軌道交通中的電氣自動(dòng)化布線方式分析

王亮　楊朝青　杜振濤

摘 要：文章分析了軌道交通中電氣自動(dòng)化布線應(yīng)當(dāng)遵循的幾大原則，同時(shí)圍繞電氣自動(dòng)化布線模塊化思想、電氣自動(dòng)化布線電磁兼容性等方面對(duì)軌道交通中的電氣自動(dòng)化布線方式進(jìn)行分析探討。旨在按要求遵循電氣自動(dòng)化布線原則，維護(hù)軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全與穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：軌道交通；電氣自動(dòng)化；遵循原則；布線方式

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.381 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0065-02

1 剖析軌道交通中電氣自動(dòng)化布線應(yīng)遵循的基本原則

1.1 遵循安全可靠性原則

大多數(shù)時(shí)候，城市軌道交通屬于動(dòng)力分散式車(chē)輛類(lèi)型，針對(duì)此類(lèi)型車(chē)輛在敷設(shè)管線時(shí)，應(yīng)考慮到乘客安全性，因而在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)添加一些防護(hù)設(shè)備。所選電纜應(yīng)在BS6853-Ib等級(jí)以上，相應(yīng)的防火等級(jí)也需滿足國(guó)家規(guī)定與行業(yè)要求。結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，使用在軌道交通中的電線電纜溫度承受力應(yīng)在125℃以上，且用于制作電纜的材料應(yīng)全部使用無(wú)鹵低煙耐火電纜或者無(wú)鹵低煙阻燃電纜。除此之外，發(fā)熱設(shè)備需同電纜束之間保持足夠距離，尤其是高壓電器線路應(yīng)確保其良好的絕緣性，務(wù)必確保設(shè)備安裝穩(wěn)定性，即便是受到強(qiáng)大沖擊力影響而發(fā)生移動(dòng)，也不會(huì)影響整個(gè)軌道交通運(yùn)營(yíng)。值得一提的是，還應(yīng)做好防松措施，確保其運(yùn)營(yíng)安全和可靠。

1.2 遵循車(chē)內(nèi)空間最大化原則

軌道交通管線與設(shè)備安裝環(huán)節(jié)，還應(yīng)考慮到車(chē)輛剩余空間最大化，目的在于為乘客盡可能的創(chuàng)造出更大活動(dòng)區(qū)域，因此在具體布置環(huán)節(jié)，除了盡量降低噪聲影響，考慮乘客視覺(jué)感受外，還應(yīng)便于司機(jī)操作，諸如：布置一些易于觀察的信號(hào)和儀表等。于城市軌道交通而言，電纜布線、線纜校對(duì)、絕緣耐壓、管線槽、電纜下線和線號(hào)打印等均是需要考慮的內(nèi)容，且在具體布線環(huán)節(jié)，無(wú)論是哪一工序出錯(cuò)均會(huì)影響到整個(gè)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)安全。

1.3 遵循重量平均分配原則

據(jù)了解，在相同一個(gè)單元之中，雖車(chē)輛不同但承擔(dān)的重量卻是相同的，此情況有利于實(shí)現(xiàn)車(chē)輛制動(dòng)力與牽引力，可以維護(hù)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)性；而在相同一輛軌道交通中，應(yīng)采取對(duì)稱(chēng)分布的方式，即遵循重量平均分配原則，有助于減少或抑制偏載現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

1.4 遵循經(jīng)濟(jì)性原則

設(shè)備安放，除考慮到車(chē)輛空間大小外，還應(yīng)確保使用電纜的平直性，防止存在迂回情況，盡可能的的選擇模塊化操作方式，在縮短工作時(shí)間的基礎(chǔ)上，還有助于節(jié)約經(jīng)營(yíng)成本。

1.5 遵循安裝與維修方便性原則

在實(shí)際的軌道交通電氣自動(dòng)化布線操作中，應(yīng)盡量選擇模塊組裝方式，這一方式在操作性能方面表現(xiàn)良好。加之車(chē)輛在運(yùn)行環(huán)節(jié)會(huì)應(yīng)用到這樣或那樣的設(shè)備，因而預(yù)留一定維修空間非常有必要，諸如：輔助電路、控制信號(hào)電路、車(chē)輛主電路和控制電路等，此外還應(yīng)配置一些專(zhuān)用故障報(bào)警器。

2 解讀軌道交通中的電氣自動(dòng)化布線方式

2.1 全面遵循電氣自動(dòng)化布線模塊化思想

所謂模塊化思想，主要是按一定規(guī)律或要求分解體積龐大且構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)，使其形成多個(gè)小規(guī)模，小耦合性的模塊。據(jù)了解，在軌道交通整個(gè)生命周期中均涉及到模塊化思想，即從設(shè)計(jì)—工藝—制造—開(kāi)拓市場(chǎng)—售后服務(wù)結(jié)束等一系列過(guò)程均會(huì)涉及到模塊化思想。每一環(huán)節(jié)均能夠在模塊化思想的利用下避免出現(xiàn)重復(fù)勞動(dòng)的情況，并且還利于各功能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，最終起到效率提升，成本降低，利于升級(jí)與維護(hù)的目的。

其中，于電氣自動(dòng)化布線來(lái)講，模塊化思想最為明顯的特征在于線束化與功能區(qū)域劃分。首先針對(duì)第一個(gè)特征，需要在電氣機(jī)械化設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用下展開(kāi)，除了大型且獨(dú)立的空調(diào)控制柜和變流器等電器設(shè)備外，還能劃分出車(chē)端電器柜、高壓箱和中低壓箱等功能區(qū)域。各個(gè)區(qū)域的內(nèi)部布線相對(duì)獨(dú)立，且各功能區(qū)域間需在整車(chē)布線線槽的利用下連接不同等級(jí)的線束，基于此在電氣原理設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)便需要圍繞這一工藝進(jìn)行分析與考慮。針對(duì)電氣原理圖之中涉及到的電器元件，除了需了解其主要構(gòu)成（如：門(mén)控系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)）外，還需對(duì)其所處在的空間區(qū)域內(nèi)的電器有所了解，如：車(chē)下高壓箱、司機(jī)室隔墻電器柜和二位端電器柜等。需注意的是，元器件空間位置布置的是否合理在很大程度上影響著各個(gè)功能區(qū)域所展現(xiàn)出的獨(dú)立程度，且還直接決定了電氣自動(dòng)化布線所展現(xiàn)出的模塊化效果。

2.2 充分了解電氣自動(dòng)化布線的電磁兼容性

軌道交通中涉及到的電氣功能越來(lái)越多，車(chē)輛電磁環(huán)境隨之變得復(fù)雜，而這便要求在電氣自動(dòng)化布線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)其電磁兼容性有所了解。

結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，干擾對(duì)象、干擾源和傳輸途徑共同構(gòu)成了電磁干擾三要素，單單對(duì)布線工藝設(shè)計(jì)而言，其主要是經(jīng)由削弱電磁干擾或者掐斷電磁干擾的形式來(lái)講電磁兼容性問(wèn)題解決，但大多數(shù)時(shí)候，另外兩個(gè)要素均不是布線能夠決定的。無(wú)論是削弱還是掐斷電磁干擾的傳輸途徑，均需要使用到電纜分級(jí)與屏蔽等方式。

所謂電纜分級(jí)實(shí)際上指的是按照不同敏感度和干擾強(qiáng)度將電纜分成若干個(gè)等級(jí)，不同等級(jí)間的電纜需保持足夠距離，或者在敷設(shè)不同電纜時(shí)，應(yīng)盡可能的便出現(xiàn)干擾耦合問(wèn)題。諸如：按需把電纜劃分成5個(gè)等級(jí)，其中級(jí)號(hào)越小所代表的干擾強(qiáng)度就越低，相應(yīng)的敏感程度越高（如表1）。

一般情況下屏蔽可分兩種情況進(jìn)行分析。第一種是防止自身對(duì)外界產(chǎn)生干擾，諸如：牽引電機(jī)電源線等；第二種是防止外界干擾到電纜，諸如：低壓信號(hào)線。在實(shí)際的軌道交通電氣自動(dòng)化布線操作中針對(duì)屏蔽方式的選擇，應(yīng)圍繞電纜本身帶有的屏蔽層、金屬線槽和金屬軟護(hù)套管等內(nèi)容進(jìn)行分析與選擇。屏蔽體接地設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到屏蔽的效果，也是工藝設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)共模干擾敏感的電纜宜采用單點(diǎn)接地，因?yàn)槎鄠€(gè)接地點(diǎn)間的電位差會(huì)在屏蔽體中形成電流。該電流會(huì)在電纜兩端產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，從而使電纜中的信號(hào)失真。

2.3 科學(xué)把控電氣自動(dòng)化布線安全性

城市軌道交通大多為載人專(zhuān)用，那么在具體的電氣自動(dòng)化布線環(huán)節(jié)，除了考慮基本的設(shè)備安全外，還應(yīng)當(dāng)考慮到乘客、設(shè)備管理者與維護(hù)人員的生命安全。單從乘客安全的角度進(jìn)行考慮電氣自動(dòng)化布線，便需要圍繞觸電與火災(zāi)等內(nèi)容進(jìn)行。

查閱大量文獻(xiàn)資料可知，電纜過(guò)載連續(xù)發(fā)熱會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速提高溫度，進(jìn)而便會(huì)引發(fā)火災(zāi)問(wèn)題，即便在某些時(shí)候未立即造成火災(zāi)，也會(huì)因溫度快速升高而加速絕緣層老化。為將電纜過(guò)載發(fā)熱等類(lèi)問(wèn)題解決，第一步要做的便是分析電纜預(yù)期運(yùn)行的環(huán)境溫度、持續(xù)工作時(shí)間、流過(guò)電流I的大小、預(yù)計(jì)壽命和敷設(shè)類(lèi)型等，隨后再結(jié)合這些問(wèn)題將等效電纜電流Ic大小確定出來(lái)。

Ic=

上式之中，K1為預(yù)期環(huán)境溫度修正系數(shù)；

K2為敷設(shè)類(lèi)型修正系數(shù)；

K3為預(yù)期電纜壽命修正系數(shù)；

K4為不持續(xù)工作時(shí)，短時(shí)間內(nèi)電流修正系數(shù)（持續(xù)性工作時(shí)，K4等于1.0）。

其中K1、K2、K3、K4等的值均能按照具體情況一一對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)中的表格與公式進(jìn)行分析，即利用查表與計(jì)算等方式獲得答案。當(dāng)確定出Ic的值后，再依次對(duì)照表中情況進(jìn)行查表與圓整，進(jìn)而便能將電纜截面積確定出來(lái)。一般來(lái)講，只需要知道電纜截面積，便能有效防止出現(xiàn)電纜過(guò)載發(fā)熱情況。值得一提的是，電纜絕緣層發(fā)生破壞的原因大致有三種，即老化、割傷和應(yīng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軌道交通隨社會(huì)逐漸發(fā)生而逐步獲得完善，而文章主要闡述的是軌道交通中的電氣自動(dòng)化常見(jiàn)的幾種布線方式，通過(guò)對(duì)電氣自動(dòng)化布線應(yīng)遵循的幾大原則出發(fā)，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，從布線模塊化思想和電磁兼容性等方面對(duì)布線方式進(jìn)行分析探討。

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