劉傳剛 郭禮建

摘 要：文章介紹了目前城軌車(chē)輛客室燈具的基本結(jié)構(gòu)和安裝方式，分析了常用客室燈具的結(jié)構(gòu)、控制方式及接線(xiàn)方式的特點(diǎn)，根據(jù)模塊化的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)歸并、簡(jiǎn)化、統(tǒng)一為一系列的燈具標(biāo)準(zhǔn)單元的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：城軌車(chē)輛；客室燈具；模塊化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.38+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）11-0082-02

Abstract： This paper introduces the basic structure and installation mode of passenger room lamps for urban rail vehicles at present， analyzes the structure， control mode and wiring characteristics of commonly used passenger room lamps and lanterns， according to the modular design method， this paper suggests a process of merging， simplifying and unifying into a series of standard units of lamps and lanterns.

Keywords： urban rail vehicle； passenger room lamps； modular design

1 概述

“十三五”期間國(guó)家將繼續(xù)加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，綠色環(huán)保的軌道交通裝備產(chǎn)品進(jìn)入新一輪的發(fā)展時(shí)期[1]。產(chǎn)品類(lèi)型呈現(xiàn)出多樣化，地鐵、低地板車(chē)輛、跨座式單軌車(chē)，懸掛車(chē)，低速磁浮列車(chē)等產(chǎn)品同時(shí)涌現(xiàn)，對(duì)車(chē)輛制造商的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)效率提出很大的考驗(yàn)，為提高大規(guī)模生產(chǎn)的速度，降低成本，同時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化、個(gè)性化的需求，提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，這在種形勢(shì)下模塊化設(shè)計(jì)理念引入到設(shè)計(jì)中來(lái)是大勢(shì)所趨。為了適應(yīng)當(dāng)今城軌車(chē)輛市場(chǎng)需求，通過(guò)客室燈具進(jìn)行了模塊設(shè)計(jì)，降低了成本，縮短了供貨周期，提高了生產(chǎn)效率。取得交貨速度、成本、質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)，為提高競(jìng)爭(zhēng)力和取得良好的經(jīng)濟(jì)效益奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

2 模塊化設(shè)計(jì)的概述

（1）模塊化的定義、對(duì)象和目的[2]。a.模塊化=結(jié)構(gòu)典型化+接口規(guī)范化+通用化+系列化+組合化。b. 對(duì)象：構(gòu)成系統(tǒng)或產(chǎn)品族的典型的、可用的（重復(fù)、復(fù)用）的要素，包括：系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件、部件、器件、電路邏輯組件、軟件程序、接口等。c. 目的：滿(mǎn)足多樣化的需求和適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但在多品種、小批量的生產(chǎn)方式下，實(shí)現(xiàn)最佳的效益和質(zhì)量。

（2）模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法。a. 系統(tǒng)分解組成法：通過(guò)對(duì)產(chǎn)品族的分析，把其中相同或相似的功能單元或要素分離出來(lái)，經(jīng)歸并、簡(jiǎn)化、統(tǒng)一為一系列的標(biāo)準(zhǔn)單元（模塊）；用不同模塊和專(zhuān)用構(gòu)件的組合構(gòu)成多樣化的產(chǎn)品。b. 基本型派生法：集中力量研制一種基本型，通過(guò)變型（某些零件的附加、替換、再加工）派生出滿(mǎn)足多種需求的產(chǎn)品。c. 實(shí)際應(yīng)用：組合法+基本派生法。

3 城軌車(chē)輛客室燈具基本結(jié)構(gòu)分析

由于城軌項(xiàng)目不斷增多，各個(gè)項(xiàng)目客室燈具的結(jié)構(gòu)和控制方式也不盡相同，現(xiàn)將主流燈具的結(jié)構(gòu)及安裝方式進(jìn)行分析，以成都1號(hào)線(xiàn)和廣州5號(hào)線(xiàn)為例。

3.1 成都1號(hào)線(xiàn)燈具結(jié)構(gòu)及安裝分析

3.1.1 結(jié)構(gòu)分析

（1）鎮(zhèn)流器安裝在燈體的頂部，易于頂板骨架的小橫梁相干涉，因此每個(gè)燈體的鎮(zhèn)流器的位置需根據(jù)橫梁的位置確定，燈體安裝孔也需根據(jù)橫梁位置來(lái)確定，因此這種安裝結(jié)構(gòu)增加了燈體的種類(lèi)，種類(lèi)的增多會(huì)給安裝、檢修、維護(hù)和物流系統(tǒng)增加了工作量。（2）鎮(zhèn)流器是易損易耗件，需要經(jīng)常更換，此燈體鎮(zhèn)流器安裝螺釘位于燈體內(nèi)部，更換時(shí)，只要打開(kāi)燈罩，拆下鎮(zhèn)流器安裝螺釘即可更換，更換時(shí)只需一個(gè)人即可完成此項(xiàng)工作。（3）燈罩采用了吊繩+滑槽的安裝結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)只需先將有吊繩的一側(cè)扣在燈體滑槽上，然后利用燈罩本身的柔韌性，將另一側(cè)扣在滑槽上即可，這種結(jié)構(gòu)安裝、拆卸簡(jiǎn)單，給檢修燈管、鎮(zhèn)流器帶來(lái)很大方便，大大減少了工作量，安裝檢修只需一個(gè)人可完成此工作。

3.1.2 安裝分析

從圖1中可以看出，燈體是通過(guò)安裝支架分別固定在頂板骨架的橫梁和縱梁上，安裝時(shí)，需要先將安裝支架掛在頂板骨架的相應(yīng)位置，再將燈體試裝，根據(jù)燈體眼孔的具體位置，確定安裝支架位置，待燈體取下后，再緊固安裝支架，最后將燈體固定在安裝支架上，將燈罩扣上即可。這種安裝方式安裝過(guò)程比較復(fù)雜，特別是現(xiàn)車(chē)需要調(diào)整燈體之間的間隙時(shí)，非常耗時(shí)耗力。

3.2 廣州5號(hào)線(xiàn)燈具結(jié)構(gòu)及安裝分析

3.2.1 結(jié)構(gòu)分析

（1）鎮(zhèn)流器安裝在燈體上部，其在燈體的位置亦受頂板骨架的制約，檢修時(shí)需先將燈罩、燈體拆下，工作量較大。（2）燈罩安裝一側(cè)采用搭接結(jié)構(gòu)，另外一側(cè)利用螺釘固定在燈體的吊耳上，固定螺釘頭外漏，不美觀。

3.2.2 安裝分析

從圖2中可以看出燈體安裝時(shí)需預(yù)先在頂板骨架上安裝鉚螺母，然后將燈體固定在骨架上；燈罩安裝時(shí)先將滑槽側(cè)搭接在頂板骨架上，另外一側(cè)利用螺釘固定在燈體的吊耳上。這種燈具結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：燈體安裝時(shí)無(wú)需過(guò)渡件，直接固定在骨架上，燈罩采用搭接結(jié)構(gòu)，一個(gè)人施工即可。缺點(diǎn)是：由于骨架上預(yù)先將鉚螺母固定，在車(chē)體橫向方向上可調(diào)節(jié)量較少，當(dāng)燈體與頂板閃縫不均時(shí)需調(diào)整時(shí)，工作量較大，不利于大批量生產(chǎn)。

4 客室燈具模塊化設(shè)計(jì)

隨著城市軌道項(xiàng)目的增多，燈體安裝結(jié)構(gòu)逐漸定型，為了減少燈體的種類(lèi)，方便燈管和鎮(zhèn)流器的拆卸檢修；方便燈罩的安裝拆卸，減少燈體鎮(zhèn)流器和燈體安裝孔受頂板骨架的制約，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)模塊化方法和不同客戶(hù)的具體需求，通過(guò)對(duì)以往項(xiàng)目燈具結(jié)構(gòu)的分析總結(jié)，把其中相同或相似的功能單元或要素分離出來(lái)，經(jīng)歸并、簡(jiǎn)化、統(tǒng)一為一系列的標(biāo)準(zhǔn)單元，不同功能的單元可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求進(jìn)行組合使用。

4.1 燈體結(jié)構(gòu)模塊化

燈體采用鋁型材拉制而成，鎮(zhèn)流器安裝在燈體的內(nèi)部，燈具斷面及安裝見(jiàn)圖3。

（1）燈體型材設(shè)計(jì)為完全對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，型材本身寬度方向上對(duì)稱(chēng)，燈體安裝眼孔在燈體長(zhǎng)度和寬度方向上對(duì)稱(chēng)，燈體不再分左右件，減少了燈具的種類(lèi)。（2）鎮(zhèn)流器安裝在燈體內(nèi)部，不再受骨架安裝梁的制約，而且夠達(dá)到了檢修方便的效果。（3）單獨(dú)設(shè)置燈具安裝梁，不再受頂板骨架橫梁的制約，安裝梁也可為側(cè)頂板所共用。

4.2 燈罩安裝結(jié)構(gòu)固化

燈罩采用透光率好，耐老化，具有良好彈性的聚碳酸酯板，安裝采用吊繩+滑槽的安裝結(jié)構(gòu)，十分便于生產(chǎn)、檢修、維護(hù)。具體斷面見(jiàn)圖3。此種結(jié)構(gòu)在成都1號(hào)線(xiàn)，沈陽(yáng)2號(hào)線(xiàn)，北京昌平線(xiàn)等項(xiàng)目上大量應(yīng)用，已得到地鐵用戶(hù)的認(rèn)可。另外客室燈罩可以根據(jù)具體項(xiàng)目的特點(diǎn)或業(yè)主的要求重新進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，但其安裝接口不變，不同項(xiàng)目之間的燈體實(shí)現(xiàn)了互換性。

4.3 電源模塊化

（1）供電電壓。通常城軌車(chē)輛客室照明中的緊急照明采用蓄電池供電，供電電壓為DC110V，正常照明采用AC220V供電，由于車(chē)輛提供為三相交流電，而一個(gè)正常照明燈具只用其中的一相，因此會(huì)增加燈具的種類(lèi)，為較少燈具的種類(lèi)，將正常照明供電電壓也設(shè)計(jì)為DC110V。（2）供電方式?？褪覠艟叱Ｓ玫墓╇姺绞接蟹稚⑹焦╇姾图惺焦╇妰煞N，其中分散式供電是每盞燈具配置1個(gè)鎮(zhèn)流器，每節(jié)車(chē)廂大約配置20多個(gè)鎮(zhèn)流器，數(shù)量較多給檢修維護(hù)帶來(lái)較多困難。集中式供電是每個(gè)車(chē)廂配置有2個(gè)電源模塊，2個(gè)電源模塊互為備份，當(dāng)1個(gè)電源模塊損壞時(shí)，另外1個(gè)電源模塊能夠滿(mǎn)足本車(chē)廂燈具的滿(mǎn)功率運(yùn)行，當(dāng)燈具車(chē)輛進(jìn)入緊急狀態(tài)時(shí)，集中電源則降功率運(yùn)行，為車(chē)輛提供緊急照明。集中式供電優(yōu)點(diǎn)：a. 采用DC110V直流供電，減少了燈具的供電電壓制式，從而減少了燈具本身自帶電纜的數(shù)量，減輕了燈體重量，節(jié)約了制造成本。b. 采用分散式供電時(shí)，每量車(chē)的鎮(zhèn)流器數(shù)量大約24個(gè)，檢修時(shí)需要先將拆卸燈罩，然后再對(duì)鎮(zhèn)流器進(jìn)行更換，更換需再次將燈罩安裝，在此過(guò)程中燈罩容易變松動(dòng)。集中式供電方式的的電源模塊放在電氣柜內(nèi)，每節(jié)車(chē)廂只有2個(gè)。打開(kāi)柜門(mén)即可對(duì)電源模塊進(jìn)行檢修、維護(hù)。因此節(jié)約了維修時(shí)間，降低了人工成本。（3）電源模組。由于城軌車(chē)輛品種繁多，每種類(lèi)型的客室長(zhǎng)度不同，使用的照明燈具的功率也有所差異，因此我們將集中式電源模塊內(nèi)的電源模組的功率固化為200W，電源模塊的功率可根據(jù)車(chē)輛的具體功率進(jìn)行選擇電源模組的數(shù)量，從而滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。

4.4 接線(xiàn)方式固化

根據(jù)不同項(xiàng)目的供電方式和接地方式不同，燈具的電源供電連接器采用6P和3P兩種，其中6P連接器方式可以滿(mǎn)足直流（應(yīng)急照明）與交流（正常照明）共同供電的方式，此種方式也可滿(mǎn)足燈具客室每側(cè)燈具的集中接地的方式。3p連接器可應(yīng)用于集中式直流供電方式和分散式集中供電的控制方式。

4.5 小結(jié)

通過(guò)對(duì)客室燈具的外形結(jié)構(gòu)的模塊化，供電方式的固化，電源模功率和接線(xiàn)方式的固化，實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同項(xiàng)目靈活選用各個(gè)功能模塊進(jìn)行組合，以滿(mǎn)足不同項(xiàng)目的需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以往地鐵車(chē)輛客室照明燈具基本結(jié)構(gòu)和安裝方式的分析總結(jié)，經(jīng)歸并、簡(jiǎn)化、統(tǒng)一為一系列的燈具標(biāo)準(zhǔn)單元，大大減少了燈具的種類(lèi)，提高了工作效率，提高大規(guī)模生產(chǎn)的效率，降低成本，滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化、個(gè)性化的需求，提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王月華.城市軌道交通智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].城市軌道交通研究，2012（8）：108-111.

[2]童時(shí)中.模塊化原理設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[M].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化出版社，2010.