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摘 要：司机室电气柜是列车控制系统与机械的承载体，是列车控制系统的重要组成部分。为了达到柜内设备的快速检修及维护，同时减轻车间装配压力，低地板车辆司机室电气柜采用模块化的设计理念。在CATIA环境中对电气柜的机械结构进行建模，完成电气设备的安装及布线，最后完成模块的设计并指导车间生产。
关键词：低地板；低地板；司机室电气柜；模块化设计；三维布线
1.绪论
国内长期以来，列车电气柜的设计均是车下做好电气柜机械结构，在车上完成电气设备的安装，同时对设备布线配线进行电气连接。整个电气柜的施工主要在车上，并且采用人工散装的方式完成。这种传统的电气柜设计方式显然已经不适用于我厂低地板列车的制造，一方面车上空间有限，不易操作，造成电气布线不规范；另一方面占据某个台位时间太长，影响后续台位的生产。
低地板模块化思维方式的引进，有助于低地板车辆制造工艺水平的提升。车辆电气柜的设计实现模块化以后，对分散车辆总组装工序，使总组装的若干工序转为前置工序，化零部件为模块，再将各模块变为整组装车的工艺理念，对净化总装环境，提高部件组装质量水平都有很大帮助。下面以苏州有轨电车1号线司机室电气柜设计为例，阐述了司机室电气柜的模块化设计方法及理念。
2.模块化设计流程
模块化设计理念是在CATIA环境中对司机室电气柜的机械结构进行建模，完成电气设备的安装及三维布线，绘制设备安装及布线工程图以指导现场的模块化施工，在设计过程中要遵循以下模块化设计原则：
2.1.具有宽松的机械和电气接口，便于快速生产和装配；
2.2.具有灵活性，可选择性组合、替换和升级、维护、更换；
2.3.符合EMC电磁兼容性设计原则；
2.4.具有相对独立性、完整性；
2.5.具有相对通用性和互换性。
3.总体模块化设计
3.2.接口设计
低地板车辆车体结构上考虑到强度、视野等问题，采用将电气柜吊装在车顶横梁的安装方式。以ATC柜最大重量150kg来计算，采用M8的螺栓紧固4.结构模块化设计
4.1.柜体结构设计
电气柜柜体结构要有足够的强度作为载体，用于安装电气设备及控制元器件，根据安装的不同设备的尺寸及安装方式，确定柜子框架及安装结构。首先根据车辆的轻量化要求，选择合适的材质达到减重的目的，再次计算出柜体框架所使用的板厚来保证安装的强度，设计出各种接口用于安装设备。
司机室电气柜柜体采用铝合金材质5754H22，厚度为3mm的铝板，柜体主框架采用焊接结构，部分支架采用螺栓及铆钉连接。柜体主框架采用钣金件折弯焊接连接，考虑到设备安装的模块化要求及可维护性，柜体内部结构采用多模块组装结构便于柜体内部框架更换及维护。同时兼顾线束的敷设要求，各模块间预留线束安装空间，便于几个模块间线束安装柜体采用整体框架结构，外部设计有四个安装支架，采用托举的方式安装于车体司机室内横梁上，防止电气柜的转动与振动。
4.2.设备模块化安装
设备安装时分区布置，便于后期更换及维护，在设备安装设计时同样遵循了模块化原则：
4.2.1.将主机设备与元器件分开布置，将发热元件安装在控制柜的上部或发热部分延伸至柜体外部。[2]
4.2.2.需要经常维护、检修、调整的电器元件安装于柜体下部。
4.2.3.电器元件的布置应考虑安全间隙，并做到整齐、美观、对称，外形尺寸与结构类似的电器可安放在一起，以利加工、安装和配线。若采用线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线和维护；
5.布线模块化设计
5.1.布线原则
机车的线束敷设以“TB-3153-2007机车车辆布线规则”为依据，对安装在机车车辆上的电气柜内部线束进行敷设设计。
不论是在外部或线槽内敷设的电缆，需要应用机械固定附件或紧固件固定来确保安全可靠。
5.1.1.电力电缆、多芯电缆和束合电缆水平敷设时需要每300mm有一处机械固定，垂直敷设时500mm；
5.1.2.低压电源用单芯电缆，单独敷设电缆150mm有一处机械固定。[3]
并且电缆固定附件不安装在经常移动或者更换的部件上。电缆固定附件与机械设备的固定件相互独立。并且在线束经过的附近，各线槽、支架的断面应用胶皮保护
5.2.线束EMC防护
除此之外，电缆敷设时还要考虑电缆在敷设时对不同载流量或功率等级电缆的不同需要，并考虑电磁兼容及屏蔽问题。电气柜布线采用屏蔽措施时，必须有良好的接地系统。
5.3.电气柜三维布线
CATIA三维布线是指在虚拟3D环境下进行电气装置电气属性设置及线束排布、展平。电气设计从机械设计环境开始，然后与线束铺设二者统一达到完整的集成。设计思路是首先建立三维零件电气设备物理模型，再在电气设计模块赋予设备电气特性和相关的物理配线（建立电气库），之后进行相关的电缆分布（电气布线），根据实际需要对3D产品线束展平（电气展平），得出各等级线束的长度，车间便可以根据电气展平图制作柜体布线模板，完成模块化设计的线束设计及制作。
参考文献：
[1]苏州有轨电车1号线车辆采购合同（技术规格书）.
[2]汤恒舟.铁路客车电气模块化设计技术应用研究[J].铁道车辆，2008， 46（11）：13-16
[3]中华人名共和国铁道行业标准：TB/T3153-2007，机车车辆布线规则[S].
关键词：低地板；低地板；司机室电气柜；模块化设计；三维布线
1.绪论
国内长期以来，列车电气柜的设计均是车下做好电气柜机械结构，在车上完成电气设备的安装，同时对设备布线配线进行电气连接。整个电气柜的施工主要在车上，并且采用人工散装的方式完成。这种传统的电气柜设计方式显然已经不适用于我厂低地板列车的制造，一方面车上空间有限，不易操作，造成电气布线不规范；另一方面占据某个台位时间太长，影响后续台位的生产。
低地板模块化思维方式的引进，有助于低地板车辆制造工艺水平的提升。车辆电气柜的设计实现模块化以后，对分散车辆总组装工序，使总组装的若干工序转为前置工序，化零部件为模块，再将各模块变为整组装车的工艺理念，对净化总装环境，提高部件组装质量水平都有很大帮助。下面以苏州有轨电车1号线司机室电气柜设计为例，阐述了司机室电气柜的模块化设计方法及理念。
2.模块化设计流程
模块化设计理念是在CATIA环境中对司机室电气柜的机械结构进行建模，完成电气设备的安装及三维布线，绘制设备安装及布线工程图以指导现场的模块化施工，在设计过程中要遵循以下模块化设计原则：
2.1.具有宽松的机械和电气接口，便于快速生产和装配；
2.2.具有灵活性，可选择性组合、替换和升级、维护、更换；
2.3.符合EMC电磁兼容性设计原则；
2.4.具有相对独立性、完整性；
2.5.具有相对通用性和互换性。
3.总体模块化设计
3.2.接口设计
低地板车辆车体结构上考虑到强度、视野等问题，采用将电气柜吊装在车顶横梁的安装方式。以ATC柜最大重量150kg来计算，采用M8的螺栓紧固4.结构模块化设计
4.1.柜体结构设计
电气柜柜体结构要有足够的强度作为载体，用于安装电气设备及控制元器件，根据安装的不同设备的尺寸及安装方式，确定柜子框架及安装结构。首先根据车辆的轻量化要求，选择合适的材质达到减重的目的，再次计算出柜体框架所使用的板厚来保证安装的强度，设计出各种接口用于安装设备。
司机室电气柜柜体采用铝合金材质5754H22，厚度为3mm的铝板，柜体主框架采用焊接结构，部分支架采用螺栓及铆钉连接。柜体主框架采用钣金件折弯焊接连接，考虑到设备安装的模块化要求及可维护性，柜体内部结构采用多模块组装结构便于柜体内部框架更换及维护。同时兼顾线束的敷设要求，各模块间预留线束安装空间，便于几个模块间线束安装柜体采用整体框架结构，外部设计有四个安装支架，采用托举的方式安装于车体司机室内横梁上，防止电气柜的转动与振动。
4.2.设备模块化安装
设备安装时分区布置，便于后期更换及维护，在设备安装设计时同样遵循了模块化原则：
4.2.1.将主机设备与元器件分开布置，将发热元件安装在控制柜的上部或发热部分延伸至柜体外部。[2]
4.2.2.需要经常维护、检修、调整的电器元件安装于柜体下部。
4.2.3.电器元件的布置应考虑安全间隙，并做到整齐、美观、对称，外形尺寸与结构类似的电器可安放在一起，以利加工、安装和配线。若采用线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线和维护；
5.布线模块化设计
5.1.布线原则
机车的线束敷设以“TB-3153-2007机车车辆布线规则”为依据，对安装在机车车辆上的电气柜内部线束进行敷设设计。
不论是在外部或线槽内敷设的电缆，需要应用机械固定附件或紧固件固定来确保安全可靠。
5.1.1.电力电缆、多芯电缆和束合电缆水平敷设时需要每300mm有一处机械固定，垂直敷设时500mm；
5.1.2.低压电源用单芯电缆，单独敷设电缆150mm有一处机械固定。[3]
并且电缆固定附件不安装在经常移动或者更换的部件上。电缆固定附件与机械设备的固定件相互独立。并且在线束经过的附近，各线槽、支架的断面应用胶皮保护
5.2.线束EMC防护
除此之外，电缆敷设时还要考虑电缆在敷设时对不同载流量或功率等级电缆的不同需要，并考虑电磁兼容及屏蔽问题。电气柜布线采用屏蔽措施时，必须有良好的接地系统。
5.3.电气柜三维布线
CATIA三维布线是指在虚拟3D环境下进行电气装置电气属性设置及线束排布、展平。电气设计从机械设计环境开始，然后与线束铺设二者统一达到完整的集成。设计思路是首先建立三维零件电气设备物理模型，再在电气设计模块赋予设备电气特性和相关的物理配线（建立电气库），之后进行相关的电缆分布（电气布线），根据实际需要对3D产品线束展平（电气展平），得出各等级线束的长度，车间便可以根据电气展平图制作柜体布线模板，完成模块化设计的线束设计及制作。
参考文献：
[1]苏州有轨电车1号线车辆采购合同（技术规格书）.
[2]汤恒舟.铁路客车电气模块化设计技术应用研究[J].铁道车辆，2008， 46（11）：13-16
[3]中华人名共和国铁道行业标准：TB/T3153-2007，机车车辆布线规则[S].