论文部分内容阅读
【摘 要】本文阐述了马来西亚安邦延伸线项目屏柜的设计思路，从电器设备布置、操作维护、电气防护、通风、EMC等方面对如何进行屏柜设计进行了讨论。
【关键词】马来西亚安邦延伸线；屏柜；设备布置；操作维护；电气防护
1 概述
马来西亚安邦延伸线车辆为轻轨车辆，列车编组形式：+D*M*D+。车辆采用AC380V交流母线贯通全车的并网供电形式，每列车设置三台辅助逆变器和三个蓄电池充电机模块为车辆提供交流和直流电源。根据功能特点，D车司机室设有司机室电器柜和CBTC （Communication Based Train Control基于通信的列车控制）机柜，客室设有电器柜和设备柜；M车客室设有电器柜和设备柜；D车和M车车底均设有低压箱和蓄电池箱。
2 屏柜设计存在的困难
和以往项目A、B型车辆以及安邦线既有车辆相比，安邦延伸线司机室屏柜存在以下不同之处：
a） 车辆宽度较A、B型车均窄，且司机室空间也较其他车型小；
b） 既有车辆含逃生梯，安装在司机室隔墙处，新车需与既有车辆保持一致；
c） 既有车辆未安装CBTC系统，而新车需增加CBTC系统。
根据车辆控制原理，司机室屏柜中需要布置列车控制相关的所有电器设备和乘客信息系统相关设备，主要有DC110V供电断路器、旋钮开关、网络模块、司机室控制主机、数字视频录像机等。由于司机室空间较小，在进行初步的设备布置之后，司机室内只能布置一个屏柜，较A、B型车辆少一个屏柜。而CBTC机柜安装车辆信号系统相关设备，也需要安装在司机室屏柜中，这样如何合理的进行电器设备布置使得屏柜设计更优化成为此项目的一个重难点。
3 屏柜设计
基于上述难点，并从车辆控制原理进行分析，将电器设备按照电压等级进行划分，然后根据控制功能进行分级，再根据屏柜内电器设备类型进行布置，综合考虑屏柜的可维护性、电气防护、通风散热、EMC、照明等方面进行设计。
3.1 电器设备分类布置
根据整车车辆控制原理，对屏柜内电器设备进行分类布置。
将AC380V供电回路和DC110V主供电回路的元件布置在车底低压箱内。其中AC380V回路主要包含了空压机、制动电阻风机、液压制动单元等交流断路器、接触器，DC110V主电路主要包含了主熔断器、二极管及相应的控制继电器等。
考虑到AC220V漏电断路器用于控制方便插座，可能需要经常操作维护，故将AC 220V漏电断路器以及其他的DC110V元器件安装在车上屏柜内。
根据原理图，将电器设备按照列车级和车辆级进行区分，列车级的元器件尽量布置在司机室电器柜中，而车辆级的元器件以及其他相关设备安装在客室电器柜和设备柜中。该设备布置方案控制分级较为明显，列车级的控制元件大多安装在司机室内，车辆级的控制元件安装在客室内。
3.2 屏柜内设备布置
电器设备的布置应本着可操作性和可维护性的原则，设备安装应便于司机操作以及维护人员检修。下面主要以D车司机室电器柜、CBTC机柜、客室电器柜和低压箱为例对马来西亚安邦延伸线的屏柜内设备布置作具体说明。
3.2.1 D车司机室电器柜和CBTC机柜
D车司机室电器柜安装在司机室屏柜上部，柜外内装前后均可开门，柜内主要有微型断路器、旋钮、里程计、网络模块、继电器、接触器、温烟复合探测器等设备。
D车司机室继电器柜均设计成三层结构：
第一层，面向司机室侧安装有面板电器，考虑司机需要对微型断路器、旋钮等进行操作和观察，故将其安装在面板上，且在外部内装门上设有带孔的可视视窗，司机可在不打开门的情况下对其进行分合操作。面板通过铰链固定在骨架上，可旋转打开，方便检修维护。
第二层，打开面板后，主要安装有温烟复合探测器、网络模块、端子排、连接器等。外部进入屏柜的电缆主要通过端子排和连接器进行接线。
第三层，面向客室侧安装有继电器、接触器等。
CBTC机柜安装在司机室屏柜的下部，主要安装有CBTC控制主机和加速度计等。因司机室内设备布局紧凑，空间较小，考虑到CBTC主机拆卸维护所需空间等因素，将CBTC设备的正面朝客室侧安装，接线端朝司机室侧，加速度计安装在接线端的下方。这样不仅增大了设备的维护空间，同时更加方便设备的检修维护。
3.2.2 D车客室电器柜
D车客室电器柜内主要有微型断路器、漏电断路器、旋钮、继电器、接触器、网络模块、客室广播控制机柜、电子制动控制单元等设备。
D车客室电器柜分两层结构，
第一层，从上到下依次安装面板电器、客室广播控制机柜PACU、电子制动控制单元EBCU、端子排等。面板电器主要安装微型断路器、漏电断路器、旋钮、火灾报警控制器，打开内装门后即可对其进行操作。此面板通过铰链固定在骨架上，可以旋转打开。
第二层，面板电器后面安装继电器、接触器、网络模块等设备。柜体内左右两侧均设有端子排，柜体上部和底部均设有连接器。外部进入屏柜的电缆主要通过端子排和连接器进行接线。
3.2.3 D车低压箱
D车低压箱安装在车底，柜内主要有AC380V交流断路器、接触器、变压器以及DC110V主电路的控制元件。基于相同设备集中布置和不同电压等级分开布置的原则，正面左侧主要安装AC380V电器元件，右侧主要安装DC110V电器元件。背面上方为对外进出线接口，下方为接线端子排。其具体布置如图5所示。
3.3 电气防护
适当的电气防护是确保操作人员人身安全的重要手段。屏柜内电器元件的电压等级包含了Ⅰ～Ⅲ等级的电压。在进行屏柜设计时，通过以下几种方法来进行电气防护：
1） 车上电器柜外均设有内装柜，可与客室隔离。
2） 车下低压箱和蓄电池箱的IP等级达IP54，可使电器元件与外部隔离。同时外部箱门上设有警示标志和安全标志，用来提醒操作人员应当注意的操作事项。
3） 保护接地：各屏柜骨架上均设有接地点，可通过接地点与车体相连。
3.4 通风散热
各屏柜内装内侧均设有空调送风管道，可以很好的保证屏柜内设备通过空调系统的冷空气来达到散热的效果，从而保证设备的正常运行。
3.5 EMC
各屏柜骨架上均设有接地点，可通过接地点与车体相连。
电子设备均通过标准接地线与屏柜柜体进行接地。
根据元器件进行分类，将不同电压等级的元器件分开布置以减少相互之间的干扰。
3.6 柜内照明
车上屏柜内部上方均设有检修灯，检修灯通过门上方的行程开关进行控制，打开门后检修灯接通，可以方便屏柜的检修维护。
4 结束语
屏柜作为车辆电气控制系统不可或缺的重要组成部分，直接关系到车辆的正常运营，应本着安全性、可靠性、可维护性的设计原则，从设备布置、电气防护、通风散热、EMC等多方面进行综合考虑。马来西亚安邦延伸线项目屏柜设计与其他项目相比有其相似性和特殊性，可为其他项目的屏柜设计提供借鉴和参考。
参考文献：
【1】 TB/T 1508 《机车电气屏柜技术条件》
【2】 EN 50153-2002 《铁路应用 机车车辆 电气隐患防护的规定》
【3】 EN 50121-2006《铁路设施 电磁兼容性》
【4】 TB/T 2889-1998《电气化铁道低压交流配电屏（柜）技术条件》
【关键词】马来西亚安邦延伸线；屏柜；设备布置；操作维护；电气防护
1 概述
马来西亚安邦延伸线车辆为轻轨车辆，列车编组形式：+D*M*D+。车辆采用AC380V交流母线贯通全车的并网供电形式，每列车设置三台辅助逆变器和三个蓄电池充电机模块为车辆提供交流和直流电源。根据功能特点，D车司机室设有司机室电器柜和CBTC （Communication Based Train Control基于通信的列车控制）机柜，客室设有电器柜和设备柜；M车客室设有电器柜和设备柜；D车和M车车底均设有低压箱和蓄电池箱。
2 屏柜设计存在的困难
和以往项目A、B型车辆以及安邦线既有车辆相比，安邦延伸线司机室屏柜存在以下不同之处：
a） 车辆宽度较A、B型车均窄，且司机室空间也较其他车型小；
b） 既有车辆含逃生梯，安装在司机室隔墙处，新车需与既有车辆保持一致；
c） 既有车辆未安装CBTC系统，而新车需增加CBTC系统。
根据车辆控制原理，司机室屏柜中需要布置列车控制相关的所有电器设备和乘客信息系统相关设备，主要有DC110V供电断路器、旋钮开关、网络模块、司机室控制主机、数字视频录像机等。由于司机室空间较小，在进行初步的设备布置之后，司机室内只能布置一个屏柜，较A、B型车辆少一个屏柜。而CBTC机柜安装车辆信号系统相关设备，也需要安装在司机室屏柜中，这样如何合理的进行电器设备布置使得屏柜设计更优化成为此项目的一个重难点。
3 屏柜设计
基于上述难点，并从车辆控制原理进行分析，将电器设备按照电压等级进行划分，然后根据控制功能进行分级，再根据屏柜内电器设备类型进行布置，综合考虑屏柜的可维护性、电气防护、通风散热、EMC、照明等方面进行设计。
3.1 电器设备分类布置
根据整车车辆控制原理，对屏柜内电器设备进行分类布置。
将AC380V供电回路和DC110V主供电回路的元件布置在车底低压箱内。其中AC380V回路主要包含了空压机、制动电阻风机、液压制动单元等交流断路器、接触器，DC110V主电路主要包含了主熔断器、二极管及相应的控制继电器等。
考虑到AC220V漏电断路器用于控制方便插座，可能需要经常操作维护，故将AC 220V漏电断路器以及其他的DC110V元器件安装在车上屏柜内。
根据原理图，将电器设备按照列车级和车辆级进行区分，列车级的元器件尽量布置在司机室电器柜中，而车辆级的元器件以及其他相关设备安装在客室电器柜和设备柜中。该设备布置方案控制分级较为明显，列车级的控制元件大多安装在司机室内，车辆级的控制元件安装在客室内。
3.2 屏柜内设备布置
电器设备的布置应本着可操作性和可维护性的原则，设备安装应便于司机操作以及维护人员检修。下面主要以D车司机室电器柜、CBTC机柜、客室电器柜和低压箱为例对马来西亚安邦延伸线的屏柜内设备布置作具体说明。
3.2.1 D车司机室电器柜和CBTC机柜
D车司机室电器柜安装在司机室屏柜上部，柜外内装前后均可开门，柜内主要有微型断路器、旋钮、里程计、网络模块、继电器、接触器、温烟复合探测器等设备。
D车司机室继电器柜均设计成三层结构：
第一层，面向司机室侧安装有面板电器，考虑司机需要对微型断路器、旋钮等进行操作和观察，故将其安装在面板上，且在外部内装门上设有带孔的可视视窗，司机可在不打开门的情况下对其进行分合操作。面板通过铰链固定在骨架上，可旋转打开，方便检修维护。
第二层，打开面板后，主要安装有温烟复合探测器、网络模块、端子排、连接器等。外部进入屏柜的电缆主要通过端子排和连接器进行接线。
第三层，面向客室侧安装有继电器、接触器等。
CBTC机柜安装在司机室屏柜的下部，主要安装有CBTC控制主机和加速度计等。因司机室内设备布局紧凑，空间较小，考虑到CBTC主机拆卸维护所需空间等因素，将CBTC设备的正面朝客室侧安装，接线端朝司机室侧，加速度计安装在接线端的下方。这样不仅增大了设备的维护空间，同时更加方便设备的检修维护。
3.2.2 D车客室电器柜
D车客室电器柜内主要有微型断路器、漏电断路器、旋钮、继电器、接触器、网络模块、客室广播控制机柜、电子制动控制单元等设备。
D车客室电器柜分两层结构，
第一层，从上到下依次安装面板电器、客室广播控制机柜PACU、电子制动控制单元EBCU、端子排等。面板电器主要安装微型断路器、漏电断路器、旋钮、火灾报警控制器，打开内装门后即可对其进行操作。此面板通过铰链固定在骨架上，可以旋转打开。
第二层，面板电器后面安装继电器、接触器、网络模块等设备。柜体内左右两侧均设有端子排，柜体上部和底部均设有连接器。外部进入屏柜的电缆主要通过端子排和连接器进行接线。
3.2.3 D车低压箱
D车低压箱安装在车底，柜内主要有AC380V交流断路器、接触器、变压器以及DC110V主电路的控制元件。基于相同设备集中布置和不同电压等级分开布置的原则，正面左侧主要安装AC380V电器元件，右侧主要安装DC110V电器元件。背面上方为对外进出线接口，下方为接线端子排。其具体布置如图5所示。
3.3 电气防护
适当的电气防护是确保操作人员人身安全的重要手段。屏柜内电器元件的电压等级包含了Ⅰ～Ⅲ等级的电压。在进行屏柜设计时，通过以下几种方法来进行电气防护：
1） 车上电器柜外均设有内装柜，可与客室隔离。
2） 车下低压箱和蓄电池箱的IP等级达IP54，可使电器元件与外部隔离。同时外部箱门上设有警示标志和安全标志，用来提醒操作人员应当注意的操作事项。
3） 保护接地：各屏柜骨架上均设有接地点，可通过接地点与车体相连。
3.4 通风散热
各屏柜内装内侧均设有空调送风管道，可以很好的保证屏柜内设备通过空调系统的冷空气来达到散热的效果，从而保证设备的正常运行。
3.5 EMC
各屏柜骨架上均设有接地点，可通过接地点与车体相连。
电子设备均通过标准接地线与屏柜柜体进行接地。
根据元器件进行分类，将不同电压等级的元器件分开布置以减少相互之间的干扰。
3.6 柜内照明
车上屏柜内部上方均设有检修灯，检修灯通过门上方的行程开关进行控制，打开门后检修灯接通，可以方便屏柜的检修维护。
4 结束语
屏柜作为车辆电气控制系统不可或缺的重要组成部分，直接关系到车辆的正常运营，应本着安全性、可靠性、可维护性的设计原则，从设备布置、电气防护、通风散热、EMC等多方面进行综合考虑。马来西亚安邦延伸线项目屏柜设计与其他项目相比有其相似性和特殊性，可为其他项目的屏柜设计提供借鉴和参考。
参考文献：
【1】 TB/T 1508 《机车电气屏柜技术条件》
【2】 EN 50153-2002 《铁路应用 机车车辆 电气隐患防护的规定》
【3】 EN 50121-2006《铁路设施 电磁兼容性》
【4】 TB/T 2889-1998《电气化铁道低压交流配电屏（柜）技术条件》