地鐵調(diào)車機(jī)車電氣控制柜結(jié)構(gòu)優(yōu)化

劉平郭，魏 強(qiáng)，高曉芳，楊秋芬

（中車資陽(yáng)機(jī)車有限公司，四川 資陽(yáng) 641300）

電氣控制柜（以下簡(jiǎn)稱“電氣柜”）是機(jī)車的控制中樞，為機(jī)車上關(guān)鍵不可缺少的核心設(shè)備。中車資陽(yáng)機(jī)車有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中車資陽(yáng)公司”）早期設(shè)計(jì)的供國(guó)內(nèi)某城市地鐵線路的調(diào)車機(jī)車（以下簡(jiǎn)稱“調(diào)機(jī)”）電氣柜，存在體積較大、電源開(kāi)關(guān)操作不便、沒(méi)有平臺(tái)化設(shè)計(jì)理念等不足。針對(duì)這些不足，中車資陽(yáng)公司重新設(shè)計(jì)了一種新型的地鐵調(diào)車機(jī)車電氣柜，本文對(duì)該新型電氣柜的改進(jìn)項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

1 中車資陽(yáng)公司早期某型地鐵調(diào)機(jī)電氣柜簡(jiǎn)介

1.1 外形尺寸

柜體外形尺寸為850 mm×350 mm×1 550 mm（寬×深×高），如圖1 所示。

1.2 結(jié)構(gòu)特征

電氣柜柜門(mén)為雙開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，除萬(wàn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)和空氣開(kāi)關(guān)以外的電器件均安裝在柜體內(nèi)部，萬(wàn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)和空氣開(kāi)關(guān)設(shè)置在柜體右側(cè)面，蓄電池總電源閘刀開(kāi)關(guān)位于柜體內(nèi)部。柜體底部通過(guò)4 個(gè)安裝孔與司機(jī)室地板梁固定，頂部通過(guò)2 個(gè)拉板與司機(jī)室隔墻固定。

1.3 存在問(wèn)題

1.3.1 外形尺寸

地鐵調(diào)機(jī)電氣柜安裝在司機(jī)室內(nèi)部，與操縱臺(tái)、座椅等共享司機(jī)室內(nèi)部空間。柜體外形尺寸偏大，影響司機(jī)室內(nèi)部空間。

1.3.2 柜門(mén)

柜體為雙開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，由左門(mén)和右門(mén)組成。柜門(mén)尺寸較大，柜門(mén)變形量精度要求較高，門(mén)鎖鎖桿較長(zhǎng)，機(jī)車振動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生異響。

1.3.3 蓄電池總電源開(kāi)關(guān)

蓄電池閘刀開(kāi)關(guān)位于柜體內(nèi)部，開(kāi)合閘刀開(kāi)關(guān)需要先打開(kāi)電氣柜柜門(mén)。蓄電池閘刀開(kāi)關(guān)為操作較為頻繁的器件，而打開(kāi)柜門(mén)門(mén)鎖需要使用鑰匙，所以影響閘刀開(kāi)關(guān)操作的便利性。

1.3.4 平臺(tái)化

平臺(tái)化主要體現(xiàn)在欠缺通用性、兼容性和可擴(kuò)展性。柜體對(duì)外安裝接口不通用、不兼容，萬(wàn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)和空氣開(kāi)關(guān)的可擴(kuò)展性不夠。

柜體底部通過(guò)4 個(gè)安裝孔與司機(jī)室地板梁固定，頂部通過(guò)2 個(gè)拉板與司機(jī)室隔墻固定。但是，不同的地鐵調(diào)機(jī)有不同的車體鋼結(jié)構(gòu)。有的機(jī)車地板梁下方車架無(wú)橫梁，空間寬敞；有的機(jī)車地板梁下方車架有橫梁，安裝空間受限；有的機(jī)車司機(jī)室隔墻無(wú)采光窗；有的機(jī)車司機(jī)室隔墻存在采光窗。

不同機(jī)車的萬(wàn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)和空氣開(kāi)關(guān)的數(shù)量會(huì)有所不同。特別是空氣開(kāi)關(guān)，在留有1 個(gè)備用空氣開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上仍然需要考慮更多的可擴(kuò)展性。

圖1 柜體外形尺寸（單位：mm）

需要一種具有通用性的電氣柜柜體結(jié)構(gòu)，該電氣柜可以裝在內(nèi)走廊機(jī)車上，也可以裝在外走廊機(jī)車上，可以固定在不同結(jié)構(gòu)的司機(jī)室地板梁和司機(jī)室隔墻上，可以很簡(jiǎn)單地更改空氣開(kāi)關(guān)的數(shù)量。

2 新型電氣柜簡(jiǎn)介

針對(duì)不足之處，中車資陽(yáng)公司重新設(shè)計(jì)了1 個(gè)電氣柜。

2.1 外形尺寸

重新設(shè)計(jì)的柜體外形尺寸為750 mm×270 mm×1 550 mm（寬×深×高），結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間更小，如圖2 所示。

2.2 柜門(mén)

柜門(mén)如圖3 所示。

圖3 柜門(mén)

將柜門(mén)由雙開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)改為上下2 層的3 門(mén)結(jié)構(gòu)，門(mén)沿上貼減震膠條。上門(mén)為單開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，安裝有2 個(gè)三角鎖，門(mén)上裝有萬(wàn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)和空氣開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)安裝面內(nèi)凹以免和司乘人員發(fā)生碰撞。上門(mén)區(qū)域柜體內(nèi)部為不需要經(jīng)常檢修維護(hù)的電器件，如PLC、數(shù)字量模塊、模擬量模塊、功率放大塊等。下層為雙開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，安裝有1 套連桿鎖。連桿鎖帶鑰匙，防止被隨意打開(kāi)。

通過(guò)更改柜門(mén)結(jié)構(gòu)，既提高了空間利用率，也大大降低了機(jī)車振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生異響的可能。

2.3 蓄電池總電源開(kāi)關(guān)

為解決總電源開(kāi)關(guān)需打開(kāi)柜門(mén)操作的問(wèn)題，將該開(kāi)關(guān)的類型由閘刀開(kāi)關(guān)改為卡車用蓄電池電源開(kāi)關(guān)，如圖4 所示。將電源開(kāi)關(guān)設(shè)置在電氣柜左側(cè)，并且手柄外漏以使在不打開(kāi)柜門(mén)的情況下也可以接通和斷開(kāi)電氣柜與機(jī)車蓄電池的電氣連接。電源開(kāi)關(guān)位置如圖5所示。

圖4 電源開(kāi)關(guān)

圖5 電源開(kāi)關(guān)位置

2.4 平臺(tái)化設(shè)計(jì)

2.4.1 底部安裝接口

底部安裝孔采用冗余設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)6 個(gè)安裝孔和1個(gè)接地點(diǎn)，如圖6 所示。安裝時(shí)根據(jù)具體車型車體鋼結(jié)構(gòu)的差異而選擇不同的螺栓緊固點(diǎn)，一般選擇4 個(gè)安裝孔，使用4 顆M10 的螺栓將電氣柜固定在司機(jī)室地板梁上。

圖6 底部安裝接口

2.4.2 頂部安裝接口

頂部安裝孔采用冗余設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)2 組（共4 個(gè)）安裝孔，如圖7 所示。圖7 左側(cè)安裝孔未顯示，位置和右側(cè)安裝孔關(guān)于柜體中心線對(duì)稱。柜體頂部吊環(huán)螺釘旁的2 個(gè)安裝孔在機(jī)車司機(jī)室隔墻無(wú)采光窗時(shí)使用，頂部左右側(cè)面的2 個(gè)安裝孔在機(jī)車司機(jī)室隔墻有采光窗時(shí)使用。無(wú)論采用何種方案，未使用的安裝孔均用封板遮蔽。

圖2 重新設(shè)計(jì)的柜體外形尺寸（單位：mm）

圖7 頂部安裝接口

2.4.3 開(kāi)關(guān)件安裝

開(kāi)關(guān)件安裝在上門(mén)組件上，安裝數(shù)量具有可擴(kuò)展性，如圖8 所示。其中，萬(wàn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)區(qū)域可新增1 個(gè)萬(wàn)轉(zhuǎn)或2 個(gè)按鈕?？諝忾_(kāi)關(guān)組設(shè)置有2 個(gè)備用件，如有需要可直接使用或者更換為不同額定電流值的空氣開(kāi)關(guān)后使用。空氣開(kāi)關(guān)處設(shè)有活動(dòng)蓋板，可方便空氣開(kāi)關(guān)的安裝和更換。如在2 個(gè)備用空氣開(kāi)關(guān)全部使用的情況下仍不能滿足機(jī)車電氣保護(hù)的需要，柜體結(jié)構(gòu)依然預(yù)留有進(jìn)一步擴(kuò)展的空間。僅僅只需更換1 個(gè)活動(dòng)蓋板，電氣柜最多還能新增3 個(gè)單極空氣開(kāi)關(guān)?？梢?jiàn)，柜體結(jié)構(gòu)的空氣開(kāi)關(guān)安裝數(shù)量兼容性較強(qiáng)，可滿足各種不同型號(hào)地鐵調(diào)機(jī)的需求。

圖8 開(kāi)關(guān)件安裝

2.4.4 柜體內(nèi)部電器件安裝

為使電氣柜內(nèi)部空間利用率最大化，柜體內(nèi)部安裝板采用焊接結(jié)構(gòu)。電氣柜正面有上下2 塊安裝板，不同的車型可通過(guò)安裝板上開(kāi)孔的數(shù)量和位置的不同來(lái)匹配，如圖9 所示。對(duì)于舊電氣柜的加改，只需在安裝板空白區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)配鉆螺紋孔。

圖9 柜體內(nèi)部安裝板

3 裝車運(yùn)用情況

該平臺(tái)化電氣柜結(jié)構(gòu)自優(yōu)化改進(jìn)以來(lái)，已先后在青島地鐵、成都地鐵、貴陽(yáng)地鐵等線路地鐵調(diào)機(jī)上裝車使用。與中車資陽(yáng)公司早期地鐵調(diào)機(jī)電氣柜相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)、電源通斷方便等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)運(yùn)用驗(yàn)證，能滿足各種不同地鐵調(diào)機(jī)車型的裝車需求。