劉聰

【摘 要】本文闡述了馬來西亞安邦延伸線項目屏柜的設計思路，從電器設備布置、操作維護、電氣防護、通風、EMC等方面對如何進行屏柜設計進行了討論。

【關鍵詞】馬來西亞安邦延伸線；屏柜；設備布置；操作維護；電氣防護

1 概述

馬來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，每列車設置三臺輔助逆變器和三個蓄電池充電機模塊為車輛提供交流和直流電源。根據(jù)功能特點，D車司機室設有司機室電器柜和CBTC （Communication Based Train Control基于通信的列車控制）機柜，客室設有電器柜和設備柜；M車客室設有電器柜和設備柜；D車和M車車底均設有低壓箱和蓄電池箱。

2 屏柜設計存在的困難

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

a） 車輛寬度較A、B型車均窄，且司機室空間也較其他車型??；

b） 既有車輛含逃生梯，安裝在司機室隔墻處，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，司機室屏柜中需要布置列車控制相關的所有電器設備和乘客信息系統(tǒng)相關設備，主要有DC110V供電斷路器、旋鈕開關、網(wǎng)絡模塊、司機室控制主機、數(shù)字視頻錄像機等。由于司機室空間較小，在進行初步的設備布置之后，司機室內(nèi)只能布置一個屏柜，較A、B型車輛少一個屏柜。而CBTC機柜安裝車輛信號系統(tǒng)相關設備，也需要安裝在司機室屏柜中，這樣如何合理的進行電器設備布置使得屏柜設計更優(yōu)化成為此項目的一個重難點。

3 屏柜設計

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

3.1 電器設備分類布置

根據(jù)整車車輛控制原理，對屏柜內(nèi)電器設備進行分類布置。

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、制動電阻風機、液壓制動單元等交流斷路器、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，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，將電器設備按照列車級和車輛級進行區(qū)分，列車級的元器件盡量布置在司機室電器柜中，而車輛級的元器件以及其他相關設備安裝在客室電器柜和設備柜中。該設備布置方案控制分級較為明顯，列車級的控制元件大多安裝在司機室內(nèi)，車輛級的控制元件安裝在客室內(nèi)。

3.2 屏柜內(nèi)設備布置

電器設備的布置應本著可操作性和可維護性的原則，設備安裝應便于司機操作以及維護人員檢修。下面主要以D車司機室電器柜、CBTC機柜、客室電器柜和低壓箱為例對馬來西亞安邦延伸線的屏柜內(nèi)設備布置作具體說明。

3.2.1 D車司機室電器柜和CBTC機柜

D車司機室電器柜安裝在司機室屏柜上部，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、網(wǎng)絡模塊、繼電器、接觸器、溫煙復合探測器等設備。

D車司機室繼電器柜均設計成三層結(jié)構(gòu)：

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

第二層，打開面板后，主要安裝有溫煙復合探測器、網(wǎng)絡模塊、端子排、連接器等。外部進入屏柜的電纜主要通過端子排和連接器進行接線。

第三層，面向客室側(cè)安裝有繼電器、接觸器等。

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

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)絡模塊、客室廣播控制機柜、電子制動控制單元等設備。

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、客室廣播控制機柜PACU、電子制動控制單元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、火災報警控制器，打開內(nèi)裝門后即可對其進行操作。此面板通過鉸鏈固定在骨架上，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)絡模塊等設備。柜體內(nèi)左右兩側(cè)均設有端子排，柜體上部和底部均設有連接器。外部進入屏柜的電纜主要通過端子排和連接器進行接線。

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備集中布置和不同電壓等級分開布置的原則，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。背面上方為對外進出線接口，下方為接線端子排。其具體布置如圖5所示。

3.3 電氣防護

適當?shù)碾姎夥雷o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包含了Ⅰ～Ⅲ等級的電壓。在進行屏柜設計時，通過以下幾種方法來進行電氣防護：

1） 車上電器柜外均設有內(nèi)裝柜，可與客室隔離。

2） 車下低壓箱和蓄電池箱的IP等級達IP54，可使電器元件與外部隔離。同時外部箱門上設有警示標志和安全標志，用來提醒操作人員應當注意的操作事項。

3） 保護接地：各屏柜骨架上均設有接地點，可通過接地點與車體相連。

3.4 通風散熱

各屏柜內(nèi)裝內(nèi)側(cè)均設有空調(diào)送風管道，可以很好的保證屏柜內(nèi)設備通過空調(diào)系統(tǒng)的冷空氣來達到散熱的效果，從而保證設備的正常運行。

3.5 EMC

各屏柜骨架上均設有接地點，可通過接地點與車體相連。

電子設備均通過標準接地線與屏柜柜體進行接地。

根據(jù)元器件進行分類，將不同電壓等級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)部上方均設有檢修燈，檢修燈通過門上方的行程開關進行控制，打開門后檢修燈接通，可以方便屏柜的檢修維護。

4 結(jié)束語

屏柜作為車輛電氣控制系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，直接關系到車輛的正常運營，應本著安全性、可靠性、可維護性的設計原則，從設備布置、電氣防護、通風散熱、EMC等多方面進行綜合考慮。馬來西亞安邦延伸線項目屏柜設計與其他項目相比有其相似性和特殊性，可為其他項目的屏柜設計提供借鑒和參考。

參考文獻：

【1】 TB/T 1508 《機車電氣屏柜技術條件》

【2】 EN 50153-2002 《鐵路應用 機車車輛 電氣隱患防護的規(guī)定》

【3】 EN 50121-2006《鐵路設施 電磁兼容性》

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