馬來(lái)西亞安邦延伸線屏柜設(shè)計(jì)探討

劉聰

【摘 要】本文闡述了馬來(lái)西亞安邦延伸線項(xiàng)目屏柜的設(shè)計(jì)思路，從電器設(shè)備布置、操作維護(hù)、電氣防護(hù)、通風(fēng)、EMC等方面對(duì)如何進(jìn)行屏柜設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】馬來(lái)西亞安邦延伸線；屏柜；設(shè)備布置；操作維護(hù)；電氣防護(hù)

1 概述

馬來(lái)西亞安邦延伸線車輛為輕軌車輛，列車編組形式：+D*M*D+。車輛采用AC380V交流母線貫通全車的并網(wǎng)供電形式，每列車設(shè)置三臺(tái)輔助逆變器和三個(gè)蓄電池充電機(jī)模塊為車輛提供交流和直流電源。根據(jù)功能特點(diǎn)，D車司機(jī)室設(shè)有司機(jī)室電器柜和CBTC （Communication Based Train Control基于通信的列車控制）機(jī)柜，客室設(shè)有電器柜和設(shè)備柜；M車客室設(shè)有電器柜和設(shè)備柜；D車和M車車底均設(shè)有低壓箱和蓄電池箱。

2 屏柜設(shè)計(jì)存在的困難

和以往項(xiàng)目A、B型車輛以及安邦線既有車輛相比，安邦延伸線司機(jī)室屏柜存在以下不同之處：

a） 車輛寬度較A、B型車均窄，且司機(jī)室空間也較其他車型??；

b） 既有車輛含逃生梯，安裝在司機(jī)室隔墻處，新車需與既有車輛保持一致；

c） 既有車輛未安裝CBTC系統(tǒng)，而新車需增加CBTC系統(tǒng)。

根據(jù)車輛控制原理，司機(jī)室屏柜中需要布置列車控制相關(guān)的所有電器設(shè)備和乘客信息系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，主要有DC110V供電斷路器、旋鈕開關(guān)、網(wǎng)絡(luò)模塊、司機(jī)室控制主機(jī)、數(shù)字視頻錄像機(jī)等。由于司機(jī)室空間較小，在進(jìn)行初步的設(shè)備布置之后，司機(jī)室內(nèi)只能布置一個(gè)屏柜，較A、B型車輛少一個(gè)屏柜。而CBTC機(jī)柜安裝車輛信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，也需要安裝在司機(jī)室屏柜中，這樣如何合理的進(jìn)行電器設(shè)備布置使得屏柜設(shè)計(jì)更優(yōu)化成為此項(xiàng)目的一個(gè)重難點(diǎn)。

3 屏柜設(shè)計(jì)

基于上述難點(diǎn)，并從車輛控制原理進(jìn)行分析，將電器設(shè)備按照電壓等級(jí)進(jìn)行劃分，然后根據(jù)控制功能進(jìn)行分級(jí)，再根據(jù)屏柜內(nèi)電器設(shè)備類型進(jìn)行布置，綜合考慮屏柜的可維護(hù)性、電氣防護(hù)、通風(fēng)散熱、EMC、照明等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 電器設(shè)備分類布置

根據(jù)整車車輛控制原理，對(duì)屏柜內(nèi)電器設(shè)備進(jìn)行分類布置。

將AC380V供電回路和DC110V主供電回路的元件布置在車底低壓箱內(nèi)。其中AC380V回路主要包含了空壓機(jī)、制動(dòng)電阻風(fēng)機(jī)、液壓制動(dòng)單元等交流斷路器、接觸器，DC110V主電路主要包含了主熔斷器、二極管及相應(yīng)的控制繼電器等。

考慮到AC220V漏電斷路器用于控制方便插座，可能需要經(jīng)常操作維護(hù)，故將AC 220V漏電斷路器以及其他的DC110V元器件安裝在車上屏柜內(nèi)。

根據(jù)原理圖，將電器設(shè)備按照列車級(jí)和車輛級(jí)進(jìn)行區(qū)分，列車級(jí)的元器件盡量布置在司機(jī)室電器柜中，而車輛級(jí)的元器件以及其他相關(guān)設(shè)備安裝在客室電器柜和設(shè)備柜中。該設(shè)備布置方案控制分級(jí)較為明顯，列車級(jí)的控制元件大多安裝在司機(jī)室內(nèi)，車輛級(jí)的控制元件安裝在客室內(nèi)。

3.2 屏柜內(nèi)設(shè)備布置

電器設(shè)備的布置應(yīng)本著可操作性和可維護(hù)性的原則，設(shè)備安裝應(yīng)便于司機(jī)操作以及維護(hù)人員檢修。下面主要以D車司機(jī)室電器柜、CBTC機(jī)柜、客室電器柜和低壓箱為例對(duì)馬來(lái)西亞安邦延伸線的屏柜內(nèi)設(shè)備布置作具體說(shuō)明。

3.2.1 D車司機(jī)室電器柜和CBTC機(jī)柜

D車司機(jī)室電器柜安裝在司機(jī)室屏柜上部，柜外內(nèi)裝前后均可開門，柜內(nèi)主要有微型斷路器、旋鈕、里程計(jì)、網(wǎng)絡(luò)模塊、繼電器、接觸器、溫?zé)煆?fù)合探測(cè)器等設(shè)備。

D車司機(jī)室繼電器柜均設(shè)計(jì)成三層結(jié)構(gòu)：

第一層，面向司機(jī)室側(cè)安裝有面板電器，考慮司機(jī)需要對(duì)微型斷路器、旋鈕等進(jìn)行操作和觀察，故將其安裝在面板上，且在外部?jī)?nèi)裝門上設(shè)有帶孔的可視視窗，司機(jī)可在不打開門的情況下對(duì)其進(jìn)行分合操作。面板通過(guò)鉸鏈固定在骨架上，可旋轉(zhuǎn)打開，方便檢修維護(hù)。

第二層，打開面板后，主要安裝有溫?zé)煆?fù)合探測(cè)器、網(wǎng)絡(luò)模塊、端子排、連接器等。外部進(jìn)入屏柜的電纜主要通過(guò)端子排和連接器進(jìn)行接線。

第三層，面向客室側(cè)安裝有繼電器、接觸器等。

CBTC機(jī)柜安裝在司機(jī)室屏柜的下部，主要安裝有CBTC控制主機(jī)和加速度計(jì)等。因司機(jī)室內(nèi)設(shè)備布局緊湊，空間較小，考慮到CBTC主機(jī)拆卸維護(hù)所需空間等因素，將CBTC設(shè)備的正面朝客室側(cè)安裝，接線端朝司機(jī)室側(cè)，加速度計(jì)安裝在接線端的下方。這樣不僅增大了設(shè)備的維護(hù)空間，同時(shí)更加方便設(shè)備的檢修維護(hù)。

3.2.2 D車客室電器柜

D車客室電器柜內(nèi)主要有微型斷路器、漏電斷路器、旋鈕、繼電器、接觸器、網(wǎng)絡(luò)模塊、客室廣播控制機(jī)柜、電子制動(dòng)控制單元等設(shè)備。

D車客室電器柜分兩層結(jié)構(gòu)，

第一層，從上到下依次安裝面板電器、客室廣播控制機(jī)柜PACU、電子制動(dòng)控制單元EBCU、端子排等。面板電器主要安裝微型斷路器、漏電斷路器、旋鈕、火災(zāi)報(bào)警控制器，打開內(nèi)裝門后即可對(duì)其進(jìn)行操作。此面板通過(guò)鉸鏈固定在骨架上，可以旋轉(zhuǎn)打開。

第二層，面板電器后面安裝繼電器、接觸器、網(wǎng)絡(luò)模塊等設(shè)備。柜體內(nèi)左右兩側(cè)均設(shè)有端子排，柜體上部和底部均設(shè)有連接器。外部進(jìn)入屏柜的電纜主要通過(guò)端子排和連接器進(jìn)行接線。

3.2.3 D車低壓箱

D車低壓箱安裝在車底，柜內(nèi)主要有AC380V交流斷路器、接觸器、變壓器以及DC110V主電路的控制元件?；谙嗤O(shè)備集中布置和不同電壓等級(jí)分開布置的原則，正面左側(cè)主要安裝AC380V電器元件，右側(cè)主要安裝DC110V電器元件。背面上方為對(duì)外進(jìn)出線接口，下方為接線端子排。其具體布置如圖5所示。

3.3 電氣防護(hù)

適當(dāng)?shù)碾姎夥雷o(hù)是確保操作人員人身安全的重要手段。屏柜內(nèi)電器元件的電壓等級(jí)包含了Ⅰ～Ⅲ等級(jí)的電壓。在進(jìn)行屏柜設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)以下幾種方法來(lái)進(jìn)行電氣防護(hù)：

1） 車上電器柜外均設(shè)有內(nèi)裝柜，可與客室隔離。

2） 車下低壓箱和蓄電池箱的IP等級(jí)達(dá)IP54，可使電器元件與外部隔離。同時(shí)外部箱門上設(shè)有警示標(biāo)志和安全標(biāo)志，用來(lái)提醒操作人員應(yīng)當(dāng)注意的操作事項(xiàng)。

3） 保護(hù)接地：各屏柜骨架上均設(shè)有接地點(diǎn)，可通過(guò)接地點(diǎn)與車體相連。

3.4 通風(fēng)散熱

各屏柜內(nèi)裝內(nèi)側(cè)均設(shè)有空調(diào)送風(fēng)管道，可以很好的保證屏柜內(nèi)設(shè)備通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)的冷空氣來(lái)達(dá)到散熱的效果，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.5 EMC

各屏柜骨架上均設(shè)有接地點(diǎn)，可通過(guò)接地點(diǎn)與車體相連。

電子設(shè)備均通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接地線與屏柜柜體進(jìn)行接地。

根據(jù)元器件進(jìn)行分類，將不同電壓等級(jí)的元器件分開布置以減少相互之間的干擾。

3.6 柜內(nèi)照明

車上屏柜內(nèi)部上方均設(shè)有檢修燈，檢修燈通過(guò)門上方的行程開關(guān)進(jìn)行控制，打開門后檢修燈接通，可以方便屏柜的檢修維護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

屏柜作為車輛電氣控制系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，直接關(guān)系到車輛的正常運(yùn)營(yíng)，應(yīng)本著安全性、可靠性、可維護(hù)性的設(shè)計(jì)原則，從設(shè)備布置、電氣防護(hù)、通風(fēng)散熱、EMC等多方面進(jìn)行綜合考慮。馬來(lái)西亞安邦延伸線項(xiàng)目屏柜設(shè)計(jì)與其他項(xiàng)目相比有其相似性和特殊性，可為其他項(xiàng)目的屏柜設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

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【2】 EN 50153-2002 《鐵路應(yīng)用 機(jī)車車輛 電氣隱患防護(hù)的規(guī)定》

【3】 EN 50121-2006《鐵路設(shè)施 電磁兼容性》

【4】 TB/T 2889-1998《電氣化鐵道低壓交流配電屏（柜）技術(shù)條件》