(2)布线工艺性差,施工困难;(3)不利于产品工业化设计、生产和升级;(4)检修、维护不方便;

(5)部件互换性、系统可靠性差;(6)人为不确定因素多,质量控制、管理难等。特别是电气技术含量高的动车组和高速列车,其车辆电气装置复杂,车辆配线种类、规格多,若采用这种传统的布线方法,问题将更加突出。

1.2　国外现状

世界铁路机车车辆主要供应商如欧洲的AL S2 TOM、BOMBA RDIER、SIEM ENS和日本铁路,从部件设计到整车系统采用了集成设计,大力推广运用模块化和集成化设计技术,从车体结构、内装结构、车下吊挂设备、布管和布线等均采用模块化设计手段,大大提高了部件和系统乃至整车的制造质量及运用的可靠性、安全性,提高了部件和系统的通用性、互换性。

车辆宽度/mm2774车辆最大高度/mm2633

车钩中心线高/mm902

固定轴距/mm1762

车轮直径/mm876

限界符合S.R.C No.10710A《米轨铁路机车车辆限界》

4　试验情况

2006年10月,眉山公司对生产的C45—SDN型敞车样车进行了车体静强度和垂向弯曲刚度试验,试验内容包括纵向载荷试验、垂向载荷试验、顶车试验等。试验结果表明,该车车体所有应力测点在各种工况单独作用下以及按照最大可能组合合成后的应力作用下,都小于相应材料的许用应力,车体的挠跨比也小于TB/T1335—1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的推荐值。车体的刚度和强度亦满足TB/T 1335—1996的要求。

5　结论

(1)C45—SDN型敞车的研制,充分考虑了客户的使用习惯和车辆运营环境,结构新颖,性能良好。

(2)该车采用国内铁路货车成熟可靠结构的先进技术,提高了制动、钩缓等关键部件的使用寿命。

(3)该车主要性能参数及结构尺寸满足图样及技术条件的规定,强度性能符合有关规定的要求。

参考文献:

[1]　严隽耄,成建民.车辆工程[M].北京:中国铁道出版社,1992.

[2]　南车眉山车辆有限公司.C45—SDN型敞车静强度试验报告[R].

2006.

(编辑:郭　晖)

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　设计制造铁道车辆　第46卷第11期2008年11月　

2　车辆电气采用模块化设计的意义

(1)有利于提高设计效率和设计质量;

(2)适应系统设计和专业分工设计发展趋势;(3)有利于大系统或部件之间相互接口设计;(4)大大减少现车布线配线施工工作,有利于电

气布线质量控制;

(5)采用地面电气布线准备工艺,使总装现场整洁化、工艺有序化;

(6)提高了车辆整车电气系统的RAMS 和EMC 性能;

(7)提高车辆电气系统的模块化、标准化、系列化、集成化设计水平;

(8)有利于整车总装质量和总装进度控制。

3　电气模块化设计原则

(1)标准化、专业化、系列化、集成化设计原则;(2)满足RAMS 设计原则;

(3)符合EMC 电磁兼容性设计原则;

(4)具有宽松的机械和电气接口,便于快速生产

和装配;

(5)具有灵活性,可选择性组合、替换和升级、维护、更换;

(6)具有相对独立性、完整性;(7)具有相对通用性和互换性;(8)满足地面电气准备施工要求。

4　车辆电气模块化设计内容和方法

4.1　车辆电气模块化设计内容

对于一个小型电气设备(如个人电脑、打印机)或

一个计算机总线系统,模块化设计和组装已达到积木化程度,但对于结构和布线较复杂的车辆系统来说,必须采用系统设计和分层设计的理念和方法。电气模块化设计既要体现通用性、互换性,同时还要兼顾到特殊性。电气模块化设计具体拓扑结构见图1。例如,按子系统功能进行划分的模块可分为供电电源子系统、电气照明子系统、轴报防滑子系统、列车播音子系统、空调通风子系统、电气采暖子系统、网络通信子系统、其余附属电气子系统等。4.2　综合布线模块的设计

铁路客车电气布线模块化设计就是设计一种集线槽、线束、防护、电气连接为一体的电气布线模块。其主要技术特征有:

(1)采用了线槽、线束、防护、电气连接的系统设计和细分设计理念,并采用电气布线地面准备制作工艺,实现了线槽组成、电气布线的模块化、集成化和RAMS 功能要求

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图1　电气模块化设计具体拓扑结构图

(2)电气模块采用线缆切割、线束制作和固定、出

线防护、连接器连接、线槽线束一体化制造和工装整体安装方式,负荷端采用电气连接器连接技术,集成化程度高,减少了人工手动现场布线引起的质量问题;

(3)电气模块在地面完成线束总成后,再进行绝缘、耐压和线线检测测试,各项检测参数应符合TB/T 1759—2003《铁路客车配线布线规则》、TB/T 1507—1993《机车电气设备布线规则》等标准、规范的要求;

(4)电气模块电气接口清晰,电气性能安全可靠,

安装方便快捷,便于制造和质量控制。4.2.1　电气模块分级设计和节点划分

电气线路布线工程化设计的理想目标是以最少的电气分断节点保证最可靠的电气连接,而电气模块化设计的难点在于怎样合理划分模块及模块间的接口设计。为了实施电气模块化和集成化设计技术,必须对电源和控制信号的传输进行合理的节点设置。节点设置的总体原则是:电源线节点主要是控制节点温升变化和电压损失是否符合标准规定;控制信号线节点主要是控制信号传输的衰减和抗干扰能力,对于高频或列车网络信号应尽可能在车厢内连续传输或采取信号放大措施。布线模块的设计思路是:采用结构和布线一体化设计,按一级布线模块→节点模块→二级布线模块→三级布线模块的设计方案逐步实施。4.2.2　线槽结构设计

线槽结构设计(图2)应从线槽体断面选择、线槽体材料选择、线槽体安装结构选择和电气隔离几方面考虑

。

图2　线槽体结构设计示意图

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41・铁道车辆　第46卷第11期2008年11月