任少華

（中車太原機車車輛有限公司機車開發(fā)部，山西 太原 030027）

電力機車電線路布線是根據(jù)機車總體設(shè)備布置及電氣功能區(qū)域劃分，通過電纜、接線端子及電連接器將不同電氣設(shè)備連接形成完整系統(tǒng)。電線路布線作為實現(xiàn)機車電氣功能的傳輸載體，其整體設(shè)計的科學性與合理性對機車的安全可靠運行會產(chǎn)生重要影響。

1 HXD3機車電線路布線的現(xiàn)狀

和諧3型電力機車 （HXD3型電力機車，簡稱HXD3機車）是中車大連機車車輛有限公司設(shè)計制造的大功率交流傳動電力機車。機車總體設(shè)計采用高度集成化、模塊化的設(shè)計思路，電氣屏柜和各種輔助機組分功能對稱布置于中間走廊兩側(cè)，各種電氣設(shè)備通過電纜連接組成完整電氣系統(tǒng)進行能量傳輸和信號傳遞。

然而，該型機車電線路布線仍存在設(shè)計缺陷，車內(nèi)多處電線路布線路徑設(shè)計不合理，存在電纜裸露、防護不到位的狀況，布線工藝性差，施工困難；機車后期加裝的機車車載安全防護 （6A）系統(tǒng)、中國機車遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng) （Chinese locomotiveremoteMonitoringand Diagnosissystem，CMD）廠段改造方案不一致，存在電氣安全隱患。在開展HXD3機車C6修高等級修程的過程中，迫切需要對電線路布線進行優(yōu)化提升。

2 HXD3機車電線路布線的優(yōu)化策略

HXD3機車電線路布線優(yōu)化綜合考慮電氣設(shè)備電磁兼容性 （ElectroMagnetic Compatibility，EMC）、布線可操作性及可維護性，根據(jù)電纜電壓等級及電纜用途，對布線路徑、線路防護及作業(yè)流程進行優(yōu)化提升，創(chuàng)新布線工藝裝備，全面提高HXD3機車C6修高等級修程的電線路布線作業(yè)效率及運用安全性。

2.1 電線路布線模塊化

模塊化是將一個復(fù)雜系統(tǒng)分解成若干個規(guī)模較小的子系統(tǒng)，各系統(tǒng)間相對獨立又相互影響。HXD3機車電線路布線模塊化主要依據(jù)整車電氣功能區(qū)域劃分，對機車加裝的各類電氣設(shè)備進行整合，將整車電線路布線劃分為：中央走廊地板線槽布線、側(cè)墻線槽布線、頂蓋布線、車體底架布線、司機室布線等五大模塊。

遵循子系統(tǒng)功能區(qū)域相對獨立、各系統(tǒng)間通過線槽 （管）分級線束化連接的原則，布線路徑優(yōu)化設(shè)計時，既考慮避免各模塊間布線路徑與設(shè)備間存在干涉以便于后期檢修維護，同時又兼顧電纜布線安全隔離滿足布線的美觀性要求；并將各模塊三維立體布線路徑優(yōu)化為多平面線束布線圖，保證現(xiàn)場布線的高效統(tǒng)一[1-3]。

2.2 電磁兼容優(yōu)化

電磁干擾三要素為干擾源、傳輸途徑和干擾對象，HXD3機車電線路布線優(yōu)化設(shè)計主要通過阻斷電磁干擾傳輸途徑和增強敏感電纜屏蔽性能的方式來解決電磁兼容問題，著力提高控制電纜及通信信號電纜的抗干擾性能[4-5]。

根據(jù)電纜功率及電壓等級的不同，將整車電纜劃分為高電壓 （動力）電纜、中電壓 （輔機及蓄電池）電纜、低電壓 （控制）電纜和通信信號電纜4種類別，電纜分層分束布置于不同的線槽或線道中，不同類別電纜間距符合表1規(guī)定。

表1 不同類別電纜間距 （mm）

如果無法通過增加距離實現(xiàn)電纜間隔分離，則采用金屬編織屏蔽管、整體屏蔽等方式與外部干擾源進行隔離。其中易受電磁干擾的通信信號電纜獨立敷設(shè)于金屬編織屏蔽管中，將屏蔽層盡可能多點接地，補償屏蔽接地點間電壓差引起的回流。對靠近大功率器件及敏感信號源的通信信號電纜，外套鍍錫銅編織屏蔽網(wǎng)護套，并將屏蔽護套接地線固定于接線點附近傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)（如車體金屬底盤），通過金屬表面反射的磁場抵消電纜產(chǎn)生的磁場。圖1為電纜隔離方式示意圖，分為隔板隔離和屏蔽隔離。

圖1 電纜隔離方式示意圖

2.3 布線工藝創(chuàng)新

電力機車現(xiàn)場布線是繁瑣而又耗時的工作，傳統(tǒng)的電氣布線方式已不能滿足和諧型機車批量C6修的電線路布線需求。在開展HXD3機車C6修的過程中，對布線工裝設(shè)備進行諸多創(chuàng)新，如根據(jù)電氣設(shè)備安裝位置、布線連接方式及各個布線模塊間作業(yè)流程，設(shè)計制作低壓 （Low Voltage，LV）控制電器柜、濾波柜，中央走廊地板布線、端子柜預(yù)布線工裝；重新設(shè)計上層出線屏柜電線支架及進出線路徑，減少機車高速運動可能對電纜造成的損傷。

3 HXD3機車電線路布線的優(yōu)化措施

3.1 機械間的電線路布線優(yōu)化

HXD3機車機械間不僅有蓄電池充電裝置、濾波裝置、微機及監(jiān)控柜、主變流裝置、LV控制電器柜等強弱電電氣設(shè)備，而且有制動電氣屏柜、空壓機等制動管路設(shè)備。機械室布線包含中央走廊地板線槽布線和側(cè)墻線槽布線兩大模塊。電線路布線優(yōu)化既要考慮電纜的抗擾度要求，又要設(shè)法減少電纜對周圍設(shè)備的電磁干擾，這是電線路布線優(yōu)化的重點。

1）HXD3機車高電壓動力電纜集中敷設(shè)于機械間中央走廊地板線槽，而且機車后期加裝的6A系統(tǒng)電纜途經(jīng)此處，不同電壓等級的電纜很難滿足電纜隔離布置的最低要求。電線路布線優(yōu)化時，首先根據(jù)機械間電氣設(shè)備布線路徑及功能分區(qū)，設(shè)計中央走廊地板線槽預(yù)布線工裝，實現(xiàn)HXD3機車C6修大線車下預(yù)布線及整體吊裝 （見圖2）；其次對敷設(shè)于中央走廊地板線槽的6 A系統(tǒng)電纜，外套具有屏蔽、高效抗干擾作用的鍍錫銅編織屏蔽網(wǎng)護套，提高6 A系統(tǒng)電纜的抗干擾性能。

圖2 高電壓動力電纜集中敷設(shè)

2）HXD3機車低電壓控制電纜及通信信號電纜集中敷設(shè)于機械間側(cè)墻線槽，由于電氣屏柜的出線方向均位于柜體上部，因此在布線施工時不可避免會發(fā)生交叉接磨。側(cè)墻線槽電纜包括低電壓控制電纜、通信信號電纜兩部分，布線路徑設(shè)計時將側(cè)墻的上線槽敷設(shè)低電壓控制電纜，下線槽敷設(shè)通信信號電纜；并對線槽中同一路徑的電纜用隔離塊進行隔離捆扎 （見第62頁圖3）。同時優(yōu)化機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) （Train Control and Management System，TCMS）微機柜、LV控制電器柜進線口處電纜綁扎防護，設(shè)計TCMS微機柜、LV控制電器柜背部電線支架 （見圖3），減少在線運行高速運動造成的線束晃動，提高機車運行可靠性。

3.2 司機室的電線路布線優(yōu)化

HXD3機車司機室安裝有控制主令開關(guān)、制動控制開關(guān)及機 （電）務(wù)部門加裝的各類通信信號設(shè)備，不同類型的電纜相互影響，電磁環(huán)境復(fù)雜。司機室的電線路布線優(yōu)化主要是規(guī)范操縱臺電纜布線及防護，增強通信信號電纜的屏蔽性能。

圖3 低電壓控制電纜及通信信號電纜集中敷設(shè)

3.2.1 規(guī)范操縱臺電纜布線及防護

借助CATIA軟件對操縱臺設(shè)備安裝位置、線槽布置及布線路徑進行準確定位，制作操縱臺預(yù)布線工裝，實現(xiàn)操縱臺車下預(yù)布線、電連接器壓接及屏蔽接地；根據(jù)端子柜電連接器排列及布線路徑，制作端子柜27芯電連接器預(yù)布線工裝，規(guī)范端子柜內(nèi)部線束布線，提高端子柜布接線作業(yè)效率。

3.2.2 增強通信信號電纜的屏蔽性能

根據(jù)承載電壓不同，將司機室地板電纜進行分離布置、分段綁扎電纜敷設(shè)前，對易遭受電磁干擾的通信信號電纜用金屬屏蔽護套進行防護?？紤]到供電大功率電纜可能對人體產(chǎn)生的高頻電磁輻射，將其通過司機室的部分全部敷設(shè)于封閉的金屬屏蔽軟管中。

3.3 頂蓋和車體底架的電線路布線優(yōu)化

3.3.1 頂蓋的電線路布線優(yōu)化

頂蓋的電線路布線優(yōu)化主要是對位于頂蓋的6A系統(tǒng)電纜、第三方設(shè)備電纜根據(jù)電壓等級進行規(guī)范，從而保證電纜滿足布線防護要求，主要措施如下。

1）頂蓋扎線桿全程用剖開式尼龍軟管包扎防護，從而防止機車高速運動產(chǎn)生的晃動造成電纜接磨。

2）拐彎處電纜的彎曲弧度控制在90°～120°，分岔處及拐彎處電纜采用扎帶捆扎，保證電纜不與車體及管路部分直接接觸。

3）選用黑色尼龍軟管對頂蓋電纜進行包扎，并在分線處增加T型三通。

3.3.2 車體底架的電線路布線優(yōu)化

為防止惡劣天氣及高速運行飛濺石子對車下電纜絕緣外層造成損傷，車體底架裸露電纜全部外套符合IEC60529防護標準的尼龍軟管。電纜穿越車體的防護方式由橡膠電線套管優(yōu)化為無縫鋼管+橡膠套管。布線時先將電纜穿入橡膠套管，再通過無縫鋼管布至車下各電氣設(shè)備，并用彈性密封膠泥將無縫鋼管空隙處填滿[6]。

4 結(jié)束語

目前，中車太原機車車輛有限公司C6修HXD3機車已批量交付并承擔鐵路運輸任務(wù)，根據(jù)機務(wù)段運用反饋，經(jīng)過布線優(yōu)化的HXD3機車不僅電線路布線更加合理、美觀，提高了機車的電氣安全性能，而且減少了因電線路布線不良引起的機破事故發(fā)生，具有推廣價值。