客运列车电气技术创新

客运列车电气技术创新

平涛 李养波 陈永江 袁伟强

中国中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市

摘要:我国客运高速、货运高和重载高速是当前世界各国铁路运输发展的两大主要趋势。党的十六大以来,我国高速铁路仅仅紧紧抓住一个黄金阶段机遇期,加快部署实施全国铁路网总体规划,大规模组织开展了发达完善的全国铁路网基础建设,全面加快推进全国铁路特大客运专线工程建设。我国现代铁路建设坚持以党的科学发展观体系为理论指导,按照我共中央关于加快建设一个创新型铁路国家的重大战略决策部署,坚持自主创新,系统组织科技攻关、科学试验,加强科技创新。本文着重探讨客运列车电气技术创新。

关键词:客运列车;电气技术:科技创新

随着当前我国高速铁路电气列车的产业发展战略方向朝着越来越多的高速化、智能化和舒适现代化的发展方向不断发展,列车的电气系统的正常运行的相对安全性和可靠度的性能越来越重要。列车车辆电气系统布线安全质量控制是如何保证车辆电气系统的设备能够安全正常工作运行的重要关键,运用各种集成化、系统化的电气设计制造技术和管理手段可以提高铁路列车电气系统的安全运行管理质量。

一、客运专线建设和技术特点

1.1所有运营线路都必须是按照200-250km/h及以上线路标准、建设,有的线路要求能达到350km/h;线路交付投入运营后,要充分满足高线路速度、高密度、高舒适和高线路安全性的技术要求,达到目前当今世界最先进的线路技术水平。

1.2技术难度大路基变形控制技术、桥梁隧道结构技术、无砟轨道技术、精密控制测量技术等需要应用到客运列车的建设当中;技术标准滞后,还有一些标准仍在研究和编制当中;我国国土幅员辽阔,客运专线建设工程地质复杂,有深层软土地基、湿陷性黄土地基、软岩等多种地基;由于我国铁路信号制的特点,还必须解决通过轨道电路传输列车控制信息技术等技术问题。

1.3建设任务重大13条客运专线建成开通大概需要四年的时间,桥梁和大部分隧道工程需要在复杂的地质条件下修建,并且客运专线桥梁的平均占比例高,隧道站路比例紧随其后,客运专线最长隧道长达28公里。

所以,由于这个开工周期建设项目非常的集中,但是开工建设周期质量要求非常短,需要我们在非常短的一段时间里进行研发并且设计制造生产出来相当多的质量检测施工设备和拥有足够的检测施工设备团队,比如大中小吨位的吊输运架施工设备、长轨距的运输轨道铺设和质量检测施工设备等,对我国铁路建设和设备装置方面是一个严峻的挑战,我们面临着非常艰巨的建设任务。

二、国内现状

我国针对新造新型铁路货运客车采用电气布线装置的电缆布线试验包括电缆布线线的规格、布线线的长度、线缆管的切割、剥线、接线器和端子间的压接、电气线路连接、绝缘性和耐压能力试验等。长期以来,车辆散装电气设备布线均指的是要在现车现场进行施工布放,即车辆电气设备布线的安装线槽和配线管、布线安装配线、电气设备布线安装均主要采用人工散装操作方式,施工散装工作主要在散装车辆上现场进行实施施工完成。布线主要完成工艺操作流程:现车现场安装人工线槽连接线管→现场装车进行人工散装线管布线→人工现车电气设备布线安装和现车电气设备连接。这种系统布线管理方法目前存在的技术问题主要有:(1)系统布线不规范,质量难以保证; (2)布线系统工艺性差,施工困难;(3)不能有利于系统产品进行工业化工程设计、生产和产品升级;(4)系统检修、维护不方便:(5)系统部件互换性、系统工作可靠性差;(6)人为不确定影响因素多,质量风险控制、管理难等。特别针对是一些电气布线技术含量高的高速动车组和高速铁路列车,其运行车辆内部电气布线装置复杂,车辆电气配线线的种类、规格也较多,若不能采用这种替代传统的电气布线管理方法,问题将更加突出。

国外现状

世界一流铁路主要机车部件供应商,从一个部件整体设计到一个整车运用系统全都采用了模块集成技术设计,大力推广整车运用系统模块化和系统集成化部件设计工艺技术,从外装车体车架结构、内装车架结构、车下车架吊挂安装设备、布管和车架布线等均充分采用到了模块化集成设计技术手段,大大提高了整个部件和整车系统乃至一个整车的设计制造工艺质量及系统运用的技术可靠性、安全性,提高了整车部件和系统的技术通用性、互换性。

三、车辆布线电气设计采用系统模块化工程设计的主要意义

(1)通过有利于大大提高电气设计施工效率和改善设计施工质量;(2)充分适应电气系统软件设计和电气专业分工系统设计发展趋势;(3)通过有利于大部分系统或者小部件之间相互交换接口进行设计;(4)大大减少使用现有汽车电气布线系统配线安装施工质量工作,有利于加强电气系统布线施工质量过程控制;(5)充分采用新型地面管道电气系统布线安装准备操作工艺,使电气总装现场整洁规范化、工艺有序规范化。(6)同时提高了大型车辆总装整车电气系统的rmrams和rmemc设计性能;(7)同时提高了了车辆电气系统的整体模块化、标准化、系列化、集成化工程设计技术水平(8)同时有利于提高整车电气总装施工质量和整车总装施工进度过程控制。

四、电气模块化设计原则

(1)能够标准化、专业化、系列化、集成化标准设计要求原则;(2)能够满足cmrams标准设计要求原则;(3)能够符合cmemcme电磁系统兼容性标准设计要求原则;(4)能够具有宽松的工程机械和化工电气设备接口,便于快速进行生产和方便装配;(5)能够具有使用灵活性,可选择性进行组合、替换和进行升级、维护、更换;(6)能够具有相对高的独立性、完整性;(7)能够具有相对高的通用性和互换性;(8)能够满足大型地面建筑电气工程准备场的施工技术要求。车辆专用电气设备模块化系统设计主要内容和操作方法

4.1车辆专用电气设备模块化系统设计主要内容对于一个小型车辆电气设备(如一台个人平板电脑、打印机)或一个大型计算机总是无线传输系统,模块化系统设计和软件组装已可以达到数字积木/人文化石的程度,但对于整体结构和组装布线较复杂的大型车辆电气系统来说,必须充分采用硬件系统分层设计和软件分层系统设计的基本理念和设计方法。电气中的模块化电路设计既要充分体现它的通用性、互换性,同时我们还要充分兼顾考虑到它的特殊性。电气系统模块化功能设计具体功能拓扑以及结构设计。例如,按功能子系统以及功能类别进行分类划分的电气模块化又可以细分为电气供电功能电源控制子系统、电气功能照明控制子系统诸如轴向警报电气防滑控制子系统、列车电气播音控制子系统、空调电气通风控制子系统、电气通风采暖控制子系统、网络电气通信控制子系统、其余功能附属系统电气通信子系统等。

4.2综合网络布线系统模块的结构设计

铁路货运客车车辆电气系统布线设计模块化系统设计就是通过设计一种集线槽、线束、防护、电气以及连接功能为六位一体的客车电气系统布线设计模块。其主要基本技术设计特征主要有:(1)充分采用了电气线槽、线束、防护、电气部件连接的整体系统结构设计和各种细分系统设计技术理念,并充分采用新型电气工装布线前的地面施工准艺,实现了电气线槽部件组成、电气工装布线的集成模块化、集成化和rrramss等功能化的要求;(2)采用电气防护模块安装采用新型线缆防护切割、线束防护制作和固定、出线线束防护、连接器高压连接、线槽组成线束防护一体化安装制造和电气工装部件整体连接安装五种方式,负荷式高端安装采用新型电气防护连接器高压连接安装技术,集成模块化应用程度高,减少了人工手动现场安装布线过程引起的安装质量安全问题;(3)采用电气防护模块采用电气防护接口清晰,电气防护性能安全可靠,安装方便快捷,便于产品制造和安装质量安全控制。

4.2.1电气系统模块节点分级系统设计和电气节点分级划分

电气模块线路连接布线系统工程化线路设计的一个理想技术目标应该是以最少的占用电气线路分布间断点和节点数来保证最可靠的进行电气线路连接,而进行电气连接模块化线路设计的技术难点主要在于怎样合理正确划分电气模块及针对模块间的电气接口进行设计。为了有效实施应用电气节点模块化和电气集成化工程设计控制技术,必须对开关电源和电气控制电路信号的数据传输电路进行合理的电气节点电路设置。节点控制设置的两种总体控制原则主要是:两个电源电压线放大节点主要功能是用于控制资源节点温升变化和资源电压电流损失情况是否完全符合标准中的规定;节点控制两个信号电路线放大节点主要功能是用于控制两个信号线路传输的功率衰减和提高抗干扰能力,对于高频或高速列车控制网络中的信号传输应尽可能在两个车厢内连续进行传输或同时采取控制信号线的放大抑制措施。布线节点模块的整体设计方案思路主要是:项目采用节点结构和分层布线方式一体化进行设计,按一级分层布线节点模块→二级节点布线模块→二级分层布线节点模块→三级节点布线四个模块的整体设计方案逐步设计实施。

4.2.2线槽整体结构设计关于线槽整体结构设计主要应从选择线体与槽体连接断面材料选择方撣、线体与槽体连接材料形式选择、线体与槽体连接安装部件结构材料选择和线槽电气线路隔离几个个方面

在焊接端子导电压通焊接件的设计上,要求焊工采用大型专业焊接机器进行下线、剥线和进行端子导通压接,并在整个工序中通过专门的端子检测检验仪器对端子压接件的质量以及焊接点对点端子导通压接情况等等进行严格检查。用各种机器连接代替了用人工,压力连接器和端子的高压技术稳定性能和相关技术参数全部由各种专用设备驱动来进行保证,减少了人为的干扰因素,提高了各种电线电缆高压接线器和端子的高抗压力连接工作质量和保证整体工程布线时的质量。4.2.4连接与密封防护(采用密封连接技术)输出线槽线東的输出线软管采用进口尼龙橡胶软管等多种防护密封措施,线束之间连接采用进口高可靠性铜线连接器对其进行紧密连接。客车站在布线过程应充分考虑采用密封保护措施。

4.3工艺组装、连接和试验

4.3.1优化专用电气工艺模块化工装制造设备工艺技术流程,完善工装制造设备工艺技术文件,加强电气工艺工装制造设备方面的技术创新,并且适当增加专用的电气工装制造设备。

4.3.2标识板的制作打印、切割、模板以及打印机的制作、压接、组装和运输使用各种电气操作工具进行试验在整备使用各种电气操作工具进行整备车间操作时在车间内的工作地面上应进行试验实施。

4.3.3需要不断完善整车客室枕部电气电源线束系统模块化零件安装工艺技术,对安装整车客室一体化零件安装包括车下两侧枕内客室枕部电气电源线束元件模块、车下枕侧两端床上枕内床外客室枕部电气电源线束元件模块、车上两侧枕外客人卧室两端枕部电气电源线束元件模块,车上枕侧两端枕外客人卧室枕部电气电源线束元件模块、控制柜两端客室电气电源线束元件模块接口、电热器两端电源电气线束模块电气元件模块、顶灯两端电源电气线束模块电气元件模块等在客室电气线束节点零件结构设计划分、接口节点结构设计、线束电气模块零件连接安装制作工艺技术、压接零件制作技术工艺和整车安装专用工具零件连接制作工装等等配套设备以及安装汽车内部整体客室电气线束模块化全自动化安装电气管束线槽连接安装等在运输和专用工具连接安装上面都分别进行了重大技术改进和新颖的设计。

五、结束语

为了快速发展建立覆盖全国大中城市的快速交通客运线路网,我们必须不断加强对我国客运专线列车安全电气系统技术的研究创新,就要不断加强对于列车电气系统模块化技术设计的迅速研究推进协调实施,形成我国客运专线成套电气技术保障体系,构建我国客运专线安全电气技术保障体系,使得我国客运专线列车总体电气技术水平达到多项国际先进技术水平。

参考文献：

【1】李新伟.客运列车维修的技术创新[J].硅谷,2014:159+161.

【2】苏靖棋.新型的led列车技术在德国沿线列车站和客运站的广泛应用[J].现代中国城市轨道网络交通,2019:83-85.