崔 韜

(中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司技術(shù)中心 山東 青島 266111)

0 概述

目前，城軌車(chē)輛產(chǎn)品多為有人駕駛類(lèi)型，客室座椅下方空間基本不被設(shè)備占用。因與傳統(tǒng)車(chē)輛相比，全自動(dòng)無(wú)人駕駛類(lèi)車(chē)輛需要的控制元器件更多，同時(shí)，由于取消了傳統(tǒng)司機(jī)室區(qū)域，不再配置司機(jī)室電氣柜，導(dǎo)致全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛控制元器件安裝空間緊張。本文設(shè)計(jì)了一種放置在車(chē)輛客室座椅下部可抽拉式的繼電器控制箱，控制箱內(nèi)布置繼電器和端子排等元器件。同時(shí)為了提供控制箱的容量和抗振性，在其中設(shè)計(jì)了L型繼電器盤(pán)結(jié)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)。此控制箱的設(shè)計(jì)解決了全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛元器件安裝空間緊張的問(wèn)題，提高了座椅下方空間的利用率，為后續(xù)全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛元器件的布置提供了一定的參考作用。

1 繼電器控制箱安裝位置

因全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛不再設(shè)置獨(dú)立的司機(jī)室區(qū)域，傳統(tǒng)車(chē)輛司機(jī)室內(nèi)的電器柜因體積較大、妨礙乘客通行也隨之取消，沒(méi)有足夠空間在司機(jī)室內(nèi)布置全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛所使用的繼電器。為了不占用客室載人乘坐空間，同時(shí)提高客室空間利用率，將繼電器控制箱設(shè)置在車(chē)輛客室座椅下方閑置空間，有效利用此部分空間，箱內(nèi)安裝車(chē)輛繼電器和端子排等元器件，既解決了全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛電器件布置空間緊張的現(xiàn)狀，也提升了客室座椅的空間利用率。其具體安裝位置如圖1所示。

圖1 繼電器控制箱安裝位置

2 繼電器控制箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在既有的全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛上，其客室座椅下方有時(shí)會(huì)設(shè)置繼電器控制盤(pán)。此類(lèi)繼電器盤(pán)采用螺栓緊固結(jié)構(gòu)整體安裝在座椅下方，因繼電器盤(pán)直接與車(chē)體固定，由于座椅的遮擋，在繼電器盤(pán)接線和調(diào)試過(guò)程中，會(huì)給檢修人員造成不便。為了滿足便于檢修的要求，必須先拆卸下座椅后才能檢修繼電器控制盤(pán)；當(dāng)然部分海外全自動(dòng)地鐵項(xiàng)目會(huì)采用翻轉(zhuǎn)座椅的方案來(lái)滿足檢修性：繼電器控制盤(pán)上方的客室座椅坐墊可以向上翻轉(zhuǎn)打開(kāi)，方便檢修人員從上方檢修繼電器盤(pán)。但是這種翻轉(zhuǎn)座椅的結(jié)構(gòu)大幅增加了座椅的生產(chǎn)成本，同時(shí)也加大了翻轉(zhuǎn)座椅本身的檢修難度和成本。在此情況下本文設(shè)計(jì)一種繼電器控制箱，控制箱配置一個(gè)可翻折向下打開(kāi)的檢修門(mén)，檢修門(mén)通過(guò)方孔鎖進(jìn)行鎖緊。內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)軌式可抽拉繼電器盤(pán)。打開(kāi)檢修門(mén)即可抽出繼電器盤(pán)進(jìn)行檢修，無(wú)須拆卸或者翻轉(zhuǎn)座椅，提升了車(chē)間施工和檢修的效率?？刂葡渚唧w結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 繼電器控制箱檢修門(mén)關(guān)閉狀態(tài)

圖3 繼電器控制箱翻開(kāi)檢修門(mén)抽出繼電器盤(pán)狀態(tài)

由于繼電器盤(pán)處于拉出狀態(tài)下時(shí)可以使得器件外露，所以在后期檢修和調(diào)試時(shí)，可以通過(guò)將繼電器盤(pán)拉出使得控制元器件外露，從而更方便操作和檢修，大幅提高操作人員及檢修人員的工作效率；并且，在調(diào)試和檢修過(guò)程中，還可以有效避免因操作空間狹小而導(dǎo)致器件受損和操作不便的情況發(fā)生，大幅提高操作和檢修的安全性。

2.1 L形結(jié)構(gòu)繼電器盤(pán)

受車(chē)體內(nèi)部空間的限制，座椅下方空間可安裝電氣設(shè)備柜的容量較小，空間利用率不高，可安裝的控制元器件數(shù)量較少，很難滿足車(chē)輛配備所需的控制元器件數(shù)量和規(guī)模的要求。

在這種情況下繼電器盤(pán)采用L形安裝板結(jié)構(gòu)[1]，使得控制箱內(nèi)可以在立面板和平面板上安裝繼電器和端子排：平面安裝端子排和大型繼電器(如施密特繼電器)外，前立面板空間可以安裝小型繼電器(如利奇繼電器)。并且通過(guò)線架調(diào)整，優(yōu)化了布線空間，通過(guò)這種安裝方式可充分利用控制箱內(nèi)空間，布置更多的元器件，極大地提高空間利用率。L形安裝面板示意如圖4所示。

圖4 繼電器控制箱內(nèi)L形繼電器盤(pán)結(jié)構(gòu)

2.2 繼電器盤(pán)抽拉鎖緊結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)繼電器盤(pán)的抽拉功能，在繼電器盤(pán)兩側(cè)分別設(shè)置一副導(dǎo)軌，導(dǎo)軌一端固定在繼電器控制箱框架本體上，另外一端固定在繼電器盤(pán)框架上，用于實(shí)現(xiàn)繼電器盤(pán)的抽拉動(dòng)作。由于繼電器盤(pán)橫向跨度大，為了適應(yīng)車(chē)體內(nèi)座椅下方的空間結(jié)構(gòu)，繼電器盤(pán)橫向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，則繼電器盤(pán)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于安裝較多的器件而承重過(guò)度，容易導(dǎo)致繼電器盤(pán)的中部彎曲，從而影響其抽拉滑動(dòng)順暢度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在繼電器盤(pán)框架結(jié)構(gòu)內(nèi)排列有若干個(gè)承托結(jié)構(gòu)，承托結(jié)構(gòu)采用尼龍滑軌，同時(shí)為繼電器盤(pán)抽拉過(guò)程中提供足夠的承托性[2]和順滑性。

考慮到列車(chē)運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)可能對(duì)電器件有不良影響，在繼電器盤(pán)前端設(shè)置螺栓鎖緊裝置，鎖緊機(jī)構(gòu)分別連接在繼電器盤(pán)與框架結(jié)構(gòu)上，通過(guò)鎖緊螺栓將兩者固聯(lián)。在繼電器盤(pán)處于收回狀態(tài)下，鎖緊機(jī)構(gòu)能將繼電器盤(pán)鎖緊于框架結(jié)構(gòu)上，從而軌道車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中，利用鎖緊機(jī)構(gòu)提高繼電器盤(pán)的防振和固定能力，避免繼電器盤(pán)因振動(dòng)而滑出受損。

為了進(jìn)一步提高繼電器盤(pán)的防振和固定能力，在該繼電器控制箱背部設(shè)置楔緊機(jī)構(gòu)[3]。楔緊機(jī)構(gòu)為2個(gè)方型楔緊塊，分別連接在繼電器盤(pán)與框架結(jié)構(gòu)上，楔緊機(jī)構(gòu)用于在繼電器盤(pán)處于收回狀態(tài)下，兩個(gè)楔緊塊通過(guò)面接觸和相互之間的擠壓作用，使繼電器盤(pán)后端與框架結(jié)構(gòu)后端之間楔緊固定。配合繼電器盤(pán)前端的鎖緊機(jī)構(gòu)，兩者可以共同起到防止繼電器盤(pán)晃動(dòng)和受損的作用，將繼電器盤(pán)固定在控制箱內(nèi)。

該裝置可以防止繼電器盤(pán)由于導(dǎo)軌的滑動(dòng)間隙，隨車(chē)體振動(dòng)而產(chǎn)生二次振動(dòng)[4]，滿足列車(chē)運(yùn)行環(huán)境的要求。

抽拉式繼電器盤(pán)在檢修時(shí)抽出，由導(dǎo)軌承重；抽屜式繼電器盤(pán)在正常車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中處于鎖閉狀態(tài)，由楔緊機(jī)構(gòu)和鎖緊裝置共同作用將繼電器盤(pán)固定于繼電器箱內(nèi)，具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 繼電器盤(pán)結(jié)構(gòu)

3 結(jié)論

該繼電器控制箱的設(shè)計(jì)提高了其內(nèi)部繼電器的安裝數(shù)量；同時(shí)充分利用了車(chē)輛客室座椅下方不便于施工和檢修的空余空間，在不額外占用車(chē)輛載客空間的前提下，提高了繼電器箱在檢修和調(diào)試過(guò)程中的操作便捷性，降低了檢修成本。此外鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提高了繼電器可靠性。最終該繼電器控制箱滿足了全自動(dòng)無(wú)人駕駛車(chē)輛對(duì)控制用繼電器數(shù)量多的需求，并在地鐵車(chē)輛上進(jìn)行了裝車(chē)驗(yàn)證，產(chǎn)品得到用戶和各方的一致認(rèn)可。同時(shí)該繼電器控制箱的適用范圍較廣，無(wú)論是全自動(dòng)無(wú)人駕駛A型地鐵車(chē)輛還是全自動(dòng)無(wú)人駕駛B型地鐵車(chē)輛，都可以采用此種繼電器控制箱，為后續(xù)此類(lèi)車(chē)型的元器件布置提供了參考和借鑒。