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城市轨道车辆电气柜模块化设计的研究

2021-05-06王艳飞

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电气柜作为地铁车辆生产中的一个重要组成部分,其生产技术及模块化的设计对地铁车辆的生产、组装起到至关重要的作用。本文以成都地铁5号线电气柜设计为例,对城市轨道车辆电气柜模块化设计进行了分析。

0 引言

    电气柜是由钢材质加工而成用来保护元器件正常工作的柜子,其结构、尺寸以及与车体的接口受各地铁项目系统所提供的设备种类、尺寸及所承受的空间等因素所制约。根据其安装位置及安装设备不同可分为:司机室电气控制柜、司机室信号柜、客室电气控制柜、空调控制柜等。

    传统电气柜的柜体框架,大多都是由角钢、型材焊接而成的,这样工序不仅繁琐,而且针对后期设备的安装、电气柜与列车各个系统之间的电气和机械接口,也是很局限的。所以,传统的电气柜已经不能满足现今生产规模的需求,其解决的途径是开发一种新型实用的电气柜结构,即电气柜的模块化设计。

    针对轨道车辆电气柜模块化、集成化的设计,已成为轨道车辆制造所选择的一种高效率、低成本的设计、制造、安装为一体的工艺过程,并在设计过程中,可清晰分割出合理的结构,使其满足设备安装、布线的需要。作为轨道车辆的重要组成部分,模块化生产已经逐步形成,并在武汉2号线、成都5号线、兰州1号线等轨道车辆项目中得到很好的应用。

1 电气控制柜分类

    电气控制柜一般分为司机室电气控制柜、信号柜、客室电气控制柜、空调控制柜等。

    (1)司机室电气控制柜。司机室电气控制柜实现司机操作电气设备的功能,柜内主要安装有司机经常观察、操纵的电气元件,如各类按钮、断路器、万能转换开关、旁路开关、继电器、网络模块等。(2)信号柜。信号柜实现列车的通信及信号控制功能,柜内主要安装有无线通信车载设备、地面乘客信息系统(PIS)车载设备、信号车载设备等。(3)客室电气控制柜。客室电气控制柜实现客室内照明、车门控制等功能,柜内主要安装有控制照明用接触器、断路器,控制车门用继电器,乘客信息显示系统(PIDS)设备,烟火报警等系统控制器件。(4)空调控制柜。空调控制柜实现控制、监视空调系统工作的功能,柜内主要安装有控制空调用的断路器、接触器、热保护继电器、电源等器件。

2 模块化设计

    2.1 整体要求。电气控制柜模块化就是将可保持不变的部分标准化,即对柜体焊接结构、安装接口、主要结构形式等进行模块化。

    2.2 模块化优点。重量轻,强度好,降低产品生产成本;模块集成设计,增加预装工作量,从而简化电气柜与车辆各个系统之间的电气和机械接口;降低车辆在整车调试过程中的故障率;缩短产品设计周期,提高生产效率。

    2.3 电气控制柜的模块化设计。

    2.3.1 焊接结构模块化设计。该结构电气柜的柜体组成采用不锈钢型材焊接而成,结构设计合理,安装便捷。该结构优点:设备安装位置合理,散热性好。柜子布线合理、整洁、美观。模块化安装,拆装方便、维护性好。

    2.3.2 铆接结构模块化设计。该框架结构梁采用的是2.5mm冷轧钢板折弯的型材结构,即五字型结构,可在保证性能的前提下尽量减重。

    该结构柜体主框架采用2.5mm框架的焊接结构,柜除主框架采用焊接结构外,其他安装梁和安装零件全部采用把接结构,其安装横梁上设有等间距的模式孔,使柜体装配更为灵活,方便根据业主需求调整柜内器件的安装尺寸,减少变更成本和缩短变更时间,并在保证足够强度的前提下,为方便设备拆装与维护,内部安装梁都采用M6不锈钢螺钉紧固结构,可参见图1。

电气控制柜铆接结构模块化设计

图1 电气控制柜铆接结构模块化设计

    柜内安装横梁和安装零件,在保证产品机械性能的同时做了减重处理,安装可靠且外观美观大方。

    该结构优点:重量轻,强度好。结构框架能灵活安装、改动横梁的位置,便于后期增加电器件及更改元件、设备安装位置。具有可靠的运营经验。

    2.3.3 接地方式。柜体上焊接M5设备接地座,采用M5X12螺栓紧固接地线,每个接地座上接线不超过3根,设备接地线采用2.5MM^2黄绿电缆(有特殊要求除外),应采用就近原则,电缆长度不超过500mm;柜体对车体接地采用M8接地座,采用M8X25螺栓紧固接地线,接地线采用铜镀锡编织电缆。

    2.3.4 柜体安装。柜体与车体的紧固采用M8X25螺栓、M8螺母,采用平垫圈和弹簧垫圈防松,车体上的安装孔应与柜体上的安装孔成十字交叉,使得电气控制柜在两个方向上均有调整量,可参见图2。

柜体安装

图2 柜体安装

3 结语

    电气控制柜模块化是强化城轨地铁车辆设计理念的重要环节,电气控制柜的模块化设计应尽量做到通用性和灵活性,这样不仅可以节省工时、提高效率,还是精益生产发展的必然趋势。本文通过对电气控制柜的框架设计的阐述,进一步介绍了模块化设计理念,此设计理念在上海7&9号线地铁、成都5号线地铁等电气控制柜的设计中得以运用,并取得了很好的效果。

责任编辑:程玥
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